Наносенсоры на основе полевых и одноэлектронных транзисторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.04, кандидат физико-математических наук Амитонов, Сергей Владимирович

• Амитонов, Сергей Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Амитонов, Сергей Владимирович

Содержание

Введение

Глава 1. Наносенсоры на основе полевых и одноэлектронных транзисторов

1.1. Полевой транзистор на основе кремниевого нанопровода

1.1.1. Первые попытки создания кремниевых нанопроводов

1.1.2. Транзисторный эффект в кремниевых нанопроводах

1.1.3. Создание нанопроводов из «Кремния на изоляторе»

1.1.4. Транзистор с кремниевым нанопроводом — развитие традиционных полевых сенсоров

1.1.5. Нанопровод — замена рН-метров

1.1.6. Нанопровод — замена биохимических сенсоров

1.1.7. Нанопровод — локальный полевой зонд

1.1.8. Пути повышения чувствительности сенсора с нанопроводом

1.2. Одноэлектронный транзистор

1.2.1. Принцип работы одноэлектронного транзистора

1.2.2. Кремниевый одноэлектронный транзистор

1.2.3. Одноатомный одноэлектронный транзистор

Глава 2. Полевой сенсор на основе кремниевого нанопровода для

измерений в жидких проводящих средах

2.1. Разработка технологии изготовления образцов

2.2. Измерения характеристик изготовленных образцов

2.3. Выводы к Главе 2

Глава 3. Шумовые измерения полевых транзисторов с каналом-

нанопроводом

3.1. Методика изготовления образцов

3.2. Результаты измерений образцов

3.3. Выводы к Главе 3

Глава 4. Полевой транзистор с каналом-нанопроводом из неравномерно легированного кремния на изоляторе

4.1. Методика изготовления образцов

4.2. Измерения характеристик полученных структур

4.3. Выводы к Главе 4

Глава 5. Одноэлектронный транзистор из сильно легированного кремния на изоляторе

5.1. Методика изготовления образцов

5.2. Результаты измерений

5.3. Выводы к Главе 5

Заключение

Литература

С/

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Наносенсоры на основе полевых и одноэлектронных транзисторов»

Введение

Актуальность темы работы

Совершенствование технологического процесса полупроводникового производства позволило в 2002 году перейти к 90 нм технологии производства, что, по определению, означает переход от микро- к нанотехнологиям. Этот переход послужил катализатором дальнейшего роста интереса изучения свойств различных наноструктур размером от нескольких нанометров, которые с одной стороны слишком велики для описания их на уровне отдельных атомов, а с другой стороны достаточно малы, чтобы их свойства отличались от свойств массивного образца.

Одной из таких наноструктур является полупроводниковый нанопро-вод (НП) — структура с поперечными размерами менее 100 нм, а продольными много больше поперечных. Кремниевые нанопровода оказались особенно интересным объектом для изучения, благодаря их потенциальной совместимости со стандартной технологией полупроводникового производства. На Рисунке 1 представлен самый показательный пример актуальности работы — рост числа публикаций с сочетанием «silicon nanowire» в названии в 1995-2011 гг. по данным базы «Web of Knowledge». За прошедшее десятилетие было предложено множество оригинальных устройств на основе кремниевых НП для применений в различных областях науки и техники от нелинейной оптики до аккумуляторных батарей. Особняком в этом ряду стоят зарядовые сенсоры и сенсоры электрического поля на основе НП — полевые транзисторы, канал которого выполнен в форме НП (канал-нанопровод), которым посвящена данная работа.

Другим интересным примером наноразмерного полевого/зарядового сенсора является одноэлектронный транзистор, первый образец которого был создан более 25 лет назад, однако, и сегодня не потерявший своей актуальности благодаря тому, что именно он является наиболее чувствительным

íK

к

a *

к t? VO

С

О CQ H и <x> ST

s

fcj

о

700

600

500

400

300

200

100

0 4

2 5 6 6 И

Рис. 1. Количество публикаций с сочетанием в названии «silicon nanowire» в 1995-2011 гг. (по данным базы «Web of Knowledge»).

электрометром, обладающим, к тому же, высоким пространственным разрешением. Интерес к данным устройствам снова вырос с переходом к изготовлению одноэлектронных транзисторов из кремния, что позволило добиться предельно малых размеров его элементов (~10 нм) и, как результат, высоких рабочих температур устройства, вплоть до комнатных, что привело к созданию в 2012 году одноатомного одноэлектронного транзистора [1].

Как видно из Рисунка 2, демонстрирующего сравнение различных полевых сенсоров в широком диапазоне температур, именно эти два устройства — одноэлектронный транзистор и полевой транзистор с каналом-нанопроводом — являются наиболее интересной основой для построения сверхчувствитель-

о»

л

н о о X л 1=3 си н к ю н о ю

10

10"

10"

10

-7

10

10"

-3

ю

у

-1

к то т о

к а,

03

го

10° ю1

I МП]-1-1—1 I ПП|-1-1—I I М И 1

-ТТТТП-1-1—I 1 1 И И-1-1—I 11111

оэт

ПТсНП

ПТ

ШЯЙШМОТ!:

нэм

10"

......

10

I I I III_|_

х!_I_1111

-2

10"1 10° ю1 ю2

Температура (К)

103

Рис. 2. Сравнение предельных чувствительностей различных полевых/зарядовых сенсоров: одноэлектронных (ОЭТ) и полевых транзисторов (ПТ), полевых транзисторов с каналом-нанопроводом (ПТсНП), а также наноэлектромеханических устройств (НЭМ) — и их характерных рабочих температур (на основе [2]).

