nanoelektronika mihály györgy
DESCRIPTION
Nanoelektronika Mihály György. Útközben A BME kutatóegyetemi pályán. Műegyetem - Kutatóegyetem Nanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány. Nanoelektronika. Spin-polarizált transzport Spin-qbit kísérlet Kvantum információ elmélet Komplex mágneses szerkezetek - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Nanoelektronika
Mihály György
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány
Útközben A BME kutatóegyetemi pályán
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Nanoelektronika
Spintronika
Hibrid nanoszerkezetek
Nanoelektronikai eszközök
Spin-polarizált transzport
Spin-qbit kísérlet
Kvantum információ elmélet
Komplex mágneses szerkezetek
Mágneses optikai spektroszkópia
GMR kísérlet és elmélet
Molekuláris elektronika
Szén nanoszerkezetek
Félvezető nanocsővek
Nanoszenzorok fejlesztése
Napelemek antireflexiós rétege
Nano-kompozit anyagok minősítés
- memrisztor
- grafén
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
A hiányzó áramköri elem
dQ Idtd Vdt
Resistor
( )dU R I dICapacitor
( )dQ C U dU
Inductor
( )d L I dI
I Q
V
Ф
( ) ( ) ( )U t M Q I t
Memristor
( )d M Q dQ
Leon O. Chua, IEEE Trans. Circuit Theory 18, 507 (1971)
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
„The missing memristor found”D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, S.R. Williams, Nature 453, 80 (2008)
Vezető csatornák kialakulása és lebomlása – rezisztív kapcsoló
Pt
TiOx
Pt
Á
ram
(m
A)
Feszültség (V)
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Pt
TiOx
Pt
Feszültség (V)
Vezető csatorna - ionok migrációja nanométeresméretskála
50 nm
Á
ram
(m
A)
R. Waser et al., Adv.Mater 21, 2632 (2009)
D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, S.R. Williams, Nature 453, 80 (2008)
„The missing memristor found”
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Keresztező vezetékek
„Crossbar” technológia
„analóg” memóriaelem
50 nm
D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, S.R. Williams, Nature 453, 80 (2008)
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Rezisztív RAM (RRAM)
HP laboratoriesDynamical nanocrossbars
50 nm
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
„The missing memristor found”
Vezető csatornák kialakulása és lebomlása – „analóg” memória
Feszültség (V)
Á
ram
(m
A) Pt
TiOx
Pt
Á
ram
(m
A)
Feszültség (V)
D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, S.R. Williams, Nature 453, 80 (2008)
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
„Biological-scale intelligent machines”
DARPA SyNAPSE Program2009-2014, 4.900.000 USD
Célkitűzés:
106 memórialem/cm2
1010 kapcsolat/cm2
100 mW/cm2
Emberi agy:
106 neuron/cm2
1010 szinapszis/cm2
2 mW/cm2
10.000 CPU
1000 W
CPU Emberi agy RRAM
Tranzisztor Neuron Memristor
3terminal
2szinapszis
2terminal
digitáliseltérő
erősséganalóg
kicsi
gyors
?
