Эксπир
Регистрация / Вход

Наноструктурированные слои кремния на изоляторе

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3057
Организация
ИФП СО РАН
Руководитель работ
Попов Владимир Павлович
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Работы должны проводиться в рамках критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» Работы должны соответствовать по предполагаемому исполнению лучшим мировым стандартам. Создаваемый научно-технический задел должен обеспечивать в будущем проведение опытно-конструкторских и технологических работ на конкурентном уровне. Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.

Этапы проекта

1
22.03.2007 - 31.05.2007
В ходе выполнения первого этапа:
- показано, что фундаментальное соответствие между диффузионными характеристиками носителей заряда внутри полевых полупроводниковых структур и равновесием Нернста в биологических системах с мембранами обеспечивает возможность применения полевых нанопроволочных транзисторов в качестве высокочувствительных биосенсоров органических молекул и частиц;
- проведен анализ научно-технической литературы и нормативно-технических материалов, относящихся к нанопроволочным транзисторам (НПТ) как возможным детекторам внешних воздействий (ВВ) для био-систем и датчиков с обнаружительной способностью менее 100 фемтомолей (менее 1000 молекул на 1 мм3 биожидкости) в реальном масштабе времени;
- проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96 и показана патентная чистота разрабатываемых решений изготовления НПТ;
- сформулированы возможные направления решения задач по повышению чувствительности КНИ НПТ при регистрации ВВ за счет улучшения материала и параметров НПТ;
- выбрана и обоснована технология изготовления НПТ для регистрации ВВ, обеспечивающая чувствительность не хуже 100 фМ;
- моделированием процессов и транспортных свойств сопоставлены ожидаемые показатели наноструктуриовнных КНИ с существующими показателями изделий-аналогов и продемонстрирована чувствительность НПТ на уровне более 1% при захвате одиночного заряда;
- разработана общая методика проведения исследований, обеспечивающих достижение параметров, полученных в результате моделирования.
Развернуть
2
01.06.2007 - 31.10.2007
3. Результаты
Математическим моделированием свойств нанопроволочных транзисторов (НПТ) при воздействии внешних факторов в зависимости от их конструктивно-технологических особенностей показано, что нанопроволочные биосенсоры, чувствительные к заряженным молекулам и незаряженным диэлектрическим частицам в биожидкостях, следует изготавливать на основе достаточно тонкого слоя КНИ (10-30 нм). При размере диэлектрической частицы 12x12x30 нм3, величина относительного изменения тока превышает 13%, а оптимальная чувствительность сенсора к частице с зарядом, равным по модулю заряду одного электрона, превышает ±6%.
Разработана лабораторная технология изготовления и наноструктурирования нанослоев кремния на изоляторе с использованием электронной литографии и газового травления в XeF2. Изготовлены тестовые кристаллы с нанопроволочными транзисторами на КНИ шириной 40-200 нм и длиной 1-300 мкм. Показано, что для получения нанопроволочек КНИ с четким рельефом уход размера от резистивной маски на сторону должен составлять 0.25-0,5 от толщины слоя КНИ.
  Исследование состояний и проводимости наноструктурированных слоев КНИ в модельных жидкостях-аналогах био-сред с заряженными комплексами позволило продемонстрировать их чувствительность к внешним воздействиям и определить состав и режимы обработки поверхности КНИ, стабилизирующие их параметры в течение 2-3 часов после обработок и способствующие формированию состояний обогащения или инверсии на внешней поверхности нанопроволочек.
Изготовлены макеты КНИ-нанопроволочных транзисторов, с минимальной шириной нанопроволочки 40 нм.
Показано, что транзисторы демонстрируют чувствительность к изменению заряда на поверхности и транзисторные характеристики с минимальными значениями подвижности, сравнимыми с данными для термически выращенных окислов на объёмном кремнии.
В результате оценки возможности создания конкурентоспособной продукции и услуг показно, что технические параметры разработки не уступают зарубежным аналогам и обладают высокой конкурентоспособностью.
Сформулированные технические требования для технического задания на разработку наносенсорных биочипов для работы в составе кибер-физических и кибер-биологических (медицинских) сетей. Материально-техническая база, имеющаяся в ИФП СО РАН способна обеспечить создание КНИ биосенсоров. Эти биосенсоры должны быть интегрированы в состав наночипов типа «система-на-кристалле», разрабатываемых в ОАО «НИИМЭ и завод “Микрон”.
Составлен и оформлен отчет, содержащий 127 с., 79 рис., 11 табл., 34 источника, 2 приложения.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИНХ СО РАН
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
92 млн
Количество заявок
241
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 11 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
72
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
48
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных»
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
136
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Геномные и посттеномные технологии создания лекарственных средств» (мероприятие 1.2 Программы)
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
43