Марголин В.И. Основы нанотехнологии

Подождите немного. Документ загружается.

дуются исключительно в единичных экземплярах и говорить о широких

исследованиях преждевременно.

Развитием этих идей является одноэлектронный инвертор, использующий тун-

нельный переход вместо истокового и стокового резисторов, как это показано на

рис. 11. 11.

Принцип работы такой схемы заключается в сле-

дующем. Внутреннее состояние определяется заря-

дом, находящимся в точках А и В

. Для схемы были

вычислены области стабильности в зависимости от

вх

вых.

При изменении входного напряжения схема

переходит из одного стабильного домена в другой,

при этом меняется зарядовое состояние и, следова-

тельно, напряжение.

Коротков предложил одноэлектронную логику,

основанную на цепочках кулоновских островков, по-

мещенных в электрическое поле. Расстояние между

островками в коротких цепочках достаточно мало,

чтобы электрон мог быстро туннелировать с островка

на

островок, если только он способен преодолеть ку-

лоновскую блокаду, при приложении внешнего элек-

трического поля, создающего достаточную разность

потенциалов между островками. Это поле загоняет

электрон в конец цепочки, т. е. поляризует ее. Поляризация одной короткой цепоч-

ки вызывает поляризацию соседней, хотя электроны между короткими цепочками

не переходят из-за их

значительной удаленности друг от друга.

см

(а)

вх

вых

Рис. 11. 11 Принципи-

альная схема одноэлек-

тронного инвертора с

использованием тун-

нельного перехода вме-

сто истокового резисто-

а.

С одной цепочки на другую передается только сигнал. Из подобных цепочек

могут формироваться структуры, осуществляющие простые логические операции.

Из простейших логических элементов могут быть составлены сложные вычисли-

тельные структуры. Для ввода сигнала в цепочку и его съема на выходе могут быть

использованы одноэлектронные транзисторы. Проведены оценки

энергопотребле-

ния для структуры с металлическими островками диаметром 2 нм на кварцевой

подложке. При необходимой напряженности внешнего электрического поля 4×10

В/см, предполагаемой плотности 10

островков/см

и тактовой частоте 1 ГГц тре-

буемая мощность составляет около 30 Вт/см. Однако на сегодняшний день реали-

зация данной логики возможна лишь при помощи СТМ. При этом складывается

парадоксальное положение. Одноэлектронный прибор имеет нанометровые разме-

ры и вписывается в концепцию наноэлектроники, но для своего функционирования

требует наличия сканирующего туннельного микроскопа, который

хотя и имеет

небольшие размеры (примерно с трехлитровый термос по форме, но не

по существу), но явно не нанометровые. Но вера во всемогущество технического

прогресса (но не социального) позволяет верующим в него питать различные не-

обоснованные надежды.

Основная

1. Марголин В.И., Тупик В.А. Основы нанотехнологии. Электронная литография и ионная

имплантация: Учеб. пособие.- СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2000.- 56с.

2. Жабрев В.А., Марголин В.И., Мошников В.А. Основы субмикронной технологии: Учеб.

пособие.- СПб.:, Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2001.- 108 с.

3. Драгунов В.П., Неизвестный И.Г., Гридчин

В.А. Основы наноэлектроники: Учеб.

пособие.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000.

4. Рыбалкина М. Нанотехнологии для всех. М.: "Издано NNN".- 2005.- 433 с.

Дополнительная

1. Смирнов В.М. Химия наноструктур. Синтез, строение, свойства: Учеб. пособие / В.М.

Смирнов, Спб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1996. - 108 с.

2. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию: Учеб. Пособие.- М.: "Издательство

Машиностроение 1", 2003.- 112 с.

3. Головин Ю.И. Магнитопластичность твердых тел.- М.: "Издательство

Машиностроение 1", 2003.- 108 с.

4. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Под ред. М.К. Роко, Р.С. Уильямса,

П. Аливисатоса // М.: Мир.- 2002. 292 с

5. Ч. Пул, Ф. Оуэнс Нанотехнологии. - М.: Техносфера, 2004. - 328 с.

6. Сергеев Г.Б. Нанохимия. - М.: Изд-во МГУ. 2003. - 288 с.

7. Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию. -М.: "БИНОМ. Лаборатория знаний"

2005.- 134 с.

8. Гречихин Л.И. Физика наночастиц и нанотехнологий. Минск.: УП "Технопринт".

2004.- 399 с.

9. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и

наноматериалов. -М.: КомКнига, 2006.- 592 с.

10. Шредер М. Фракталы, хаос, степенные законы.- Ижевск: НИЦ "Регулярная и

хаотическая динамика", 2005.- 528 с.

11.

Иванова В.С. Введение в междисциплинарное наноматериаловедение.- М.:

"Сайнс-Пресс", 2005.- 208 с.

12. Шешин Е.П. Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных

материалов.- М.: Изд-во МФТИ, 2001.- 288 с.

13. Мандельброт Б. Фракталы, случай, финансы.- Москва-Ижевск: НИЦ

"Регулярная и хаотическая динамика", 2004.- 256 с.

14. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии - М.: Техносфера, 2004. -

144 с.

15. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979,

512 с.

16. Пригожин И. Конец неопределенности. Время, хаос и новые законы природы. Москва

–Ижевск. НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика".- 2001. 208 с.

17. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы М.: Институт компьютерных

исследований, 2002. - 656 с.

18. Олемской А.И., Кацнельсон А.А. Синергетика конденсированной среды М.: Едиториал

УРСС. - 2003, 336 с.

