Основы наноэлектроники и нанотехнологий. Наноэлектроника. (Лекция 2)

Сентябрь 15, 2022

Главная
Алгебра
Основы наноэлектроники и нанотехнологий. Наноэлектроника. (Лекция 2)

Содержание

2. НАНОЭЛЕКТРОНИКА, лекция №2 Наноэлектроника – область электроники, изучающая распространение информационного сигнала в веществе носителями, имеющими электронную
3. НАНОЭЛЕКТРОНИКА ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ОСНОВЕ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ: Квантовые ограничения. Туннельные эффекты. Баллистический транспорт. Спиновые эффекты.
4. НАНОЭЛЕКТРОНИКА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СОДАНИЯ И РАЗВИТИЯ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ Открытие углеродных нанотрубок и графена, разработка методов их формирования.
5. Тенденции. ВАКУУМНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА запатентован в 1904 году англичанином Д.А. Флемингом в 1904 году Л. Де Форест
6. Тенденции. ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ДИАГРАММЫ ЛЕГИРОВАННОГО Si АКЦЕПТОРНАЯ ПРИМЕСЬ ДОНОРНАЯ ПРИМЕСЬ
7. Тенденции. ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА p-n переход, твердотельный диод биполярный и полевой транзисторы Интегральная схема, Si-технология У. Браттейн,
8. НАНОЭЛЕКТРОНИКА ПРОБЛЕМЫ УМЕНЬШЕНИЯ ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ НОРМЫ Повышение токов утечки за счет преобладания туннельных эффектов через диэлектрические слои.
9. РАЗМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ Размерный эффект – зависимость свойств твердого тела от его размера, существенно, принципиально изменяющаяся при
10. КВАНТОВЫЕ ЭФФЕКТЫ Туннелирование электронов с энергией Е через потенциальный барьер U Размерные ограничения на движение электрона
11. КВАНТОВЫЕ ЭФФЕКТЫ Туннелирование электронов с энергией Е через потенциальный барьер
12. КВАНТОВЫЕ ЭФФЕКТЫ Одноэлектронное туннелирование в условиях кулоновской блокады В 1986 г. К.К.Лихарев теоретически предсказал кулоновскую блокаду
13. КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫ Объемный материал — трехмерный (3D) объект. p – импульс, k – волновой вектор электрона
14. КВАНТОВЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ Постулат Бора: электрону с импульсом pn в потенциальной яме шириной d разрешены траектории, описываемые
15. КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫ Квантовая яма (пленка) — двухмерный (2D) объект, толщина dy соизмерима с длиной волны де
16. КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫ Квантовая проволока (нить) — одномерный (1D) объект, перемещение электронов не ограничено по координате Х.
17. КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫ Квантовая точка (искусственный атом) — нуль-мерный (0D) объект. Ширина запр.зоны GaAs для массивного ЕЗ=1,52_эВ,
19. Скачать презентацию

Слайд 2

НАНОЭЛЕКТРОНИКА, лекция №2
Наноэлектроника – область электроники, изучающая распространение информационного сигнала в

веществе носителями, имеющими электронную природу, под воздействием различных полей, и разрабатывающая принципы создания на этой основе приборов с топологическими размерами менее 100 нм.

2000 г. – преодоление
размера 100 нм.

Слайд 3

НАНОЭЛЕКТРОНИКА
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ОСНОВЕ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ:
Квантовые ограничения.
Туннельные эффекты.
Баллистический транспорт.
Спиновые эффекты.

Слайд 4

НАНОЭЛЕКТРОНИКА
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СОДАНИЯ И РАЗВИТИЯ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ
Открытие углеродных нанотрубок и графена, разработка

методов их формирования.
Разработка зондовых методов по-атомной сборки.
Появление спинтроники. Использование спинов в качестве носителей информации.
Создание транзисторов на гетеропереходах.
Открытие квантового эффекта кулоновской блокады, создание одноэлектронных устройств, работоспособных при комнатных температурах.
Появление молекулярной наноэлектроники.
Разработка химических методов получения нанокристаллов и упорядоченных наноструктур.

Слайд 5

Тенденции. ВАКУУМНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
запатентован в 1904 году англичанином Д.А. Флемингом в 1904

году

Л. Де Форест и Р. Либен,
1906 год

Слайд 6

Тенденции. ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ДИАГРАММЫ ЛЕГИРОВАННОГО Si
АКЦЕПТОРНАЯ ПРИМЕСЬ
ДОНОРНАЯ ПРИМЕСЬ

Слайд 7

Тенденции. ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
p-n переход,
твердотельный диод
биполярный и
полевой транзисторы
Интегральная схема, Si-технология
У. Браттейн, Дж.

Бардин, У. Шокли, 1947 год

Слайд 8

НАНОЭЛЕКТРОНИКА
ПРОБЛЕМЫ УМЕНЬШЕНИЯ ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ НОРМЫ
Повышение токов утечки за счет преобладания туннельных эффектов

через диэлектрические слои.
Электрический пробой подзатворного диэлектрика.
Проблемы теплоотвода.
Уменьшение подвижности носителей зарядов. Переход на германий ?

