張顏暉臺灣大學：物理研究所蔡明巍Tsai, Ming-WeiMing-WeiTsai2007-11-262018-06-282007-11-262018-06-282005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/54613在本論文中第一章會針對各種不同的電子束微影術, 以及電子束微影的鄰近效果 ( Proximity effect ), 還有分閘法所形成的量子線在許多論文當中所得到的結果做簡單的介紹. 第二章中會對一維系統的傳輸介紹其理論的基礎. 在第三章中會詳細敘述分閘法 ( split-gate method ) 的製作過程. 此方法需要繁複的製作流程與精確的參數控制, 方能製作出結構良好的樣品. 其中流程包括有光微影術, 金屬之蒸鍍與剝離, 回火, 第二次光微影與蝕刻來製作出有形狀之二維電子氣和金屬歐姆接點. 確定金屬接觸點與二維電子氣有形成良好的歐姆接點後, 再利用電子束微影, 電子顯微鏡觀察曝光結果和第二次金屬蒸鍍與剝離和電子顯微鏡觀察蒸鍍結果來精確地製作出根據不同樣品所需要的分閘區域. 樣品製作完成後, 以金屬接合 ( bonding ) 的方式將所有需要量測的金屬接點連接出來以便後續的電性量測. 最後再將樣品置入低溫 He3 系統以減低熱電子效應來觀察電子在同一次能帶 ( subband ) 或次能帶與次能帶之間的量子化傳輸現象. 分閘的形狀與間距, 二維電子氣的深度以及紅光照射的效應對一維傳輸平台的影響都會在本論文中做詳細的介紹.誌謝 4 論文摘要 5 第一章 簡介 6 1.1 電子束微影技術 6 1.1.1 電子束來源 6 1.1.2 電子束截面積形狀 9 1.1.3 電子束掃瞄方式 11 1.1.4 工作平台移動方式 12 1.1.5 鄰近效果 ( Proximity effect ) 13 1.2 分閘法 ( split gate ) 所形成的一維量子線 14 1.2.1 分閘之形狀 16 1.2.2 二維電子氣的深度 17 1.2.3 照射紅光二極體 19 第二章 理論基礎 20 2.1 GaAs/AlxGa1-xAs 異質結構( heterostructures )中的二維電子氣( 2D electron gas ) 20 2.2 二維次能帶 ( subband ) 的形成 21 2.3 能態密度 ( Density of States ) 24 2.3.1 三維系統的能態密度 24 2.3.2 低維度系統的能態密度 ( 二維和一維 ) 26 2.4 一維系統的傳輸 27 第三章 實驗方法 31 3.1 樣品的準備 31 3.2 Hall pattern 的製作 32 3.2.1 光微影 ( optical lithography ) 32 3.2.2 蒸鍍金屬 33 3.2.3 剝離法 ( Lift off ) 33 3.2.4 接觸點回火 ( Contact annealing ) 34 3.2.5 二次曝光與濕蝕刻 34 3.3 電子束微影 36 3.3.1 電子阻旋塗 ( spin coating ) 36 3.3.2 描劃 ( exposure ) 36 3.3.3 顯影 37 3.3.4 觀察 37 3.3.5 10nm 線寬製程 37 3.3.6 二次蒸鍍與剝離 38 3.3.7 製作結果一 ( 製程參數 ) 39 3.3.8 製作結果二 ( Hall pattern通道上之分閘) 48 3.4 兩點量測 55 3.5 低溫 3He 系統 56 第四章 實驗結果 57 4.1 樣品 6-121 量測結果 57 4.2 樣品 6-135 量測結果 62 第五章 結論 66 第六章 參考文獻 689182313 bytesapplication/pdfen-US分閘電子束微影量子線split gateelectron beam lithographyquantum wirethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/54613/1/ntu-94-P92222005-1.pdf