Книга: Щука А. А. «Наноэлектроника»

Серия: "Нанотехнологии"

Рассмотрены основные направления развития современной электроники, использующей физические эффекты, имеющие место в наноструктурах. Проанализированы пути перехода от микро- к наноэлектронным приборам, приведены описания нанотехнологических процессов, элементов и приборов нано-электроники и новых материалов, с которыми тесно связано развитие приоритетной области нанонауки и нанотехнологии.
Для студентов по направлениям подготовки «Прикладные математика и физика», «Электроника и наноэлектроника», «Нанотехнологии и микросистемная техника», а также для аспирантов и научных работников, специализирующихся в области наноэлектроники и нанотехнологий.

Содержание:

Предисловие...... 7 Глава 1. От микро- к наноэлектронике...... 13 1. 1. Микроэлектроника как мотор прогресса...... 13 1. 2. Наноэлектроника — путь «обогнать не догоняя»...... 19 1. 3. Наноэлектронные приборы и устройства...... 21 Контрольные вопросы к главе 1...... 28 Литература к главе 1...... 28 Глава 2. Методы нанотехнологии...... 29 2. 1. Гетерогенные процессы формирования наноструктур...... 29 2. 1. 1. Молекулярно-лучевая эпитаксия...... 29 2. 1. 2. Газофазная эпитаксия из металлоорганических соединений...... 36 2. 1. 3. Формирование структур на основе коллоидных растворов...... 40 2. 1. 4. Золь-гель-технология...... 43 2. 1. 5. Атомно-слоевое осаждение...... 45 2. 1. 6. Технология сверхтонких пленок металлов и диэлектриков...... 47 Контрольные вопросы к разделу 2. 1...... 48 Литература к разделу 2. 1...... 48 2. 2. Наноформообразование...... 49 2. 2. 1. Гетеропленки...... 49 2. 2. 2. Формирование полупроводниковых и металлических нановолокон и спиралей...... 54 2. 2. 3. Наногофрированные структуры...... 57 2. 2. 4. Технология создания квантовых точек...... 59 2. 2. 5. Нанопечатная литография...... 65 2. 2. 6. Ионный синтезквантовых наноструктур...... 67 Контрольные вопросы к разделу 2. 2...... 69 Литература к разделу 2. 2...... 69 2. 3. Методы зондовой нанотехнологии...... 69 2. 3. 1. Физические основы зондовой нанотехнологии...... 69 2. 3. 2. Контактное формирование нанорельефа...... 74 2. 3. 3. Бесконтактное формирование нанорельефа...... 75 2. 3. 4. Локальная глубинная модификация поверхности...... 76 2. 3. 5. Межэлектродный массоперенос...... 77 2. 3. 6. Электрохимический массоперенос...... 80 2. 3. 7. Массоперенос из газовой фазы...... 80 2. 3. 8. Локальное анодное окисление...... 81 2. 3. 9. Литография с помощью сканирующего туннельного микроскопа...... 83 2. 3. 10. Совместное использование лазера и СТМ в нанолитографии...... 86 Контрольные вопросы к разделу 2. 3...... 87 Литература к разделу 2. 3...... 88 2. 4. Технологии самоорганизации структур...... 88 2. 4. 1. Процессы самоорганизации в природе...... 88 2. 4. 2. Химическая самосборка...... 91 2. 4. 3. Самоорганизация наноструктур...... 94 Контрольные вопросы к разделу 2. 4...... 95 Литература к разделу 2. 4...... 96 2. 5. Технология фотонных кристаллов...... 96 2. 5. 1. Методы упорядочивания наноструктур...... 96 2. 5. 2. Синтезинвертированных фотонных кристаллов...... 98 2. 5. 3. Бестемплатный синтезфотонных кристаллов...... 100 2. 5. 4. Технология селективного травления...... 101 2. 5. 5. Синтезфотонных кристаллов с контролируемой шириной запрещенной зоны...... 102 2. 5. 6. Другие технологии создания фотонных кристаллов...... 104 Контрольные вопросы к разделу 2. 5...... 104 Литература к разделу 2. 5...... 105 2. 6. Графеновые технологии...... 105 Литература к разделу 2. 6...... 108 Глава 3. Материалы наноэлектроники...... 109 3. 1. Полупроводниковые структуры...... 109 3. 1. 1. Масштабы и свойства материалов...... 109 3. 1. 2. Гетеропереходы...... 111 3. 1. 3. Гетероструктуры...... 114 3. 1. 4. Сверхрешетки...... 116 Контрольные вопросы к разделу 3. 1...... 120 Литература к разделу 3. 1...... 120 3. 2. Углеродные наноматериалы...... 120 3. 2. 1. Аллотропные модификации углерода...... 120 3. 2. 2. Алмазные пленки...... 124 3. 2. 3. Графен — двумерный монокристалл...... 125 3. 2. 4. Нанотрубки...... 129 3. 2. 5. Фуллерены...... 137 Контрольные вопросы к разделу 3. 2...... 144 Литература к разделу 3. 2...... 144 3. 3. Мультиферроики...... 145 3. 