Nanoszál vezérelt vegyületfélvezető tranzisztor alapú érzékelők

PhD típus: 
Fizikai Tudományok Doktori Iskola
Év: 
2017/2018
Munkahely neve: 
MFA Mikrotechnológia Osztály
Munkahely címe: 
1121 Budapest, Konkoly-Thege M. út 29-33
Leírás: 

A félvezető heteroátmeneteken kialakított kétdimenziós elektrongáz (2DEG) számos olyan fizikai tulajdonsággal rendelkezik (magas mozgékonyság, erős elektron korreláció stb.), mely a kísérleti kvantumfizika és több modern elektronikai eszköz számára egyaránt fontos. Szemben a hagyományosnak tekinthető AlGaAs/GaAs heteroátmenetekkel, a wurtzit kristályszerkezetű AlGaN/GaN rétegszerkezetekben nincs szükség kémiai adalékolásra. A GaN felületén jelenlévő nagy sűrűségű 2DEG az AlGaN-re jellemző erős spontán polarizáció és a két anyag közötti rácsállandó illesztetlenség hatására létrejövő piezoelektromos polarizáció eredménye. Ebből adódóan a töltéshordozó koncentráció a szokásos kapuelektródán kívül egy külső mechanikai ingerrel vagy elektromos töltéssel lokálisan is megváltoztató, ami az alatta kialakított tranzisztor szerkezet elektromos áramának mérésével rendkívül érzékenyen detektálható.    

Jelen munka célja, hogy a AlGaN/GaN heteroátmenetes térvezérelt tranzisztorok (H-FET) csatornájára ZnO nanoszálakat növesztve az eszköz nyelő-forrás (drain-source) áramát mechanikai vagy elektrokémiai úton vezéreljük. Ily módon egyedi nanoszálak növesztésével egy új típusú, minden korábbinál kisebb integrált irányfüggő erőmérő (Force-FET) hozható elvben létre. Hasonló módon, nem feltétlenül egyedi, de nagy fajlagos felületű nanoszál tömbök létrehozásával rendkívül érzékeny elektrokémiai vagy biológiai érzékelés valósítható meg.

A munka az alábbi részfeladatokból áll: i) nanoszálak pozícionált növesztésének kidolgozása H-FET csatorna felületén; ii) a létrejövő eszköz elektromos minősítése; iii) a mechanikai és kémiai érzékelés demonstrálása; iv) az eszköz anyagi és geometriai paramétereinek optimalizálása, ill. az elérhető érzékenység és a működési határok feltérképezése; v) az eszköz elméleti szimulációja véges elem módszerrel. Ehhez az összetett munkához ­­– a külföldi kutatási partnerek által készített AlGaN/ GaN heteroátmeneteken kívül – minden mintakészítési és minősítő technika az intézeten belül elérhető: elektronsugaras és fotolitográfia, reaktív ionmaró, fémleválasztó vákuum berendezés, vezetési tulajdonságok mérésére alkalmas atomi erőmikroszkóp (c-AFM), pásztázó elektronmikroszkóp mikromanipulátorokkal stb.. Az elvégzendő kutatási téma részben kapcsolódik a 2016-2019. között futó „Korszerű funkcionális anyagok hálózatba szervezhető autonóm érzékelőkhöz (KoFAH)” c. hazai MKFIH/NVKP16 projekthez.

Elvárások: 

alkalmazott fizikus, kutatófizikus vagy villamosmérnöki MSc fokozat; angol nyelvtudás; szilárdtestfizikai és félvezetőfizikai ismeretek; érzék és kitartás kísérleti munkához

Állapot: 
Végleges
Témavezető
Név: 
Volk János
Email cím: 
volk.janos@energia.mta.hu
Intézet: 
MTA EK MFA
Beosztás: 
tudományos főmunkatárs
Tudományos fokozat: 
PhD
Konzulens
Név: 
Csonka Szabolcs
Email cím: 
csonka@mono.eik.bme.hu
Intézet: 
BME TTK, Fizika Tanszék
Beosztás: 
egyetemi docens
Tudományos fokozat: 
PhD