Műegyetem - Kutatóegyetem

Az előadások a következő témára: "Műegyetem - Kutatóegyetem"— Előadás másolata:

1 Műegyetem - Kutatóegyetem
Nanoelektronika Mihály György Útközben A BME kutatóegyetemi pályán Műegyetem - Kutatóegyetem Nanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány

2 Nanoelektronika Spintronika - grafén Hibrid nanoszerkezetek
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 Spintronika Hibrid nanoszerkezetek Nanoelektronikai eszközök

3 A hiányzó áramköri elem
Leon O. Chua, IEEE Trans. Circuit Theory 18, 507 (1971) Resistor V Capacitor I Q Memristor Inductor Ф

4 „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 Áram (mA) Pt Feszültség (V)

5 „The missing memristor found”
D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, S.R. Williams, Nature 453, 80 (2008) Vezető csatorna - ionok migrációja nanométeres méretskála Pt TiOx Pt Áram (mA) 50 nm Feszültség (V) R. Waser et al., Adv.Mater 21, 2632 (2009)

6 Keresztező vezetékek D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, S.R. Williams, Nature 453, 80 (2008) 50 nm „Crossbar” technológia „analóg” memóriaelem

7 Dynamical nanocrossbars
Rezisztív RAM (RRAM) HP laboratories Dynamical nanocrossbars 50 nm

8 „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 – „analóg” memória Pt TiOx Áram (mA) Áram (mA) Feszültség (V) Feszültség (V)

9 „Biological-scale intelligent machines”
DARPA SyNAPSE Program , USD CPU 1000 W kicsi gyors ? Célkitűzés: memórialem/cm2 1010 kapcsolat/cm2 100 mW/cm2 CPU Emberi agy RRAM Tranzisztor Neuron Memristor 3 terminal 2 szinapszis digitális eltérő erősség analóg Emberi agy: neuron/cm2 1010 szinapszis/cm2 2 mW/cm2 Neurális hálózat HP szabadalom

10 Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011) Kémiai maratással hegyezett tű (W vagy Pt/Ir) Ag AgSx W Minta: 80nm Ag réteg, S-kezelt felület Si/SiO2 hordozó MTA RMKI együttműködés Tanczikó Ferec – MBE Szilágyi Edit – RBS Kontaktus méret: egyetlen atom nm

11 Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011) Kémiai maratással hegyezett tű (W vagy Pt/Ir) Ag AgSx W Minta: 80nm Ag réteg, S-kezelt felület Si/SiO2 hordozó Kontaktus méret: egyetlen atom nm

12 Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011) Kémiai maratással hegyezett tű (W vagy Pt/Ir) Feszültség –áram karakterisztika Ag/AgSx/W Kontaktus méret: egyetlen atom nm

13 Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011) Vezető Ag ion-csatornák Feszültség –áram karakterisztika Ag/AgSx/W Több tízezer karakterisztika analízise megbízható működés érhető el 3 nm-es kontaktussal is

14 Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011) „analóg”memória elem Feszültség –áram karakterisztika Ag/AgSx/W Vküszöb Több tízezer karakterisztika analízise megbízható működés érhető el 3 nm-es kontaktussal is

15 Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
A.Geresdi, A.Halbritter, E. Szilágyi, G.Mihály, MRS Conf. San Francisco, 2011 félvezető memrisztor Shottky-gát

16 Pont-kontaktus memrisztor – NNA P1
A.Geresdi, A.Halbritter, E. Szilágyi, G.Mihály, MRS Conf. San Francisco 2011 Kis keresztmetszet - fémes memrisztor T= 300K T= 4 K Ag AgSx W A memrisztor katakterisztika jellege nem változik szobahőmérséklet és cseppfolyós hélium hőmérséklete között Ag/AgSx/W

17 Grafén nanoelektronika – NNA P1
Tóvári Endre MSc témavezető: Csonka Szabolcs MTA MFA együttműködés Biró László Péter Neumann Péter

18 Grafén – mintaelőállítás
MTA MFA 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) + VH + VH B B I I V V

19 Elektronállapotok hullámfüggvénye
1 dimenziós ideális fém Elektronállapotok hullámfüggvénye -k +k Schrödinger

20 vezetőképesség kvantum
1 dimenziós ideális fém Áram eV elektronok száma vezetőképesség kvantum Szabadon terjedő elektronok vezetőképessége egy univerzális állandó

21 2d ideális fém mágneses térben
Landau-nívók növekvő B εF Energia 3 dimenzió Állapotsűrűség

22 2d ideális fém mágneses térben
Landau-nívók Energia εF A szabadon terjedő elektronok egyirányban körbepattognak a falon. 3 dimenzió Állapotsűrűség

23 Kvantum Hall effektus +eV +eV +eV Nobel-díj 1985 - Klaus von Klitzing
R. Laughlin, H. Strömer, D. Tsui Anyaggal való kölcsönhatás nélkül, szabadon terjedő elektronok

24 Kvantum Hall effektus grafén mintán
E. Tóvári, MSc dissertation

25 Kvantum Hall effektus grafén mintán
E. Tóvári, MSc dissertation

26 Kvantum Hall effektus grafén mintán
E. Tóvári, MSc dissertation + VH B I V

27 Nanoelektronika Spintronika - grafén Hibrid nanoszerkezetek
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 Spintronika Hibrid nanoszerkezetek Nanoelektronikai eszközök

28 Nanoelektronika - 2 új eredmény Néhány nanométeres
memrisztor előállítása Kapcsolás fémes értékek között Ag AgSx W A Grafén áramkör előállítása, töltéshordozó koncentráció kontrollja kapufeszültséggel Kvantum Hall effektus kimutatása grafénben