ных полевых/зарядовых сенсоров для широкого спектра применений.

Цель диссертационной работы состоит в разработке технологии изготовления из кремния на изоляторе (КНИ) высокочувствительных полевых/зарядовых сенсоров на основе одноэлектронных транзисторов и полевых транзисторов с каналом-нанопроводом, измерении и исследовании электрических характеристик, анализе и физической интерпретации наблюдаемых свойств изготовленных экспериментальных структур.

Научная новизна

В диссертационной работе получены следующие новые результаты:

• впервые стандартными методами микроэлектроники изготовлен биосенсор на основе полевого транзистора с каналом-нанопроводом и барьера-

ми Шоттки, обладающий предельно возможной рН-чувствительностью, -60 мВ/рН;

• впервые изготовлен биосенсор на основе полевого транзистора с кана-лом-нанопроводом и барьерами Шоттки для детектирования специфической реакции моноклональных мышиных антител к трансферрину с белком в;

• разработан оригинальный метод изготовления полевого транзистора с омическими контактами к каналу-нанопроводу на основе неравномерно легированного КНИ;

• впервые подробно исследованы транспортные и шумовые характеристики одноэлектронных транзисторов из сильно легированного КНИ в диапазоне температур 15 мК-4,2 К;

• впервые создан одноатомный одноэлектронный транзистор на основе единичных допантов мышьяка в кремнии.

Практическая значимость

Результаты, изложенные в диссертации, могут быть использованы для создания на основе полевого транзистора с каналом-нанопроводом диагностической лаборатории на чипе для регистрации предельно низких концентраций биологических объектов (белков, ДНК, вирусов). На основе разработанных одноэлектронных и полевых транзисторов из КНИ могут быть созданы сверхчувствительные полевые/зарядовые сенсоры с нанометровым пространственным разрешением для локальных и сканирующих зондовых устройств с широким спектром применения в науке, технике и медицине.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:

• Разработан метод изготовления из кремния на изоляторе биосенсора на основе полевого транзистора с каналом в форме нанопровода шириной менее 100 нм. Создан биосенсор на основе полевого транзистора с кана-лом-нанопроводом, обладающий рН-чувствительностью близкой к предельной, ~60 мВ/рН. Продемонстрировано детектирование биосенсором специфической реакции антиген (белок й) - антитело (моноклональные мышиные антитела к трансферрину).

• Изготовлены полевые транзисторы с металлическими СП и Р1:) контактами к каналу-нанопроводу (диаметр 100 нм, длина 2 мкм). Исследованы их шумовые характеристики в диапазоне частот 0,2-100 Гц (Т=300 К). Получена оценка пороговой зарядовой чувствительности транзистора лучше, чем 1 е/\/Гц на частоте 10 Гц.

• Разработан метод изготовления полевого транзистора с омическими контактами к каналу-нанопроводу из неравномерно легированного мышьяком кремния на изоляторе, работающий в диапазоне температур 4,2-300 К.

• Изготовлены одноэлектронные транзисторы из сильно легированного мышьяком кремния на изоляторе. Впервые подробно исследованы их транспортные и шумовые характеристики в диапазоне температур от 15 мК до 4,2 К. Порог зарядовой чувствительности транзистора составил 1,6-Ю-4 е/л/Гц на частоте 10 Гц при Т= 15 мК. Впервые создан одноатомный одноэлектронный транзистор на основе единичных допантов мышьяка в кремнии и исследованы его транспортные характеристики при Т=4,2 К.

Апробация работы

Основные результаты диссертации докладывались на следующих конференциях:

1. 17th International Symposium «Nanostructures: Physics and Technology», Minsk, Belarus, 2009.

2. Конференция «Объединенный Дальневосточный научно-исследовательский центр ДВФУ и ДВО РАН — ведущий научный интегратор внедрения инновационных методов исследований в биотехнологиях и нано-технологиях», Владивосток, 2010.

3. 18th International Symposium «Nanostructures: Physics and Technology», Saint-Petersburg, 2010.

4. Конференция «Современные достижения бионаноскопии», Москва, 2010.

5. Конгресс «Медицинская физика - 2010», Москва, 2010.

6. Конференция «Современные достижения бионаноскопии», Москва, 2011.

7. Конференция «Фундаментальные и прикладные аспекты инновационных проектов и их защита в едином экономическом пространстве 2011», Москва, 2011.

8. Conference «Nano and Giga Challenges in Electronics, Photonics and Renewable Energy», Moscow, 2011.

9. Conference «The 6th General Meeting of ACCMS-VO», Tohoku, Japan, 2012.

10. Conference «Micro- and Nanoelectronics - 2012», Zvenigorod, 2012.

11. Conference «The 7th General Meeting of ACCMS-VO», Tohoku, Japan, 2012.

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в 20 печатных работах, из них 7 статей в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК РФ [3-9], 13 статей в сборниках трудов конференций и тезисов докладов [10-22].