3. 1. Классификациямультиферроиков...... 145 3. 3. 2. Магнитные полупроводники...... 147 3. 3. 3. Спин-электронные слоистые структуры...... 148 Контрольные вопросы к разделу 3. 3...... 152 Литература к разделу 3. 3...... 152 3. 4. Полимерные материалы. Органические проводники и полупроводники...... 152 Контрольные вопросы к разделу 3. 4...... 160 Литература к разделу 3. 4...... 160 3. 5. Фотонные кристаллы...... 161 Контрольные вопросы к разделу 3. 5...... 166 Литература к разделу 3. 5...... 166 3. 6. Пленки поверхностно-активных веществ...... 166 3. 6. 1. Пленки Ленгмюра-Блоджетт...... 166 3. 6. 2. Свойства ленгмюровских пленок...... 170 Контрольные вопросы к разделу 3. 6...... 171 Литература к разделу 3. 6...... 171 3. 7. Бионаноструктуры. ДНК как составляющая наноструктур...... 172 Контрольные вопросы к разделу 3. 7...... 175 Литература к разделу 3. 7...... 176 Глава 4. Элементы и приборы наноэлектроники...... 177 4. 1. Нанотранзисторные структуры на традиционных материалах...... 177 4. 1. 1. Кремниевые транзисторы с изолированным затвором...... 177 4. 1. 2. КНИ-транзисторы...... 182 4. 1. 3. Транзисторы на структурах SiGe...... 184 4. 1. 4. Многозатворные транзисторы...... 186 4. 1. 5. Гетеротранзисторы...... 188 4. 1. 6. Гетероструктурный транзистор на квантовых точках...... 195 4. 1. 7. Биполярные транзисторы...... 197 4. 2. Нанотранзисторные структуры на новых материалах...... 198 4. 2. 1. Нанотранзисторы на основе углеродных нанотрубок...... 198 4. 2. 2. Нанотранзисторы на основе графена...... 203 4. 2. 3. Спиновой нанотранзистор...... 205 4. 2. 4. Наноэлектромеханический транзистор...... 209 4. 2. 5. Успехи и перспективы транзисторостроения...... 211 Контрольные вопросы к разделам 4. 1. и 4. 2...... 211 Литература к разделам 4. 1. и 4. 2...... 212 4. 3. Основы одноэлектроники...... 212 4. 3. 1. Эффект одноэлектронного туннелирования...... 212 4. 3. 2. Транзисторные структуры одноэлектроники...... 219 4. 3. 3. Устройства на одноэлектронных транзисторах...... 228 Контрольные вопросы к разделу 4. 3...... 232 Литература к разделу 4. 3...... 233 4. 4. Спинтроника...... 233 4. 4. 1. Свойства магнитоупорядоченных структур...... 233 4. 4. 2. Приборы на магнитостатических волнах...... 241 4. 4. 3. Приборы спинтроники...... 243 Контрольные вопросы к разделу 4. 4...... 249 Литература к разделу 4. 4...... 249 4. 5. Квантовые компьютеры...... 250 4. 5. 1. От битов к кубитам...... 250 4. 5. 2. Квантовые вычисления...... 255 4. 5. 3. Элементная база квантовых компьютеров...... 259 Контрольные вопросы к разделу 4. 5...... 268 Литература к разделу 4. 5...... 269 4. 6. Молетроника...... 270 4. 6. 1. Молекулярный подход в наноэлектронике...... 270 4. 6. 2. Молекулярные транзисторы и элементы логики...... 271 4. 6. 3. Молекулярная память...... 281 Контрольные вопросы к разделу 4. 6...... 285 Литература к разделу 4. 6...... 285 4. 7. Политроника...... 285 4. 7. 1. Органические транзисторы...... 286 4. 7. 2. Органические светоизлучающие диоды...... 290 4. 7. 3. Нанопроводники...... 295 4. 7. 4. Вычислители на основе ДНК...... 297 4. 7. 5. Эластичная электроника...... 302 Контрольные вопросы к разделу 4. 7...... 303 Литература к разделу 4. 7...... 303 4. 8. Нанофотоника...... 303 4. 8. 1. Структуры с пониженной размерностью...... 303 4. 8. 2. Устройства на фотонных кристаллах...... 307 4. 8. 3. Фотонные транзисторы...... 313 4. 8. 4. Лазерные наноструктуры...... 316 4. 8. 5. Волоконные лазеры...... 319 Контрольные вопросы к разделу 4. 8...... 321 Литература к разделу 4. 8...... 321 4. 9. Наноплазмоника...... 321 4. 9. 1. Кванты плазмы твердых тел...... 321 4. 9. 2. Спазер — лазер на плазмонах...... 324 4. 9. 3. Однофотонный транзистор...... 326 4. 9. 4. Интегральные схемы на плазмонах...... 327 Контрольные вопросы к разделу 4. 9...... 328 Литература к разделу 4. 9...... 329 4. 10. Мемристорная электроника...... 329 4. 10. 1. Мемристор и его свойства...... 329 4. 10. 2. Кроссбар-архитектура...... 332 4. 10. 3. Наноэлектронные устройства памяти...... 334 Контрольные вопросы к разделу 4. 10...... 336 Литература к разделу 4. 10...... 337 Предметный указатель...... 338

Издательство: "БИНОМ. Лаборатория знаний" (2012)

ISBN: 9785996310555