3. решение задач обработки, анализа и фильтрации многомерных сигналов с помощью быстрых преобразований Фурье, Уолша, Хартли, SIN-преобразования, COS-преобразования на основе библиотеки CUDA;
4. решение задач многомерного оптимального адаптивного управления технологическими процессами (в основном электронно-лучевыми и ионно-плазменными: PC, IC, PE, IE, PECVD, NLZCVD, DLC, EBL) на основе обучаемых и самообучающихся многослойных нейронных сетей, генетических алгоритмов, нечёткой логики (fuzzy logic);
5. визуализацию результатов расчётов на основе массивно параллельных технологий 3D виртуальной реальности OpenGL – на основе OpenGL Programming Guide for CUDA Architecture.
Для оперативного управления ходом и контроля над результатами технологических операций в МКНТУ встраивается контрольно-аналитическая аппаратура. В установку заложена возможность подключения в перспективе отдельного вакуумного аналитического модуля со сканирующим электронным микроскопом (СЭМ), сканирующим туннельным микроскопом (СТМ), сканирующим атомно-силовым микроскопом (АСМ), фокусируемыми ионными пучками (ФИП). Информация от встроенной контрольно-аналитической аппаратуры поступает в иерархическую ЛВС на базе модуля «Турбоком», управляющую МКНТУ в реальном режиме времени через контуры управления технологическими модулями и агрегатами по нанотехнологической маршрутной карте (НТМК). Для генерации НТМК и передачи по ЛВС на МКНТУ разрабатывается система автоматического проектирования и разработки микроэлементов (САПР НЭ) – нанокомпилятор, размещённый на аппаратуре модуля «Суперкомпьютер» и сопряжённый с МКНТУ информационно – через протоколы передачи данных с технологическими модулями МКНТУ и их агрегатов, и физически – через ЛВС (рис. 13).
Рис. 14. Модуль «Суперкомпьютер».
Изготовление на МКНТУ по нанотехнологической маршрутной карте (НТМК) образцов микроструктур, реализующих микросхемы и микросистемы для энергетических систем КА, циклически проходит стадии, показанные на рис. 10, что позволяет из 2D слоёв микроструктур изготавливать 3D микросхемы и 3D микросистемы. Основными операциями в НТМК являются:
1. загрузка в шлюзовую камеру и плазменная очистка подложек (PC, IC) – модуль «Шлюз», модули «РРЦ», модуль «Переходник»;
2. выращивание диэлектрических изолирующих плёнок (SiO2, Si3N4, – PECVD) – модуль «Изолятор»;
3. выращивание проводящих металлических плёнок (PECVD, DLC) – модуль «Проводник»;
4. нанесение электронорезиста – модуль «Электронорезист»;
5. нанесение 2D топологии на электронорезист и задубливание (EBL) – модуль «СТМ-нанолитография»;
6. травление с целью формирования 2D топологии микрометровых размеров (RIE, PE) – модуль «Микроплазма»;
7. стравливание фоторезиста (RIE, PE, IE) – модуль «Шлюз» или модуль «Микроплазма»;
8. формирование 2D топологии микрометровых размеров – микролокальное зондовое химическое осаждение из газовой фазы (NLZCVD) на основе 3D сканера на основе пьезодвигателей для позиционирования зонда и газовых инжекторов нанодоз 10-9 (нанограмм) технологических газов – модуль «СТМ-нанолитография»;
9. выращивание массивов вертикально ориентированных УНТ в качестве высокопористой среды с двойным электролитическим слоем (ДЭС) для суперконденсаторов (PECVD) – модуль «Нанотрава» для получения массивов УНТ посредством высокотемпературного каталитического синтеза с использованием CVD и PECVD процессов при низких давлениях на каталитических структурах V, Ti, Ni, Fe, Co, Y, смеси плазмообразующих газов Ar/H2/CH4, комбинации раздельных ВЧ и СВЧ разрядов;
10. формирование защитной диэлектрической плёнки (PECVD) – модуль «Изолятор»;
11. выгрузка из шлюзовой камеры подложки с микроструктурами – модуль «Переходник», модули «РРЦ» и модуль «Шлюз»;
12. общее управление прохождения технологического маршрута – модуль аналогово-цифрового управления второго уровня «Турбоком».
Рис. 15. Информационная структура МКНТУ. Блок-схема моделирования и генерации НТМК
для МКНТУ для изготовления функциональных микросистем.
Создание МКНТУ с автоматическим управлением через ЛВС позволит проводить весь технологический цикл полностью в вакуумной системе с контролируемой химически инертной средой (Ar, N2), оборудованной вакуумными технологическими, транспортными, аналитическими модулями.
В результате всех операций МКНТУ позволяет формировать на одной подложке как аналоговые, так и цифровые микроструктуры с минимальными затратами на их производство за счёт гибкости перепроектирования, программной модификации топологий и параметров микросхем и локализации производства, что не маловажно на экспериментальном производстве.