Личный вклад автора В диссертации приведены результаты, полученные непосредственно автором или при его активном участии. Все экспериментальные образцы наноструктур изготовлены автором лично. Совместно с соавторами автором разработана технология изготовления биосенсора на основе полевого транзистора с каналом-нанопроводом и барьерами Шоттки. Совместно с соавторами проведены измерения электрических характеристик биосенсора и детектирования специфической реакции моноклональных мышиных антител против трансферрина с белком й. Автором лично разработан оригинальный метод изготовления полевого транзистора с омическими контактами к каналу-нанопроводу на основе неравномерно легированного кремния на изоляторе. Совместно с соавторами исследованы транспортные и шумовые характеристики сильно легированных кремниевых одноэлектрон-ных транзисторов в диапазоне температур 15 мК-4,2 К. Совместно с соавторами автором создан одноэлектронный одноатомный транзистор на основе единичных атомов мышьяка в кремнии. Совместно с соавторами автор непосредственно участвовал в написании научных статей, а также подготовке и представлении докладов и постеров на научных конференциях.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографии. Общий объем диссертации составляет 143 страницы, включая .64 рисунка. Библиография включает 114 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физическая электроника», Амитонов, Сергей Владимирович

5.3. Выводы к Главе 5

Представленный технологический метод дает возможность контролируемым образом изготавливать одноэлектронный структуры на основе КНИ, в том числе, с изолированным от подложки островом (подвешенные структуры). Проведено исследование транспортных (Т=15 мК, Т—4,2 К) и шумовых (Т= 15 мК) характеристик экспериментальных образцов одноэлектрон-ных транзисторов. Достигнутое минимальное значение уровня зарядового шума составило величину 1,6-Ю-4 на частоте 10 Гц, максимальное знал/Гц чение чувствительности по току (крутизна преобразования с11/с1(2) достигало

WD ■ 5.5 mm 100 ПШ Signal A - InLene EHT - 5.00 кV Aperture - 30.00 pm Date :3 Apr 2013 Gun Vac-7.10*010 mb CRVOLAB MSU I |Till - 40.0 • Z-43.747 mm Noise Reduction - line Avg System^ 6.70e007 ml.

Рис. 5.17. Микрофотография транзистора, демонстрирующего одноатомное поведение значения 10 нА/е. Проанализировано поведение одноэлектронных транзисторов из КНИ, проведено их сравнение с традиционными металлическими одноэлектронными структурами. Изготовлен и исследован одноэлектронный транзистор на основе единичного допанта Аз в кремнии. Проведены изучение и анализ его характеристик. Достигнутые параметры транзисторов на основе КНИ, в совокупности с возможностью интеграции в кремниевую технологию, позволяют рассматривать кремниевый одноэлектронный транзистор в качестве кандидата для высокочувствительного полевого сенсора с зондовых систем сканирующего и локального типов с нанометровым пространственным разрешением.

Заключение

В диссертационной работе представлены результаты исследования двух типов высокочувствительных полевых/зарядовых сенсоров изготовленных из кремния на изоляторе — полевого транзистора с каналом-нанопроводом и одноэлектронного транзистора:

• на основе стандартных методов микроэлектроники разработан метод изготовления из кремния на изоляторе полевого транзистора с каналом-нанопроводом и барьерами Шоттки в области стока и истока для биосенсорных приложений;

• впервые продемонстрированы биосенсоры, способные детектировать специфическую реакцию моноклональных мышиных антител к трансфер-рину с белоком й и обладающие предельно возможной рН-чувствитель-ностью — 59 мВ/рН;

• изготовлены полевые транзисторы с металлическими СП и Р1;) контактами к каналу-нанопроводу (диаметр 100 нм, длина 2 мкм), исследованы их шумовые характеристики в диапазоне частот 0,2-100 Гц (Т=300 К) и проведена оценка пороговой зарядовой чувствительности (1 е/-\/Гц);

• разработан оригинальный метод изготовления полевого транзистора с омическими контактами к каналу-нанопроводу на основе неравномерно легированного кремния на изоляторе для создания на его основе полевых/зарядовых сенсоров с широким диапазоном рабочих температур (от единиц миликельвин до комнатных);

• изготовлены одноэлектронные транзисторы из сильно легированного кремния на изоляторе, впервые подробно исследованы их транспортные и шумовые характеристики в диапазоне температур 15 мК-4,2 К;

• впервые создан одноэлектронный одноатомный транзистор на основе единичных допантов Аб в кремнии и исследованы его транспортные характеристики при Т=4,2 К.

Исследования, проведённые в данной работе, на взгляд автора, лежат в основе практического применения высокочувствительных полевых сенсоров, которое может начать лавинообразное развитие в ближайшее десятилетие.

Использование полевых транзисторов с каналом-нанопроводом в роли биосенсоров, по сути, ограничивается лишь отсутствием успехов в смежных областях, в первую очередь, биохимии. Использование их как локальных по-лечувствительных зондов сдерживается на данный момент лишь отсутствием демонстрации работы данного устройств на их основе.

Использование одноэлектронных транзисторов ограничивается их рабочей температурой, поэтому создание транзистора на отдельных атомах может открыть новые перспективы перед одноэлектроникой в целом.

В заключение мне бы хотелось выразить свою искреннюю признательность всем, без кого данная работа не увидела бы свет. В первую очередь своему научному руководителю Владимиру Александровичу Крупенину за предложенную интереснейшую тему исследования, терпение и всестороннее воспитание в ходе выполнения работы. Во-вторых, старшему научному сотруднику лаборатории Физики наноструктур отдела Микроэлектроники НИИЯФ МГУ Денису Преснову, также заслуживающему отдельного упоминания на титульном листе данной работы, за обучение и помощь в изготовлении наноструктур, исследованных в данной работе.

