Наноструктурированные материалы и функциональные устройства на их основе статья по математике скачать бесплатно приборы магнитные электрон принцип излучения электронный молекула алюминия растворы искусственные свойства металлы физический микроскоп магнитн, Проекты из Математика. Moscow State University
Docsity_RU
Docsity_RU11 апреля 2017 г.

Наноструктурированные материалы и функциональные устройства на их основе статья по математике скачать бесплатно приборы магнитные электрон принцип излучения электронный молекула алюминия растворы искусственные свойства металлы физический микроскоп магнитн, Проекты из Математика. Moscow State University

RTF (36 KB)
3 стр-ы.
66Количество просмотров
Описание
Наноструктурированные материалы и функциональные устройства на их основе статья по математике скачать бесплатно приборы магнитные электрон принцип излучения электронный молекула алюминия растворы искусственные свойства м...
20 баллов
Количество баллов, необходимое для скачивания
этого документа
Скачать документ
Предварительный просмотр3 стр-ы. / 3
Скачать документ

Наноструктурированные материалы и функциональные устройства на их основе Студ. Мустафаев М.Г.

Кафедра электронных приборов. Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный

технологический университет) Рассмотрены некоторые свойства наноструктурных материалов. Показана возможность

создания функциональных устройств на основе наноструктурных материалов. Развитие наноэлектроники способствует уменьшению размеров элементной базы,

повышению уровня технологии и созданию новых функциональных устройств.

Определяющими характеристиками являются характерные размеры элементов, физические ограничения, технология и функциональные устройства. Это позволяет установить связь характерных размеров с физическими ограничениями, необходимой технологией и функциональными устройствами.

Изменение размеров от 130 до 7 нм ведет к переходу от классической физики к квантовой механике и необходимости использования синергетических подходов [1].

Прогресс в микроэлектронике – повышение функциональной сложности и быстродействия – достигался за счет уменьшения размеров элементов без изменения физических принципов их функционирования (масштабирование). При переходе к наноразмерам возникает ситуация, когда все в большей мере проявляется волновая природа электронов, т.е. проявляются квантово-механические эффекты (размерное квантование, туннелирование, интерференция). С одной стороны, квантовые эффекты ограничивают возможности дальнейшего использования традиционного масштабирования, а с другой – открывают возможности создания новых функциональных элементов, позволяют использовать принципы обработки информации, характерные для биологических объектов.

Традиционная кремниевая технология не обеспечивает требования по размерам и разбросам, предъявляемым к нанообъектам. Все большее применение получают наноструктуры и наноструктурированные материалы. Это искусственные материалы, в которых требуемая зонная структура обеспечивается выбором веществ, из которых изготавливаются отдельные слои, толщинами слоев, изменением связи между слоями. Эти подходы к полупроводниковым наноструктурам позволили создать лазеры ближнего и дальнего ИК-диапазона, фотоприемники, высокочастотные транзисторы с высокой подвижностью электронов, одноэлектронные транзисторы, различного рода сенсоры. Наряду с полупроводниковыми наноструктурами применяются и альтернативные наноматериалы: магнитные наноструктуры, молекулярные наноструктуры, фотонные кристаллы, фуллереноподобные материалы, конструкционные наноматериалы.

В магнитных многослойных наноструктурах с чередующимися ферромагнитными и диамагнитными слоями наблюдается эффект гигантского магнитосопротивления, что позволяет использовать их для создания сред со сверхплотной записью информации и новых типов датчиков магнитного поля.

Молекулярные наноструктуры являются неотъемлемой частью нанотехнологии и включают полимеры, молекулярные ансамбли и единичные молекулы.

Фотонные материалы – это упорядоченные системы, в которых имеется зонный спектр для фотонов. Примерами служат опаловые матрицы и самоорганизованные нанопористые структуры, например, на основе оксида алюминия. Такие материалы способствуют созданию низкопороговых лазеров, приемников излучения, систем управления световыми потоками, а также служат упорядоченными подложками в нанотехнологии [2].

Фуллереноподобные материалы на основе углерода и других неорганических материалов обладают такими свойствами, как прочность, управляемое изменение размеров от единиц до сотен нанометров, возможность заполнения полостей молекулами газов, органических и неорганических молекул, атомов металлов, а также управляемыми физическими свойствами, эффективной автоэмиссией.

