Piezoresistência gigante e mobilidade elétrica de portadores em nanofios de silício ultra-tensionados

• Processo: 18/02598-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2020
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Materiais Elétricos
• Acordo de Cooperação: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
• Pesquisador responsável: Jose Alexandre Diniz
• Beneficiário: Lucas Barroso Spejo
• Instituição Sede: Centro de Componentes Semicondutores (CCS). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Nanofios Piezoeletricidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Nanofios de silício tensionados | Piezoresistividade | silício tensionado | Substrato sSOI (Strained Silicon on Insulator) | Processos em Microeletrônica

Resumo

Semicondutores tensionados mecanicamente apresentam diversas propriedades físicas que são de grande interesse para as ciências pura e aplicada. Essas características estão relacionadas a mudanças em suas propriedades elétricas, térmicas e óticas devido a mudanças no diagrama de bandas do material. Além disso, as técnicas de fabricação utilizadas para criar estruturas tensionadas são de vital importância, pois elas apresentam-se como fator limitante para alcançar elevado estresse, uniformidade do estresse, tipo de estresse (uniaxial, biaxial, compressivo, tração), assim como a necessidade do uso de atuadores externos entre outros fatores. Neste sentido, a otimização da mobilidade elétrica de portadores em silício estressado vêm sendo amplamente investigada e aplicada na indústria de dispositivos nanoeletrônicos (transistores) de alta velocidade, para se extender a lei de MooreNeste projeto, pretende-se fabricar nanofios com níveis de strain uniaxial e uniforme muito acima do utilizado pela indústria. Esta tarefa será realizada de forma controlada pelas dimensões do nanofio na escala nanométrica, sem o uso de atuadores mecânicos externos e, com um processo compatível com a indústria para produzir um método consistente para fabricação futura de transistores. Adicionalmente, o estudo da mobilidade em níveis altíssimos de strain pretende gerar um avanço tecnológica, sendo um passo à frente na fabricação da próxima geração de transistores de alta performance.Além disso, estrutura fabricada neste trabalho será utilizada para o estudo do fenômeno de piezoresistência gigante em nanofios, no qual foi recentemente investigado por Rongrui Re et al.[1], atraindo grande atenção da comunidade científica devido ao seu potencial de aplicação em sensores de alta sensibilidade e microeletrônica de alta velocidade. Contudo, o fenômeno físico por trás da piezoresistência gigante continua desconhecido e requer mais estudos, no qual é proposto neste trabalho.Em resumo, nós visamos obter nanofios de silício para o estudo da mobilidade elétrica de portadores, assim como a piezoresistência gigante em níveis de estresse mecânico maiores que os valores atuais presentes na literatura. Esse objetivo será alcançado com controle preciso e sem atuadores externos em um processo top-down compatível com a indústria de semicondutores.[1]R. He and P. Yang, "Giant piezoresistance effect in silicon nanowires," Nat. Nanotechnol., vol. 1, no. 1, pp. 42-46, 2006.

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SPEJO, L. B.; ARRIETA-CONCHA, J. L.; PUYDINGER DOS SANTOS, V, M.; BARROS, A. D.; BOURDELLE, K. K.; DINIZ, J. A.; MINAMISAWA, R. A.. Non-linear Raman shift-stress behavior in top-down fabricated highly strained silicon nanowires. Journal of Applied Physics, v. 128, n. 4, JUL 28 2020. (18/02598-4)

SPEJO, LUCAS B.; ARRIETA-CONCHA, JOSE L.; DOS SANTOS, MARCOS V. PUYDINGER V.; BARROS, ANGELICA D.; DINIZ, JOSE A.; MINAMISAWA, RENATO A.. In situ electron-beam-induced mechanical loading and fracture of suspended strained silicon nanowires. JOURNAL OF VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY B, v. 41, n. 2, p. 7-pg., 2023-03-01. (18/02598-4)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

SPEJO, Lucas Barroso. Stress characterization of strained silicon nanostructures by Raman spectroscopy. 2020. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Campinas, SP.