Кроме того, мне бы хотелось выразить благодарность Юлии Зейфман (Ушаковой), студентке лаборатории Энзимологии Химического факультета МГУ, на хрупких плечах которой лежала «биохимическая» составляющая часть исследования, проведенного в Главе 2; сотруднику лаборатории Крио-электроники Физического факультета МГУ Виктору Рогале, без которого были бы невозможны множественные шумовые измерения, проведенные в Главах 3 и 5; научному сотруднику кафедры Атомной физики, физики плазмы и микроэлектроники (АФФПиМЭ) Физического факультета Владиславу Шорохову, за обсуждение и помощь в интерпретации результатов, полученных в Главе 5, а также неиссякаемый энтузиазм в попытках поиска этих результатов. Помимо того, мне бы хотелось поблагодарить сотрудников Физико-технического федерального центра (Брауншвайг, Германия) Александра Борисовича Зорина и Сергея Валентиновича Лотхова, а также, на тот момент, сотрудника исследовательской лаборатории корпорации NEC Юрия Александровича Пашкина за помощь в организации низкотемпературных измерений. Кроме того, мне бы хотелось выразить благодарность за поддержание духа во время исследования и обсуждение полученных результатов сотрудников лаборатории Физики наноструктур НИИЯФ МГУ Артема Трифонова, Игоря Альфатовича Девятова, Игоря Соловьева, а также сотрудника исследовательской лаборатории корпорации NEC Сергея Кафанова.

Вдобавок мне бы хотелось поблагодарить сотрудников, аспирантов и студентов лаборатории Криоэлектроники, лаборатории Физики наноструктур и кафедры АФФПиМЭ за теплый климат в коллективе и обсуждение результатов данной работы: Олега Васильевича Снигирёва, Михаила Юрьевича Куприянова, Евгения Сергеевича Солдатова, Виктора Константиновича Корнева, Ирину Прохорову, Тамару Арсеньевну Арсеньеву и др.

Наконец, отдельную благодарность мне бы хотелось высказать моим родителям и моей супруге, Любови Амитоновой, за терпение, поддержку, помощь и личный пример при подготовке данной работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Амитонов, Сергей Владимирович, 2013 год

Литература

1. Fuechsle М., Miwa J. A., Mahapatra S. etal. A single-atom transistor // Nature Nanotechnology. 2012. Vol. 7, no 4. P. 242-246.

2. Salfi J., Savelyev I. G., Blumin M. et al. Direct observation of single-charge-detection capability of nanowire field-effect transistors // Nature Nanotechnology. 2010.-Sep. Vol. 5, no. 10. P. 737-741.

3. Крупенин В. А., Преснов Д. E., Власенко В. С., Амитонов С. В. Полевой транзистор на основе кремниевого нанопровода // Радиотехника. 2009. № 3. С. 104-107.

4. Преснов Д. Е., Амитонов С. В., Крупенин В. А. Полевой транзистор с каналом-нанопроводом на основе кремния на изоляторе // Микроэлектроника. 2012. Т. 41, № 5. С. 364-367.

5. Преснов Д. Е., Амитонов С. В., Крупенин В. А. Полевой транзистор с каналом-нанопроводом - основа молекулярного биосенсора // Радиотехника. 2012. № 9. С. 122-126.

6. Амитонов С. В., Преснов Д. Е., Рудаков В. И., Крупенин В. А. Полевой транзистор с каналом-нанопроводом на основе неравномерно легированного КНИ // Микроэлектроника. 2013. Т. 42, № 3. С. 200-205.

7. Преснов Д. Е., Амитонов С. В., Крупенин В. А. Одноэлектронный транзистор из высоколегированного кремния на изоляторе. // Радиотехника. 2013. № Принято к публикации. С. Принято к публикации.

8. Амитонов С. В., Преснов Д. Е., Крупенин В. А. Кремниевый транзистор с каналом-нанопроводом из неравномерно легированного кремния на изоляторе. // Радиотехника. 2013. № 5. С. 30-34.

9. Presnov D. E., Amitonov S. V., Krutitskii P. A. et al. A highly pH-sensitive nanowire field-effect transistor based on silicon on insulator // Beilstein Journal of Nanotechnology. 2013.-May. Vol. 4. P. 330-335.

10. Krupenin V., Presnov D., Vlasenko V., Amitonov S. Silicon nanowire field effect transistor as a core element for the bio- and chemical femtomolar sensors // Abstracts of Invited Lectures and Contributed Papers of 17th Int. Symposium - Nanostructures: Physics and Technology. Ioffe Minsk, Belarus, 22-26 June, 2009. P. 276-277.

11. Krupenin V., Presnov D., Amitonov S. et al. Nanowire transistor as high sensitive bio- and chemical sensor // Abstracts of Invited Lectures and Contributed Papers of 18th Int. Symposium - Nanostructures: Physics and Technology. Ioffe Institute St.Petersburg, Russia, 21-26 June, 2010. P. 363-364.

12. Крупенин В. А., Преснов Д. E., Амитонов С. В. et al. Транзистор с кремниевым нанопроводом в качестве высокочувствительного химического и биосенсора // Тезисы III Евразийского конгресса по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика - 2010». Vol. 3. 2010. Р. 257-259.

13. Преснов Д. Е., Крупенин В. А., Амитонов С. В. et al. Биосенсор на основе кремниевого нанопровода // Тезисы III Международной конференции "Объединенный Дальневосточный научно-исследовательский центр ДВФУ и ДВО РАН - ведущий научный интегратор внедрения инновационных методов исследований в биотехнологиях и нанотехнологиях. 2010.

