En raison de leur compatibilité avec la technologie conventionnelle du silicium, les nanofils de silicium semblent très prometteurs pour être utilisés comme briques de base de composants électroniques à l'échelle. Ce travail de thèse se focalise sur la croissance épitaxiale et la caractérisation de tels nanofil. Les nanofils de silicium sont fabriqués par la méthode Vapeur-Liquide-Solide (VLS) à partir de catalyseurs d'or, en utilisant deux techniques: dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et épitaxie par jets moléculaire (MBE). Dans la première partie de cette étude, les catalyseurs d'or sont déposés sur le substrat Si(111) en ultravide pour bénéficier d'interface or-silicium de grande qualité. A partir de ces ilôts d'or, des nanofils orientés <111> sont obtenus par MBE et CVD, lorsque la pression partielle de silane est faible. En profitant de l'orientation contrôlée des fils qui favorise leur intégration dans les composants, plusieurs structures basées sur les nanofils ont donc été développées. Dans la deuxième partie de cette étude, les structures atomiques des surfaces facettées de nanofils orientés <111> ont été étudiées par microscopie à l'effet tunnel (STM) à basse température. En combinant ces observations avec des images de fils identiques en microscopie électronique, nous avons révélé la diffusion d'atomes d'or depuis le catalyseur le long des fils. Cette diffusion a plusieurs conséquences : elle conduit en partie à la forme conique des nanofils et est certainement à l'origine de l'alternance de la taille des parois des nanofils. Une troisième partie a porté sur le dopage des nanofils. Des gaz tels que la phosphine ou le diborane peuvent être utilisés pour incorporer des dopants de type n ou type p dans les nanofils pendant la croissance. La tomographie par sonde atomique (TAP) a été utilisée pour caractériser la distribution des impuretés dans le volume de nanofils de silicium dopés au bore et orientés <111>. Une distribution uniforme de bore à été observée au centre de nanofils et la concentration des impuretés mesurée correspond bien à la valeur estimée par le rapport entre le flux de silane et de diborane. Enfin, ces observations ont été comparés avec des mesures de conductivité dans des nanofils individuels.

Many trends in the silicon industry could be interpreted as the herald of the end of traditional Si scaling. If this premise holds, future performance and system-on-chip applications may not be reached with conventional Si technology extensions. We review progress towards our vision that a larger crystal structure on Si, namely relaxed SiGe epitaxial layers, can support many generations of higher performance Si CMOS and new system-on-chip functionality without the expense of significant new equipment and change to CMOS manufacturing ideology. We will review the impact of tensile strained Si layers grown on relaxed SiGe layers. Both NMOS and PMOS exhibit higher carrier mobilities due to the strained Si MOSFET channel. Heterostructure MOSFETs designed on relaxed SiGe can have multiple-generation performance increases, and therefore determine a new performance roadmap for Si CMOS technology, independent of MOSFET gate length. We also indicate that this materials platform naturally leads to incorporating new optical functionality into Si CMOS technology. / Singapore-MIT Alliance (SMA)

We have fabricated strained Ge channel p-type metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (p-MOSFETs) on Si₀.₃Ge₀.₇ virtual substrates. The poor interface between silicon dioxide (SiO₂) and the Ge channel was eliminated by capping the strained Ge layer with a relaxed, epitaxial silicon surface layer grown at 400° C. Ge p-MOSFETs fabricated from this structure show a hole mobility enhancement of nearly 8 times that of co-processed bulk Si devices, and the Ge MOSFETs have a peak effective mobility of 1160 cm²/V-s. These MOSFETs demonstrate the possibility of creating a surface channel enhancement mode MOSFET with buried channel-like transport characteristics. / Singapore-MIT Alliance (SMA)

LiCoO₂thin films have been grown by pulsed laser deposition on stainless steel and SiO₂/Si substrates. The film deposited at 600°C in an oxygen partial pressure of 100mTorr shows an excellent crystallinity, stoichiometry and no impurity phase present. Microstructure and surface morphology of thin films were examined using a scanning electron microscope. The electrochemical properties of the thin films were studied with cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge techniques in the potential range 3.0-4.2 V. The initial discharge capacity of the LiCoO2 thin films deposited on the stainless steel and SiO₂/Si substrates reached 23 and 27 µAh/cm², respectively. / Singapore-MIT Alliance (SMA)

Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) operation is desirable for its high thermal efficiency and low emissions of NOx and particulates. Difficulty with cold starting and maximum achievable speed/load highlight the desire for mode-switching to traditional spark ignition (SI) operation. Mode-switching between SI and HCCI is investigated using only actuation of throttle, CNG injector pulse width, and CNG injection timing on a single cylinder CFR engine. Open-loop control achieves a one cycle mode-switch between two adjustable IMEP levels. Sequences are repeatable as demonstrated by 10 mode-switches with the same inputs. Performance is evaluated using a developed mode-switch performance criterion (MSPC) by considering duration between steady-states of operation, smoothness of IMEP, and knock based on maximum rate of pressure rise. Comparing the results with subjective analysis (the current standard) reveals good correlation. Throughout development, mode-switching performance is shown to improve by a factor of 60.

Applied research project (D. Min.)--School of Theology and Missions, Oral Roberts University, 2005. / Includes abstract and vita. Translated from Korean. Includes bibliographical references (leaves 156-161).

Applied research project (D. Min.)--School of Theology and Missions, Oral Roberts University, 2005. / Includes abstract and vita. Includes bibliographical references (leaves 153-159).

Applied research project (D. Min.)--School of Theology and Missions, Oral Roberts University, 2005. / Includes abstract and vita. Translated from Korean. Includes bibliographical references (leaves 181-185).

Applied research project (D. Min.)--School of Theology and Missions, Oral Roberts University, 2005. / Includes abstract and vita. Includes bibliographical references (leaves 178-181).

Applied research project (D. Min.)--School of Theology and Missions, Oral Roberts University, 2005. / Includes abstract and vita. Includes bibliographical references (leaves 189-196).