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姓名	梁雅涵(Ya-han Liang)  查詢紙本館藏	畢業系所	電機工程學系
論文名稱	偶合鍺量子點穿隧二極體之研製與電性分析 (Fabrication and Electrical Characterization of Tripled Coupled Ge-QD Tunneling Diode)
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摘要(中)	本論文免除複雜的微影蝕刻步驟，利用間隙壁控制穿隧介電層的厚度來形成柵狀結構，進而完成三顆鍺量子點串連的穿隧二極體。當量子點之間的距離足夠靠近時，將會發生強烈的偶合效應而產生新的電子能階。本論文將量子點之間的穿隧介電層厚度控制在10 nm至18 nm之間。預期不僅可以看見明顯的偶合效應，且有助於提升穿隧電流的訊號/雜訊比。本論文成功地利用上述方法製作出三顆鍺量子點串連的穿隧二極體，且藉由變溫的電流─電壓曲線以及微分轉導─電壓曲線進行電性分析，進一步探討量子點內之量子效應。
摘要(英)	In this thesis, we are able to form triple coupled Ge-QD tunneling diodes with controlled thickness (10 nm-18 nm) of tunneling barrier by way of forming spacer layers on patterned grating structure without complicated, advanced lithography and etching. Closely coupled QDs will rend strong quantum mechanics effects and conspicuous charge interaction wherein. We experimental characterized the current-voltage (I-V) and differential conductance-voltage (G-V) of the so-formed triple-QD RTD and investigated the charge coupling effect wherein.
關鍵字(中)	★ 偶合量子點 ★ 穿隧二極體	關鍵字(英)	★ coupled Ge-QD ★ tunneling diode
論文目次	中文摘要………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要………………………………………………………………Ⅱ 致謝……………………………………………………………………Ⅲ 目錄……………………………………………………………………Ⅴ 圖目錄…………………………………………………………………Ⅶ 表目錄…………………………………………………………………XI 第一章 簡介與研究動機 1-1 量子元件的崛起與簡介…………………………………………1 1-2 雙量子點系統的簡介與應用……………………………………2 1-3 雙量子點元件的發展……………………………………………3 1-4 研究動機…………………………………………………………4 第二章 偶合量子點的物理特性與其穿隧二極體之操作原理 2-1 量子物理簡介……………………………………………………10 2-2 多量子點系統之偶合原理………………………………………11 2-3 三顆量子點穿隧二極體之操作原理……………………………12 第三章 元件製作流程與關鍵製程 3-1 前言………………………………………………………………23 3-2 形成柵狀結構……………………………………………………23 3-3 元件完整製作流程………………………………………………26 3-4 雙量子點穿隧二極體之製程分析………………………………30 第四章 元件之電性分析 4-1 量測儀器與方法…………………………………………………41 4-2 三顆鍺量子點穿隧二極體之電性分析…………………………41 4-3 非對稱之穿隧電流特性…………………………………………43 4-4 溫度與穿隧電流的相依性之探討………………………………44 4-5 量子點內部之能階結構…………………………………………45 第五章 總結與未來展望……………………………………………53 參考文獻………………………………………………………………54
參考文獻	[1] A. P. Alivisatos, “Perspectives on the physical chemistry of semiconductor nanocrystals”, J. Phys. Chem., vol. 100, 13226, 1996. [2] W. G. van der Wiel, S. De Franceschi, J. M. Elzerman, T. Fujisawa, S. Tarucha, and L. P. Kouwenhoven, “ Electron transport through double quantum dots”, Rev. Mod. Phys., vol. 75, 1, 2003. [3] C. H. Crouch, C. Livermore, R. M. Westervelt, K. L. Campman, and A. C. Gossard, “Evolution of the coulomb gap in tunnel-coupled quantum dots”, Appl. Phys. Lett., vol. 71, 817, 1997. [4] Paul A. Cain, Haroon Ahmed, and David A. Williams, “Hole transport in coupled SiGe quantum computation”, J. Appl. Phys., vol. 92, 346, 2002. [5] Yoshihito Maeda, Nobuo Tsukamoto, Yoshiaki Yazawa, Yoshihiko Kanemitsu, and Yasuaki Masumoto, “Visible photoluminescence of Ge microcrystals embedded in SiO2 glassy matrices”, J. Appl. Phys., vol. 59, 3168, 1991. [6] 賴威廷，「利用選擇性氧化單晶矽鍺形成鍺量子點之物理及電性分析」，碩士論文， 中央大學，2005年。 [7] 曾柏皓，「鍺量子點嵌入二氧化矽/氮化矽/二氧化矽層之浮點電晶體研製」，碩士論文，中央大學，2010年。 [8] L. Gaudreau, A. Kam, G. Granger, S. A. Studenikin, P. Zawadzki, and A. S. Sachrajda, “A tunable few electron triple quantum dot”, App. Phys. Lett., vol. 95, 193101, 2009. [9] Gento Yamahata, Yoshishige Tsuchiya, Hiroshi Mizuta, and Shunri Oda, “Electron transport through silicon multiple quantum dot array devices”, IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop, 2008. [10] Donald A. Neamen, Semiconductor physics and devices, third edition, McGraw-Hill Publishing Co., 2003. [11] R. F. Pierret, Semiconductor device fundamentals, Addision-Wesley Publishing Co., 1996. [12] 許名宏，「單一顆與耦合鍺量子點穿隧二極體之研製與電性分析」，碩士論文，中央大學，2009年。 [13] H. Iwai, T. Ohguro, and S. I. Ohmi, “NiSi salicide technology for scaled CMOS”, Microelectronic Engineering, vol. 60, 157, 2002. [14] Kuo Chang Lu, K. N. Tu, W. W. Wu, L. J. Chen, Bong Young Yoo, and Nosang V. Myung, “Point contact reactions between Ni and Si nanowires and reactive epitaxial growth of axial nano-NiSi/Si”, Appl. Phys. Lett., vol. 90, 253111, 2007. [15] Hong Xiao, Introduction to semiconductor manufacturing technology, Person Education Publishing Co., 2001. [16] B. Gonzalez, V. Palankovski, H. Kosina, A. Hernandez, and S. Selberherr, “An energy relaxion time model for device simulation”, Solid-State Electron, vol. 43, 1791, 1999. [17] Ling Feng Mao, “Temperature dependence of the tunneling current in meteal-oxide-semiconductor devices due to the coupling between the longitudinal and transverse components of the electron thermal energy”, Appl. Phys. Lett., vol. 90, 183511, 2007. [18] S. M. Sze, and Kwok. K. Ng, Physics of semiconductor devices, third edition, John Wiley & Sons Publishing Co., 2007. [19] P. W. Li, David M. T. Kuo, W. M. Liao, and W. T. Lai, “Study of tunneling currents through germanium quantum-dot single-hole and –electron transistors”, Appl. Phys. Lett., vol. 88, 213117, 2006. [20] 丁志良，「量子電腦」，科學月刊，第二十七卷，1996年6月。
指導教授	李佩雯(Pei-wen Li)	審核日期	2011-7-21
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