Литература
1. , «Квантовая механика. Нерелятивистская теория», Теоретическая физика. Т. III, издание четвёртое, исправленное при участии , М., Наука, 1989, Глава III («Уравнение Шрёдингера»), параграф 22 («Потенциальная яма»).
2. , «Начальные главы квантовой механики», М., Физматлит, 2004, Глава 5. «Потенциальные ямы и квантование».
3. , //Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов, М.: Энергоатомиздат, 1987.
_________◊_________
ПРОБЛЕМЫ, ПОИСКИ, РЕШЕНИЯ
МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕКСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
И ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
НПП «Квант»
•
Диэлектрическая проницаемость («постоянная») е вещества входит в зависимость взаимодействия электрических зарядов, закон Кулона, и свидетельствует об ослаблении сил их взаимодействия. Её величина обычно определяется экспериментально, в частности на основании результатов исследования оптических свойств вещества. Однако она влияет и на многие другие электрофизические свойства. В [1,2] установлено влияние е на энергию межатомной связи ряда веществ. Наблюдается общая тенденция, свидетельствующая, что чем больше е, тем меньше величины энергии связи, что соответствует представлению о механизме образования межатомной связи за счёт спаривания валентных электронов взаимодействующих атомов. Связывающие пары электронов находятся между взаимодействующими атомами и вращаются по определённой траектории в их электрическом поле. Следовательно, зная их электрические потенциалы, Р [3], и расстояния между ними, d, можно оценить величину диэлектрической проницаемости. Из общих представлений и результатов работы [1] следует: е = c h (УР d)-1, где c скорость света, h постоянная Планка, d сумма ординарных атомных радиусов У r [4] умноженная на коэффициент отражающий кратность связи и структуру кристаллической решётки вещества. В таблице 1 представлены расчётные значения е в сопоставлении с экспериментальными значениями для кремния Si, германия Ge и алмазоподобных полупроводников АІІІВV.
Таблица 1
Свойства | Si Si | Ge Ge | GaAs | GaSb | InAs | InSb |
У Р | 206,3 | 207,5 | 226,8 | 207,3 | 222,2 | 202,8 |
d=Уr∙1,64 | 3,74 | 3,97 | 4,02 | 4,33 | 4,30 | 4,61 |
ерасч | 15,3 | 15,1 | 13,2 | 13,9 | 13,0 | 13,3 |
ео | 11,7 | 16 | 13,13 | 15,69 | 14,55 | 17,88 |
е∞ | 13 | 16,5 | 11,1 | 12,44 | 11,8 | 15,68 |
Расчёты проводились в предположении наличия в веществах «ковалентной» связи с кратностью связи равной 1 без учёта изменения расстояний между связывающими электронами за счёт перекрытия энергетических состояний (образования зон). Атомы четвёртой группы отдают на связи по 4 электрона (ионизованы до состояния + 4), элементы третьей группы отдают на связи по 3 электрона (ионизованы до состояния + 3), атомы пятой группы по 5 электронов (ионизованы до состояния + 5). Сопоставление расчётных величин е с эксперимен-тальными данными ео и е∞ определяемыми по коэффициентам отражения излучения разной длины волны свидетельствуют о их совпадении в пределах разброса литературных данных. Для Si расчётные данные оказались завышены (возможно, из-за не учёта перекрытия энергетических состояний и взаимодействия атомов во второй координационной сфере), для InSb заниженными. Из сопоставления потенциалов ионизации атомов этого соединения: 5,79, 18,87, 28,03, 58,4 эВ у In c потенциалами ионизации Sb: 8,64, 16,53, 24,8, 44,3, 56 эВ может быть сделан вывод об ионизации части атомов сурьмы лишь до состояния Sb+4, что свидетельствует о снижении кратности связи в InSb до усреднённой величины 7/8. В этом случае расчётная величина е равна 18,4, т. е. становится практически равной экспериментальной.
Влияние изменения кратности связи на величину диэлектрической проницаемости особенно заметно в соединениях типа АІІВVІ. Согласно первоначаль-ным представлениям о характере химической связи в этих соединениях кратность связи в них была принята равной 1 (величины экспериментально определяемых расстояний в этом случае превышают расчётные). Однако в работе [5] показано, что в этих соединениях кратность связи близка к 0,75 (в этом случае экспериментально определяемые межатомные расстоянии хорошо совпадают с расчётными). Из рассмотрения величин потенциалов ионизации атомов, принимающих участие во взаимодействии, упомянутые кратности связи могут быть получены при различных степенях их ионизации. Согласие расчётных величин е с экспериментальными при кратности связи 0,75 достигается при условии ионизации атомов А и В, соответственно, до состояния = 2 и + 4 и наличии взаимодействия между этими атомами находящимися во второй и третье координационных сферах за счёт освободившегося (в этом случае расстояние между ними становится равным d2 см. таблицу 2)
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