14. Крупенин В. А., Преснов Д. Е., Амитонов С. В., Ушакова Ю. С. Зарядовый сенсор на основе кремниевого нанопровода // Тезисы

Четвертой международной конференции "Современные достижения бионаноскопии". 2010. Р. 38.

15. Krupenin V., Presnov D., Amitonov S. Suspended silicon nanowire transistor as high sensitive charge sensor // Abstracts of Int. Symposium -Nano and Giga Challenges in Electronics, Photonics and Renewable Energy. Moscow - Zelenograd, Russia, 12-16 September, 2011. P. 32.

16. Крупенин В. А., Преснов Д. E., Курочкин И. Н. et al. Зарядовый сенсор на основе подвешенного кремниевого нанопровода // Тезисы Пятой международной конференции "Современные достижения бионаноскопии". 2011. Р. 9-10.

17. Крупенин В. А., Преснов Д. Е., Амитонов С. В. et al. Высокочувствительный биосенсор на основе подвешенного кремниевого нанопровода // Сборник трудов научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные аспекты инновационных проектов Физического факультета МГУ». 2011.

18. Krupenin V., Presnov D., Amitonov S. et al. Silicon single-electron transistor with suspended island // Abstr. of The Seventh General Meeting of ACCMS-VO (Asian Consortium on Computational Material Science -Virtual Organisation). IMR, Tohoku University, Sendai and Matsushima, Japan, 23-25 November, 2012. P. PS-33.

19. Amitonov S., Presnov D., Rudenko K. et al. Silicon nanowire field effect transistor with highly doped leads // International Conference <<Micro-and Nanoelectronics - 2012>>. Abstr. Book. Moscow-Zvenigorod, Russia, 1-5 October, 2012. P. 03-02.

20. Soloviev I., Devyatov I., Krutitskiy P. et al. Experimental and theoretical study of nanowire FET based on SOI // International Conference <<Micro-

and Nanoelectronics - 2012>>. Abstr. Book. Moscow-Zvenigorod, Russia, 1-5 October, 2012. P. Pl-41.

21. Krupenin V., Presnov D., Amitonov S. et al. Suspended silicon single-electron transistor // International Conference <<Micro- and Nanoelectronics - 2012>>. Abstr. Book. Moscow-Zvenigorod, Russia, 1-5 October, 2012. P. Pl-39.

22. Krupenin V., Presnov D., Amitonov S., Nejo H. Suspended silicon nanowire transistor high sensitive charge sensor // Abstr. of The Sixth General Meeting of ACCMS-VO (Asian Consortium on Computational Material Science - Virtual Organisation). IMR, Tohoku University, Sendai and Matsushima , Japan, 10-12 February, 2012. P. PS-9.

23. Averin D. V., Likharev K. K. Coulomb blockade of single-electron tunneling, and coherent oscillations in small tunnel junctions // Journal of Low Temperature Physics. 1986.-Feb. Vol. 62, no 3-4. P. 345-373.

24. Fulton T. A., Dolan G. J. Observation of single-electron charging effects in small tunnel junctions // Physical review letters. 1987. Vol. 59, no. 1. P. 109-112.

25. Likharev K. Single-electron transistors: Electrostatic analogs of the DC SQUIDS // Magnetics, IEEE Transactions on. 1987. Vol. 23, no. 2. P. 1142-1145.

26. Wagner R. S., Ellis W. C. Vapor-liquid-solid mechanism of single crystal growth // Applied Physics Letters. 1964. Vol. 4, no. 5. P. 89.

27. Givargizov E. Fundamental aspects of VLS growth // Journal of Crystal Growth. 1975.-Dec. Vol. 31. P. 20-30.

28. Westwater J. Growth of silicon nanowires via gold/silane vapor-liquid-solid

reaction // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures. 1997.— May. Vol. 15, no. 3. P. 554.

29. Zhang Y. F., Tang Y. H., Wang N. et al. Silicon nanowires prepared by laser ablation at high temperature // Applied Physics Letters. 1998. Vol. 72, no. 15. P. 1835.

30. Holmes J. D. Control of thickness and orientation of solution-grown silicon nanowires // Science. 2000. - Feb. Vol. 287, no. 5457. P. 1471-1473.

31. Fang H., Wu Y., Zhao J., Zhu J. Silver catalysis in the fabrication of silicon nanowire arrays // Nanotechnology. 2006. Vol. 17. P. 3768.

32. Cui Y., Lieber C. M. Functional nanoscale electronic devices assembled using silicon nanowire building blocks // Science. 2001. Vol. 291, no. 5505. P. 851.

33. Ingole S., Aella P., Hearne S. J., Picraux S. T. Directed assembly of nanowire contacts using electrodeposition // Applied Physics Letters. 2007. Vol. 91, no. 3. P. 033106.

34. Englander O., Christensen D., Kim J. et al. Electric-field assisted growth and self-assembly of intrinsic silicon nanowires // Nano Letters. 2005. — Apr. Vol. 5, no. 4. P. 705-708.

35. Abed H., Charrier A., Dallaporta H. et al. Directed growth of horizontal silicon nanowires by laser induced decomposition of silane // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures. 2006. Vol. 24, no. 3. P. 1248.

36. Saif Islam M., Sharma S., Kamins T., Stanley Williams R. A novel interconnection technique for manufacturing nanowire devices // Applied Physics A. 2005.-Mar. Vol. 80, no. 6. P. 1133-1140.

37. Franssila S. Introduction to microfabrication. Second edition edition. Chichester, West Sussex, England; Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2010. ISBN: 9780470749838.