Слайд 9

РАЗМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ
Размерный эффект – зависимость свойств твердого тела от его размера,

существенно, принципиально изменяющаяся при сопоставимости размера с фундаментальными характеристиками (длина свободного пробега ℮, длина волны)

где h – постоянная Планка, m* , Е – эффективная масса и энергия электронов

Для металлов λБ ~ 0,1–1 нм
Для полупроводников – λБ ~ 0,1–100 нм (Е и m меньше в 10–100 раз)
Например, для Si, GaAs, Bi: λБ = 8; 30; 80 нм

Слайд 10

КВАНТОВЫЕ ЭФФЕКТЫ
Туннелирование электронов с энергией Е через потенциальный барьер U
Размерные ограничения

на движение электрона в квантово-ограниченном объеме

Слайд 11

КВАНТОВЫЕ ЭФФЕКТЫ
Туннелирование электронов с энергией Е через потенциальный барьер

Слайд 12

КВАНТОВЫЕ ЭФФЕКТЫ
Одноэлектронное туннелирование в условиях кулоновской блокады
В 1986 г. К.К.Лихарев теоретически

предсказал кулоновскую блокаду туннелирования и одноэлектронное туннелирование

Слайд 13

КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫ
Объемный материал — трехмерный (3D) объект.
p – импульс, k –

волновой вектор электрона

Слайд 14

КВАНТОВЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ
Постулат Бора: электрону с импульсом pn в потенциальной яме шириной

d разрешены траектории, описываемые
соотношением:

Квантуемая энергия:

Для ширины ямы 5 нм E1=0.2 эВ
(для эффективной массы электрона 10-28 г)

Слайд 15

КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫ
Квантовая яма (пленка) — двухмерный (2D) объект, толщина dy соизмерима

с длиной волны де Бройля (d ~ λБ). Система электронов –двухмерный (2D) электронный газ.

- энергия, квантуемая размерным ограничением по оси «y»

Слайд 16

КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫ
Квантовая проволока (нить) — одномерный (1D) объект, перемещение электронов не

ограничено по координате Х. 1D - электронный газ.

Слайд 17

КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫ
Квантовая точка (искусственный атом) — нуль-мерный (0D) объект. Ширина запр.зоны

GaAs для массивного ЕЗ=1,52_эВ, КТ(933атомов) - ЕЗ=2,8_эВ, КТ(465атомов) - ЕЗ=3,2_эВ

Основы наноэлектроники и нанотехнологий. Наноэлектроника. (Лекция 2)

Содержание

НАНОЭЛЕКТРОНИКА, лекция №2 Наноэлектроника – область электроники, изучающая распространение информационного сигнала в

НАНОЭЛЕКТРОНИКАФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ОСНОВЕ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ:Квантовые ограничения.Туннельные эффекты.Баллистический транспорт.Спиновые эффекты.

НАНОЭЛЕКТРОНИКАНАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СОДАНИЯ И РАЗВИТИЯ НАНОЭЛЕКТРОНИКИОткрытие углеродных нанотрубок и графена, разработка

Тенденции. ВАКУУМНАЯ ЭЛЕКТРОНИКАзапатентован в 1904 году англичанином Д.А. Флемингом в 1904

Тенденции. ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКАЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ДИАГРАММЫ ЛЕГИРОВАННОГО SiАКЦЕПТОРНАЯ ПРИМЕСЬДОНОРНАЯ ПРИМЕСЬ

Тенденции. ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКАp-n переход,твердотельный диодбиполярный иполевой транзисторыИнтегральная схема, Si-технологияУ. Браттейн, Дж.

НАНОЭЛЕКТРОНИКАПРОБЛЕМЫ УМЕНЬШЕНИЯ ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ НОРМЫПовышение токов утечки за счет преобладания туннельных эффектов

РАЗМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫРазмерный эффект – зависимость свойств твердого тела от его размера,

КВАНТОВЫЕ ЭФФЕКТЫТуннелирование электронов с энергией Е через потенциальный барьер UРазмерные ограничения

КВАНТОВЫЕ ЭФФЕКТЫТуннелирование электронов с энергией Е через потенциальный барьер

КВАНТОВЫЕ ЭФФЕКТЫОдноэлектронное туннелирование в условиях кулоновской блокадыВ 1986 г. К.К.Лихарев теоретически

КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫОбъемный материал — трехмерный (3D) объект.p – импульс, k –

КВАНТОВЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯПостулат Бора: электрону с импульсом pn в потенциальной яме шириной

КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫКвантовая яма (пленка) — двухмерный (2D) объект, толщина dy соизмерима

КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫКвантовая проволока (нить) — одномерный (1D) объект, перемещение электронов не

КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫКвантовая точка (искусственный атом) — нуль-мерный (0D) объект. Ширина запр.зоны

Похожие презентации