Neurális hálózatHP szabadalom
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011)
Kontaktus méret: egyetlen atom 100 nm
Kémiai maratással hegyezett tű (W vagy Pt/Ir)
Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
AgAgSx
W
Minta: 80nm Ag réteg, S-kezelt felület Si/SiO2 hordozó
MTA RMKIegyüttműködés
Tanczikó Ferec – MBE Szilágyi Edit – RBS
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011)
Kontaktus méret: egyetlen atom 100 nm
22
41(1 )
3 2m
m dN l
N
lR Z
G d d
nmlm 12m 8102.7
i
iTh
eG
22
Kémiai maratással hegyezett tű (W vagy Pt/Ir)
AgAgSx
W
Minta: 80nm Ag réteg, S-kezelt felület Si/SiO2 hordozó
Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Kémiai maratással hegyezett tű (W vagy Pt/Ir)
Kontaktus méret: egyetlen atom 100 nm
Feszültség –áram karakterisztika
A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011)
Ag/AgSx/W
Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Feszültség –áram karakterisztika
eAg
Ag
SAg
me
2
)(2
)(
2
Vezető Ag ion-csatornák
Több tízezer karakterisztika analízise
megbízható működés érhető el 3 nm-es kontaktussal is
A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011)
Ag/AgSx/W
Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Több tízezer karakterisztika analízise
megbízható működés érhető el 3 nm-es kontaktussal is
Feszültség –áram karakterisztika„analóg”memória elem
20ON
OFF
R
R
Vküszöb
A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011)
Ag/AgSx/W
Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
A.Geresdi, A.Halbritter, E. Szilágyi, G.Mihály, MRS Conf. San Francisco, 2011
félvezető memrisztor
20ON
OFF
R
R
Shottky-gát
Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
A.Geresdi, A.Halbritter, E. Szilágyi, G.Mihály, MRS Conf. San Francisco 2011
T= 300K T= 4 K
AgAgSx
W
A memrisztor katakterisztika jellege nem változik
szobahőmérséklet és cseppfolyós hélium hőmérséklete között
Ag/AgSx/W
Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
Kis keresztmetszet - fémes memrisztor
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Grafén nanoelektronika – NNA P1
Tóvári Endre MSctémavezető: Csonka Szabolcs
MTA MFA együttműködés
Biró László PéterNeumann Péter
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Grafén – mintaelőállítás
V
VH
I+B
grafén lapka felhelyezése SiO2 hordozóra
elektronsugaras litográfia – védőmaszk
plama marás, 300 °C-os tisztító hőkezelés
vezetékek maszkolása és növesztése (molekulasugaras epitaxia: 5nm Cr, 60 nm Au)
MTA MFA
V
VH
I+B
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
1 dimenziós ideális fém
Elektronállapotok hullámfüggvénye
22
2m
Ln
2
k
2
expexpsin
ikrikrkr
L
2k
m
kk 2
2
k
kp -k +k
Schrödinger
ikra exp
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
1 dimenziós ideális fém
V2
I2
h
e
kFk
F
L
2
eV
21
2LeV
Ln
m
kneneI
v
Áram
elektronok száma
k
k
m
kk 2
2
vezetőképesség kvantum
Szabadon terjedő elektronok vezetőképessége egy univerzális állandó
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
2
1ncn
3 dimenzió
Állapotsűrűség
növekvő B
En
erg
ia
εF
m
eB
2d ideális fém mágneses térben
B
2
e
mr
1r
2rLandau-nívók
c
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
2
1ncn
3 dimenzió
1r
2r
2d ideális fém mágneses térben
En
erg
iaεF
cA szabadon terjedő
elektronok egyirányban
körbepattognak a falon.
Állapotsűrűség
Landau-nívók
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
h
enxy
22
Kvantum Hall effektus
1r
2r
+eV
+eV+eV
Nobel-díj1985 - Klaus von Klitzing
1998 - R. Laughlin, H. Strömer, D. Tsui
Anyaggal való kölcsönhatás nélkül,
szabadon terjedő elektronok
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Kvantum Hall effektus grafén mintán E. Tóvári, MSc dissertation
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
h
exy
2
Kvantum Hall effektus grafén mintán E. Tóvári, MSc dissertation
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
,...10,6,2
2
h
exy
Kvantum Hall effektus grafén mintán
V
VH
I+B
E. Tóvári, MSc dissertation
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Nanoelektronika
Spintronika
Hibrid nanoszerkezetek
Nanoelektronikai eszközök
Spin-polarizált transzport
Spin-qbit kísérlet
Kvantum információ elmélet
Komplex mágneses szerkezetek
Mágneses optikai spektroszkópia
GMR kísérlet és elmélet
Molekuláris elektronika
Szén nanoszerkezetek
Félvezető nanocsővek
Nanoszenzorok fejlesztése
Napelemek antireflexiós rétege
Nano-kompozit anyagok minősítés
- memrisztor
- grafén
Műegyetem - KutatóegyetemNanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 2011. június 21.
Nanoelektronika - 2 új eredmény
Néhány nanométeres memrisztor előállítása Kapcsolás fémes értékek között
AgAgSx
W
Grafén áramkör előállítása,töltéshordozó koncentrációkontrollja kapufeszültséggel Kvantum Hall effektus kimutatása grafénben