38. Koo S. M., Edelstein M. D., Li Q. et al. Silicon nanowires as enhancement-mode Schottky barrier field-effect transistors // Nanotechnology. 2005. Vol. 16. P. 1482.

39. Colinge J.-P., Lee C.-W., Afzalian A. et al. Nanowire transistors without junctions // Nature Nanotechnology. 2010.— Feb. Vol. 5, no. 3. P. 225-229.

40. Cui Y., Wei Q., Park H., Lieber C. M. Nanowire nanosensors for highly sensitive and selective detection of biological and chemical species // Science. 2001. Vol. 293, no. 5533. P. 1289 -1292.

41. Bergveld P. Development of an ion-sensitive solid-state device for neuro-physiological measurements // Biomedical Engineering, IEEE Transactions on. 1970. no. 1. P. 70-71.

42. Bergveld P. Development, operation, and application of the ion-sensitive field-effect transistor as a tool for electrophysiology // Biomedical Engineering, IEEE Transactions on. 1972. no. 5. P. 342-351.

43. Lim D. V., Simpson J. M., Kearns E. A., Kramer M. F. Current and developing technologies for monitoring agents of bioterrorism and biowarfare // Clinical Microbiology Reviews. 2005. Vol. 18, no. 4. P. 583.

44. Debouck C., Goodfellow P. N. DNA microarrays in drug discovery and development // Nature genetics. 1999. Vol. 21, no. 1 suppl. P. 48-50.

45. Zhang D., Liu Z., Li C. et al. Detection of NO2 down to ppb Levels Using

Individual and Multiple Iri2 O3 Nanowire Devices // Nano Letters. 2004. — Oct. Vol. 4, no. 10. P. 1919-1924.

46. Fan Z., Wang D., Chang P. C. et al. ZnO nanowire field-effect transistor and oxygen sensing property // Applied physics letters. 2004. Vol. 85, no. 24. P. 5923-5925.

47. Fan Z., Lu J. G. Gate-refreshable nanowire chemical sensors // Applied Physics Letters. 2005. Vol. 86, no. 12. P. 123510.

48. Kolmakov A., Klenov D. O., Lilach Y. et al. Enhanced gas sensing by individual Sn02 nanowires and nanobelts functionalized with pd catalyst particles // Nano Letters. 2005. - Apr. Vol. 5, no. 4. P. 667-673.

49. Kuang Q., Lao C., Wang Z. L. et al. High-sensitivity humidity sensor based on a single Sn02 nanowire // Journal of the American Chemical Society. 2007. Vol. 129, no. 19. P. 6070-6071.

50. Curreli M., Zhang R., Ishikawa F. N. et al. Real-time, label-free detection of biological entities using nanowire-based FETs // IEEE Transactions on Nanotechnology. 2008. Vol. 7. P. 651-667.

51. Stern E., Klemic J. F., Routenberg D. A. et al. Label-free immunodetection with CMOS-compatible semiconducting nanowires // Nature. 2007. — Feb. Vol. 445, no. 7127. P. 519-522.

52. Elfstrom N., Juhasz R., Sychugov I. et al. Surface charge sensitivity of silicon nanowires: size dependence // Nano Letters. 2007.— Sep. Vol. 7, no. 9. P. 2608-2612.

53. Li S. S. The dopant density and temperature dependence of electron mobility and resistivity in n-type silicon. U.S. Dept. of Commerce, National

Bureau of Standards ; for sale by the Supt. of Docs., U.S. Govt. Print. Off., 1977.

54. Nair P. R., Alam M. A. Design considerations of silicon nanowire biosensors // IEEE Transactions on Electron Devices. 2007. Vol. 54, no. 12. P. 3400-3408.

55. Bergveld P. Thirty years of ISFETOLOGY. What happened in the past 30 years and what may happen in the next 30 years // Sensors and Actuators B: Chemical. 2003. Vol. 88, no. 1. P. 1-20.

56. Zafar S., D'Emic C., Afzali A. et al. Optimization of pH sensing using silicon nanowire field effect transistors with Hf02 as the sensing surface // Nanotechnology. 2011.-Oct. Vol. 22, no. 40. P. 405501.

57. Stern E., Wagner R., Sigworth F. J. et al. Importance of the Debye screening length on nanowire field effect transistor sensors // Nano Letters. 2007.-Nov. Vol. 7, no. 11. P. 3405-3409.

58. Zhang G.-J., Chua J. H., Chee R.-E. et al. Label-free direct detection of MiRNAs with silicon nanowire biosensors // Biosensors and Bioelectron-ics. 2009. Vol. 24, no. 8. P. 2504-2508.

59. Hahm J.-i., Lieber C. M. Direct ultrasensitive electrical detection of DNA and DNA sequence variations using nanowire nanosensors // Nano Letters. 2004.-Jan. Vol. 4, no. 1. P. 51-54.

60. Patolsky F., Zheng G., Hayden O. et al. Electrical detection of single viruses // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2004. Vol. 101, no. 39. P. 14017.

61. Patolsky F., Zheng G., Lieber C. M. Fabrication of silicon nanowire devices

for ultrasensitive, label-free, real-time detection of biological and chemical species // Nature Protocols. 2006.-Nov. Vol. 1, no. 4. P. 1711-1724.

62. Wang W. U., Chen C., Lin K. et al. Label-free detection of small-molecule-protein interactions by using nanowire nanosensors // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2005. Vol. 102, no. 9. P. 3208.

63. Kim A., Ah C. S., Yu H. Y. et al. Ultrasensitive, label-free, and real-time immunodetection using silicon field-effect transistors // Applied Physics Letters. 2007. Vol. 91, no. 10. P. 103901.

