自20世纪90年代末以来,纳米线已经成为纳米科学和纳米技术领域的热门词汇,在技术重要和应用丰富的领域有许多前景、演示和惊喜。例如,纳米线器件,特别是在gate -全能(GAA)架构中,已经成为推动互补金属-氧化物-半导体(CMOS)扩展的领跑者。这些器件提供了独特的优势,相对于他们的平面对手和其他竞争者,这使它们成为15纳米和超过技术节点的选择,通过模拟已经证明了10纳米通道长度器件[<一种HR.E.F=“#B1">1一种>]和实验[<一种HR.E.F=“#B2">2一种>].实际上,圆柱形几何结构给出了栅极电容与通道直径的对数反比关系,因此,这些器件中的栅极长度可以随导线直径而缩放,而不需要大幅降低栅极介质厚度。基于同样的原理,GAA纳米线结构也成为硅-氧化物-氮化氧化物-硅(SONOS)型非易失性存储应用的优秀候选人,在这些应用中栅介质必须更厚。化学和生物传感是另一个重要的领域,大的表面体积比提高了检测限,使纳米线传感器成为潜在的候选者[<一种HR.E.F=“#B3">3.一种>那<一种HR.E.F=“#B4">4.一种>].巨大的压阻系数和降低的低频噪声使纳米线适合于传感器世界[<一种HR.E.F=“#B5">5.一种>].纳米线还在光子学区域中显示出优异的潜力[<一种HR.E.F=“#B6">6.一种>,收集太阳能[<一种HR.E.F=“#B7">7.一种>那<一种HR.E.F=“#B8">8.一种>]和能量存储[<一种HR.E.F=“#B9">9.一种>].从根本上说,纳米线器件性能的改善是光子、声子和电子的形状、密度和强约束以及它们相对于平面体结构的变化的结果。纳米线的制造技术大致可分为两类:(i)自底向上和(ii)自顶向下。涉及纳米线合成的自下而上方法已在文献中广泛综述[<一种HR.E.F=“#B10">10.一种>-<一种HR.E.F=“#B12">12.一种>并在此不再作详细讨论。自上而下的方法从图形定义开始,主要使用传统的光刻,接着是图形转移,然后修剪,以减少导线的直径到纳米级。虽然各向同性湿法腐蚀可用于修剪线材直径,但自限氧化工艺通常用于更好的过程控制,并已在本研究所广泛开发[<一种HR.E.F=“#B13">13.一种>].在本文中,我们从低功耗电子器件和清洁能源应用视点审查了我们自上而下的垂直纳米线技术平台的进展。侧纳米线平台聚焦逻辑,非易失性存储器和生物传感应用的综述已发布[<一种HR.E.F=“#B13">13.一种>因此,因此不会包括在这里。垂直平台解决了横向纳米线的大部分制造相关的挑战,例如,电线下的栅极定义,电线上的栅极蚀刻,光刻,自由栅极长度控制,与任何侧面相比,通过较小的脚印提供CMOS电路。(包括平面,翅片,纳米线)MOS晶体管处于相同的技术节点。垂直,它脱源/漏极(S / D)植入过程,因此作为用于隧穿FET的自然平台,允许独立调谐S / D连接和植入物类型,以实现低亚阈值斜率(SS)并抑制Ampolar行为。除了类似于CMOS的占地面积之外,垂直线上的非易失性存储器件沿线长度垂直堆叠。在绿色电子标题下,部分<一种HR.E.F=“#sec2">2一种>通过垂直方法讨论缩放,然后在三个电子设备上进行了进步,即金属氧化物 - 半导体场效应晶体管(MOSFET),隧道场效应晶体管(TFET)和Sonos非易失性存储器(NVM);全部以GAA格式制造。在部分<一种HR.E.F=“#sec3">3.一种>,我们讨论清洁能量收集,在太阳能电池上显示通过增强的光捕获和吸收的性能改善,以及将废热转化为电力的完全CMOS兼容热电发动机。讨论了垂直纳米线的挑战和未来前景<一种HR.E.F=“#sec4">4.一种>.最后,部分<一种HR.E.F=“#sec5">5.一种>总结了纸。2.低功耗电子器件2.1.垂直法缩放垂直纳米线器件,彼此顶部的源极,漏极和栅极端子,比图中所述的平面占用更少的区域<一种HR.E.F=“HT.T.P.S.://www.newsama.com/journals/jnt/2012/492121/fig1/" target="_blank">1一种>.在半场的方面“
,一般平版印刷的最小特征尺寸,一个平面晶体管占有
8.
2
而垂直晶体管可以设计在
4.
2
因此,给定技术节点将脚印减少50%。当连接在一起进行制造电路时,影响更为甚至更多,例如,使用的CMOS逆变器
4.
0.
2
的面积与平面器件可以制造
1
2
2
使用垂直纳米线,导致区域节省约70%。节省区域直接涉及通过阻力的速度提高和节省功耗“
“和电容”
,两者都直接与面积成比例。电路速度与
-常数增加~6.1 ×(例如,简单地
S.
P.
E.
E.
D.
∝
).功耗,成比例
2
,减少到平面的30%(例如,
P.
O.
W.
E.
R.
∝
2
∝
(
一种
R.
E.
一种
)
).与平面和横向纳米线相比,垂直纳米线器件在面积、速度和功率方面的优势总结见表<一种HR.E.F=“HT.T.P.S.://www.newsama.com/journals/jnt/2012/492121/tab1/" target="_blank">1一种>.值得一提的是,这些背包计算不考虑任何寄生。