19. Иванова В.С. Синергетика. Прочность и разрушение металлических материалов., М.:

Наука, 1992, 160 с.

20. Иванова В.С., Баланкин А.С., Бунин И.Ж., Оксогоев А.А. Синергетика и фракталы в

материаловедении. М.: Наука, 1994, 383 с.

21. Встовский Г.В., Колмаков А.Г., Бунин И.Ж. Введение в мультифрактальную

параметризацию структур материалов. - Москва - Ижевск: Научно-издательский центр

"Регулярная и хаотическая динамика", 2001, 116 с.

22. Смирнов Б.М. Физика фрактальных кластеров. - М.: Наука, 1991, 136 с.

23. Гусев А.И., Ремпель А.А. Нанокристаллические материалы М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. -

224 с.

24. Анищенко В.С

. Знакомство с нелинейной динамикой Учеб. пособие. Москва - Ижевск:

Институт компьютерных исследований, 2002. - 144 с.

Морозов А.Д. Введение в теорию фракталов Москва - Ижевск: Институт компьютерных

исследований, 2002. - 144 с.

25. Имри Й. Введение в мезоскопическую физику М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 304 с

26. Золотухин И.В., Калинин Ю.Е., Стогней О.В. Новые направления физического

материаловедения: Учебное пособие. - Воронеж

: Издательство Воронежского

государственного университета, 2000. - 360 с.

27. Карери Дж. Порядок и беспорядок в структуре материи М.: Мир, 1985. - 232 с.

28. Холево А.С. Введение в квантовую теорию информации М.: МЦМНО, 2002. - 128 с.

29. Менский М.Б. Квантовые измерения и декогеренция М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. - 232 с

Темы для рефератов

по курсу "Основы нанотехнологии"

1. Проблема чистоты материалов и чистоты поверхности. Скорость

загрязнения.

2. Проблема шероховатости в нанотехнологии. Гладкие и шероховатые

поверхности. Проблема измерений. Шероховатости, как концентраторы

неоднородности.

3. Размерные эффекты в нанотехнологии

4. Системы диссипативные, консервативные. Явление бифуркации и точка

бифуркации.

5. Воспроизводимость и невоспроизводимость в квантовом мире.

6. Фундаментальные ограничения на технологические возможности и

параметры приборов

7. Технические ограничения на технологические возможности и параметры

приборов

8. Проблема измерений в квантовой механике. Парадокс "Шредингеровского

кота".

9. Понятие о кубите и квантовом компьютере. Оптический компьютер.

10. Электрохимические методы получения наночастиц. Сравнение

электрохимической и обычной плазмы.

11. Общие принципы молекулярной электроники

12. Пленки Ленгмюра - Блоджетт. Методы получения и свойства.

Практическое применение.

13. Молекулярное наслаивание в нанотехнологии.

14. Понятие о квантовых ямах и сверхрешетках

15. Энергетический спектр сверхрешетки

16. Физические основы туннельно - зондовой технологии.

17. Автоэлектронные катоды в наноэлектронике. Применение нанотрубок в

автоэмиссионных катодах. Конструкция микроприборов на основе АЭК

18. Аморфное состояние вещества. Металлические и полупроводниковые

стекла

19. Аморфные нанометровые пленки. Алмазоподобные пленки (АПП).

20. Алмазоподобные нанокомпозиты (АПН).

21. Ионно-лучевое перемешивание. Физическая основа и модели.

Практическое применение.

22. Теоретическое обоснование возможности одноэлектронных процессов.

23. Понятие о явлении кулоновской блокады. Факторы, влияющие на

возможность осуществления кулоновской блокады.

24. Система одноэлектронного туннелирования с одним переходом.

25. Система одноэлектронного туннелирования с двумя переходами.

26. Кулоновская лестница

27. Одноэлектронные приборы на основе сканирующего электронного

микроскопа

28.

Вертикальные одноэлектронные приборы на основе сэндвичевых

структур

29. Приборы на основе массивов квантовых точек

30. Фотонные кристаллы. Основные понятия и физические процессы, в них

протекающие. Принцип действия и способы реализации. Перспективы

применения.

31. Спектроскопия обратного рассеяния Резерфорда. Физические основы.

Принцип действия приборов на основе ОРР. Чувствительность и

ограничения. Сравнение с другими методами.

32. Ядерный магнитный резонанс и его перспективы и применение в

нанотехнологии. Физические основы. Принцип действия приборов на

основе ЯМР. Чувствительность и ограничения. Сравнение с другими

методами.

33. Электронный парамагнитный резонанс и его перспективы и применение в

нанотехнологии. Физические основы. Принцип действия приборов на

основе ЭПР. Чувствительность и ограничения. Сравнение с другими

методами.

34. Рамановская спектроскопия. Физические основы. Принцип действия

приборов на основе РС. Чувствительность и ограничения. Сравнение с

другими методами.

35. Конфокальная микроскопия

36. Микроскопия просвечивающая сверхвысокого разрешения.

37. Эллипсометрия. Основные физические принципы. Применение в

нанотехнологии.

38. Фундаментальные ограничения нанотехнологии.

Рис. 3.2.1. Математический

фрактал "Дракон Пеано"

Рис. 3.2.2 Математический фрактал

"губка Менгера"

Рис. 3.2.3 Геометрия поверхности раздела

жидкость - жидкость

Рис. 3.2.4 Образование вязких пальцев в

вертикальной ячейке