64. Li Z., Chen Y., Li X. et al. Sequence-specific label-free DNA sensors based on silicon nanowires // Nano Letters. 2004, —Feb. Vol. 4, no. 2. P. 245-247.

65. Duan X., Li Y., Rajan N. K. et al. Quantification of the affinities and kinetics of protein interactions using silicon nanowire biosensors // Nature Nanotechnology. 2012.-May. Vol. 7, no. 6. P. 401-407.

66. Калюжный С. Словарь нанотехнологических и связанных с нанотехнологиями терминов. Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2010. ISBN: 978-5-9221-1266-6.

67. Park I., Li Z., Pisano A. P., Williams R. S. Selective surface functional-ization of silicon nanowires via nanoscale Joule heating // Nano Letters. 2007.-Oct. Vol. 7, no. 10. P. 3106-3111.

68. Stern E., Vacic A., Rajan N. K. et al. Label-free biomarker detection from whole blood // Nature Nanotechnology. 2009. — Dec. Vol. 5, no. 2. P. 138-142.

69. Tian В., Cohen-Karni Т., Qing Q. et al. Three-dimensional, flexible

nanoscale field-effect transistors as localized bioprobes // Science. 2010. — Aug. Vol. 329, no. 5993. P. 830-834.

70. Tessmer S. H., Glicofridis P. I., Ashoori R. C. et al. Subsurface charge accumulation imaging of a quantum Hall liquid // Nature. 1998. Vol. 392, no. 6671. P. 51-54.

71. Chen L. H., Topinka M. A., LeRoy B. J. et al. Charge-imaging field-effect transistor // Applied Physics Letters. 2001. Vol. 79, no. 8. P. 1202.

72. Yoo M. J., Fulton T. A., Hess H. F. et al. Scanning single-electron transistor microscopy: imaging individual charges // Science. 1997. Vol. 276, no. 5312. P. 579 -582.

73. Brenning H. T. A., Kubatkin S. E., Erts D. et al. A single electron transistor on an atomic force microscope probe // Nano Letters. 2006. Vol. 6, no. 5. P. 937-941.

74. Suter K., Akiyama T., de Rooij N. F. et al. Integration of a fabrication process for an aluminum single-electron transistor and a scanning force probe for tuning-fork-based probe microscopy // Journal of Microelectromechan-ical Systems. 2010.-Oct. Vol. 19, no. 5. P. 1088-1097.

75. Pescini L., Tilke A., Blick R. H. et al. Suspending highly doped sili-con-on-insulator wires for applications in nanomechanics // Nanotechnolo-gy. 1999.-Dec. Vol. 10, no. 4. P. 418-420.

76. Clément N., Nishiguchi K., Dufreche J. F. et al. A silicon nanowire ion-sensitive field-effect transistor with elementary charge sensitivity // Applied Physics Letters. 2011.-Jan. Vol. 98, no. 1. P. 014104-014104-3.

77. Krupenin V. A., Presnov D. E., Zorin A. B., Niemeyer J. A very low-noise

single-electron electrometer of stacked-junction geometry // Physica B: Condensed Matter. 2000. Vol. 284. P. 1800-1801.

78. Mongillo M., Spathis P., Katsaros G. et al. Joule-assisted silicidation for short-channel silicon nanowire devices // ACS Nano. 2011, —Sep. Vol. 5, no. 9. P. 7117-7123.

79. Ho C., Chiu S., Ke J. et al. Contact behavior of focused ion beam deposited Pt on p-type Si nanowires // Nanotechnology. 2010. Vol. 21. P. 134008.

80. Sze S. M., Ng K. K. Physics of semiconductor devices. Hoboken, N.J.: Wiley-Interscience, 2007. ISBN: 0471143235 9780471143239.

81. Lide D. CRC handbook of chemistry and physics : a ready-reference book of chemical and physical data. 90th ed. 2009-2010. edition. Boca Raton Fla.: CRC Press, 2009. ISBN: 9781420090840.

82. Liu Y., Ishii K., Tsutsumi T. et al. Ideal rectangular cross-section Si-Fin channel double-gate MOSFETs fabricated using orientation-dependent wet etching // IEEE Electron Device Letters. 2003.-Jul. Vol. 24, no. 7. P. 484 -486.

83. Vu X. T., Eschermann J. F., Stockmann R. etal. Top-down processed silicon nanowire transistor arrays for biosensing // physica status solidi (a). 2009. Vol. 206, no 3. P. 426-434.

84. Gao X. P. A., Zheng G., Lieber C. M. Subthreshold regime has the optimal sensitivity for nanowire FET biosensors // Nano Lett. 2009. Vol. 10, no. 2. P. 547-552.

85. Zheng G., Gao X. P., Lieber C. M. Frequency domain detection of biomolecules using silicon nanowire biosensors // Nano letters. 2010. P. 99-108.

86. Kulik I., Shekhter R. Kinetic phenomena and charge discreteness effects in granulated media // Soviet Journal of Experimental and Theoretical Physics. 1975. Vol. 41. P. 308.

87. Schmid G. Nanoparticles: from theory to application. Weinheim: Wi-ley-Vch, 2004. ISBN: 3527305076 9783527305070.

88. Wasshuber C. Computational single-electronics. Springer, 2001.

89. Pashkin Y. A., Nakamura Y., Tsai J. S. Room-temperature A1 single-electron transistor made by electron-beam lithography // Applied Physics Letters. 2000.-Apr. Vol. 76, no. 16. P. 2256-2258.