Современные интегральные схемы содержат элементы нанометрового масштаба. Например, толщина подзатворного диэлектрика в МОП – транзисторах достигла величин 5 – 10 нм.

В нанотехнологии определились два главных принципа: “сверху – вниз” и “снизу – вверх”. Принцип “сверху – вниз” – это миниатюризация традиционных микроэлектронных схем до наноразмеров. Принцип “снизу – вверх” – это создание наноприборов и наноустройств, собранных из молекул или атомов.

Основу приборов молекулярной наноэлектроники составляют молекулярные кластеры или отдельные молекулы. Устройства молекулярной электроники обладают высокой плотностью элементов и рассеиваемой мощности.

Нанотехнология позволить обеспечить быстродействие процессорных систем обработки информации, увеличение емкости запоминающих устройств, снижение времени считывания и массогабаритных характеристик устройств отображения информации, расширение диапазона частот передачи информации, что обеспечит почти мгновенную телекоммуникационную связь, ускоренную идентификацию объектов, новые возможности в кодировании и декодировании информации, расширенную мультиспектральную визуализацию.

В магнитоэлектронике существенными становятся кооперативные квантовые свойства спин-поляризованных электронных схем, составляющих основу функциональных приборов развивающейся спинтоники. Принцип магниторезистивного считывания информации и переход к наноразмерным элементам магнитной памяти позволяет реализовать динамическое энергонезависимое ОЗУ с субнаносекундным временем доступа.

При создании различных устройств используются разнообразные приложения магнетизма в электронике, такие как магнитные дискретные и аналоговые запоминающие устройства, датчики поля, ускорения и тока, постоянные магниты, спин-волновые и невзаимные оптоэлектронные компоненты сетей и систем связи, приборы магнитосиловой и ближнепольной оптической микроскопии.

Для повышения плотности записи информации в магнитных дисках применяются новые нанотехнологии: наноимпринтная литография, применение пористого оксидированного алюминия либо кремния в качестве матриц для Со, Ni, самоструктурированные полимерные слои – высаживание из раствора на металлическую пленку стеклообразующих полимеров (полистирен – поливинил – пиридин), образующих наноразмерные ламели и поры, в качестве маски. Проблемы повышения плотности записи в дискретных запоминающих устройствах связаны с тепловыми ограничениями устойчивости записанного состояния для мезоскопически малых объемов, с возрастанием шумового и падением полезного сигнала при считывании информации [3].

Уменьшение размеров элементов ведет к уменьшению толщины используемых функциональных слоев (ФС). Такое развитие технологии требовало разработки процессов, основанных на новых физических и химических принципах: молекулярно-лучевой и атомарно-слоевой эпитаксии, ионной имплантации, молекулярного наслаивания, зондовых способов обработки поверхностей и их диагностики, в том числе на основе атомно-силовой микроскопии. Появились технологии, связанные с использованием разных видов радиационного стимулирования: плазмы, ионных потоков, СВЧ – излучения, фотонов различных энергий в спектральном диапазоне от рентгеновского до ультрафиолетового и даже инфракрасного излучений. Разработка таких технологий, позволяя использовать еще одну степень свободы для управления технологическим процессом, ведет к снижению

температуры и, как правило, к увеличению точности воспроизведения толщины ФС и его физико-химических параметров. Все большее влияние на технологию оказывает синтез ФС и элементов из атомов, молекул или их ансамблей на принципах самоорганизации.

Такие нанопроцессы делают возможным конструирование сверхминиатюрных электронных устройств.

Список литературы 1. Елинсон М.И. Исследования физических проблем микро- и наноэлектроники в ИРЭ

РАН // Зарубежная радиоэлектроника. 1998, №8. 2. Третьяков Ю.Д. Процессы самоорганизации в химии материалов // Успехи химии.

2003. Т.73, №5. 3. Андриевский Р.А. Наноматериалы: концепция и современные проблемы //

Российский химический журнал. 2002. Т.46, №5.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http:// www.skgtu.ru/

комментарии (0)

Здесь пока нет комментариев

Ваш комментарий может быть первым

Скачать документ