90. Takahashi Y., Nagase M., Namatsu H. et al. Fabrication technique for Si single-electron transistor operating at room temperature // Electronics Letters. 1995. Vol. 31, no. 2. P. 136-137.

91. Takahashi Y., Ono Y., Fujiwara A., Inokawa H. Silicon single-electron devices // Journal of Physics: Condensed Matter. 2002. Vol. 14. P. R995.

92. Ono Y., Takahashi Y., Yamazaki K. et al. Fabrication method for IC-orient-ed Si single-electron transistors // Electron Devices, IEEE Transactions on. 2002. Vol. 47, no. 1. P. 147-153.

93. Крупенин В. А., Преснов Д. E., Власенко В. С. Зарядовый шум в одноэлектронном транзисторе из высокодопированного кремния-на-изоляторе // Радиотехника. 2008. Vol. 1, no. 1. Р. 78-83.

94. Augke R., Eberhardt W., Single С. et al. Doped silicon single electron transistors with single island characteristics // Applied Physics Letters. 2000. Vol. 76, no. 15. P. 2065.

95. Pierre M., Wacquez R., Jehl X. etal. Single-donor ionization energies in a

nanoscale CMOS channel // Nature Nanotechnology. 2010. Vol. 5, no 2. P. 133-137.

96. Calvet L. E., Wheeler R. G., Reed M. A. Observation of the linear Stark effect in a single acceptor in Si // Physical review letters. 2007. Vol. 98, no. 9. P. 96805.

97. Sellier H., Lansbergen G. P., Caro J. et al. Transport Spectroscopy of a Single Dopant in a Gated Silicon Nanowire // Physical Review Letters. 2006. Vol. 97, no. 20. P. 206805.

98. Ono Y., Nishiguchi K., Fujiwara A. et al. Conductance modulation by individual acceptors in Si nanoscale field-effect transistors // Applied Physics Letters. 2007.-Mar. Vol. 90, no. 10. P. 102106-102106-3.

99. Lansbergen G. P., Rahman R., Wellard C. J. etal. Gate-induced quantum-confinement transition of a single dopant atom in a silicon FinFET // Nature Physics. 2008. Vol. 4, no 8. P. 656-661.

100. Rahman R., Lansbergen G. P., Verduijn J. et al. Electric field reduced charging energies and two-electron bound excited states of single donors in silicon // Physical Review B. 2011. Vol. 84, no. 11. P. 115428.

101. Prati E., Hori M., Guagliardo F. et al. Anderson-Mott transition in arrays of a few dopant atoms in a silicon transistor // Nature Nanotechnology. 2012.-Jul. Vol. 7, no. 7. P. 443-447.

102. Durkan C., Schneider M. A., Welland M. E. Analysis of failure mechanisms in electrically stressed Au nanowires // Journal of applied physics. 1999. Vol. 86. P. 1280.

103. Демирчян К., Нейман JI., Коровин Н., Чечурин В. Теоретические

основы электротехники. 4-е издание, дополненное для самостоятельного изучения курса, в 3-х томах // С.-Пб.:«Питер». 2004. Vol. 3.

104. Schaper L. W., Amey D. Improved electrical performance required for future MOS packaging // Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, IEEE Transactions on. 1983. Vol. 6, no. 3. P. 283-289.

105. Chiou H.-D. Phosphorus concentration limitation in Czochralski silicon crystals // Journal of The Electrochemical Society. 2000.— Jan. Vol. 147, no 1. P. 345-349.

106. Morin F. J., Maita J. P. Electrical properties of silicon containing arsenic and boron // Physical Review. 1954. Vol. 96, no. 1. P. 28-35.

107. Zorin А. В., Ahlers F. J., Niemeyer J. et al. Background charge noise in metallic single-electron tunneling devices // Physical Review B. 1996. Vol. 53, no. 20. P. 13682-13687.

108. Krupenin V. A., Zorin А. В., Savvateev M. N. et al. Single-electron transistor with metallic microstrips instead of tunnel junctions // Journal of Applied Physics. 2001. Vol. 90, no. 5. P. 2411-2415.

109. Kafanov S., Brenning H., Duty Т., Delsing P. Charge noise in single-electron transistors and charge qubits may be caused by metallic grains // Physical Review B. 2008. - Sep. Vol. 78, no. 12.

110. Starmark В., Henning Т., Claeson T. et al. Gain dependence of the noise in the single electron transistor // Journal of Applied Physics. 1999. — Aug. Vol. 86, no. 4. P. 2132-2136.

111. RueB F. J., Pok W., Goh К. E. J. et al. Electronic properties of atomically abrupt tunnel junctions in silicon // Physical Review B. 2007. Vol. 75, no. 12. P. 121303.

112. Ligowski M., Moraru D., Anwar M. et al. Observation of individual dopants in a thin silicon layer by low temperature Kelvin Probe Force Microscope // Applied Physics Letters. 2008, —Oct. Vol. 93, no. 14. P. 142101-142101-3.

113. Kano S., Azuma Y., Maeda K. et al. Ideal Discrete Energy Levels in Synthesized Au Nanoparticles for Chemically Assembled Single-Electron Transistors // ACS Nano. 2012.-Nov. Vol. 6, no. 11. P. 9972-9977.

114. Escott C. C., Zwanenburg F. A., Morello A. Resonant tunnelling features in quantum dots // Nanotechnology. 2010. - Jul. Vol. 21, no 27. P. 274018.