Наноэлектроника

1.1. Суть термина «наноэлектроника»
Термин «наноэлектроника» относительно новый и пришел на смену более привычному для старшего поколения термину «микроэлектроника», под которым понимали передовые для 60-х годов технологии полупроводниковой электроники с размером элементов порядка одного микрона.
Однако наноэлектроника связана с разработкой архитектур и технологий производства функциональных устройств электроники с топологическими размерами элементов на порядки меньше, не превышающими 100 нм, а иногда и 10 нм.
Главной особенностью наноэлектроники является в первую очередь не простое механическое уменьшение размеров, а то, что для элементов таких размеров начинают преобладать квантовые эффекты, использование которых может стать очень перспективным. При переходе от микро- к наноэлектронике появляющиеся квантовые элементы зачастую мешают, например, работа обычного транзистора затрудняется из-за появления туннелироания носителей заряда, однако в новой электронике квантовые эффекты становятся основой.
Уже в 70-80 годы в полупроводниковую технику вошли такие наноразмерные структуры как гетеропереходы, сверхрешетки, квантовые ямы и квантовые точки, синтезируемые на основе многокомпонентных соединений изменяющегося состава. Для их создания были разработаны соответствующие технологические процессы, представляющие собой логическое развитие и совершенствование полупроводниковой классики: эпитаксии, диффузии, имплантации, напыления, окисления и литографии. В производство электронных компонентов стали внедряться такие технологии, как молекулярно-лучевая эпитаксия, ионно-плазменная обработка, ионно-лучевая имплантация, фотонный отжиг и многие другие.
Одной из важных вех на пути развития наноэлектроники стало создание сканирующий туннельный микроскоп и атомно-силовой микроскоп.
Метод сканирующей туннельной микроскопии,изобретенный в начале 80-х, основан на квантовом туннелировании. Иглы-зонды из металлической проволоки подвергаются предварительной обработке (такой, как механическая полировка, скол или электрохимическое травление) и последующей обработке в сверхвысоковакуумной камере. Если приложить напряжение между иглой и образцом, то через промежуток потечет туннельный ток. Приложив несколько большее, чем при сканировании, напряжение между поверхностью объекта и зондом, можно добиться того, что к зонду притянутся один или несколько атомов, которые можно поднять и перенести на другое место. Прикладывая к зонду определенное напряжение, можно заставить атомы двигаться вдоль поверхности или отделить несколько атомов от молекулы. Именно так была в 1990 году сделана знаменитая надпись IBM из 35 атомов ксенона.
Что касается атомно-силового микроскопа, то он представляет собой сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения и используется для определения рельефа поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного

Развитие электроники и физики поверхности невозможно без развития методов диагностики, которые способствуют решению фундаментальных и прикладных задач микро- и наноэлектроники, связанных с характеризацией морфологических и электрофизических свойств микро- и наноструктур.
Наиболее распространенными методами решения таких задач являются растровая электронная микроскопия (РЭМ), просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), атомно-силовая микроскопия (АСМ), сканирующая туннельная микроскопия (СТМ), микроскопия на основе фокусированных ионных пучков, вторичная ионная масс-спектрометрия, оже-спектроскопия и другие. Для исследования электрофизических свойств поверхности (в частности, I-V и C-V характеристик, стационарное и динамическое распределение поверхностного потенциала) используются контакт ные зондовые методы (метод проводимости, квазистатический С-1/-метод, метод высокочастотных C-V характеристик) и бесконтактные методы (метод полного тока, калориметрический метод определения работы выхода, метод Ричардсона, Зисмана-Томсона, метод Андерсона). Однако они наиболее приспособлены для исследования (контроля) свойств объемных материалов либо протяженных участков поверхности. С точки зрения исследования электрофизических свойств структур с высоким латеральным разрешением (менее 10 нм) наиболее перспективной является сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ) атомно-силовая микроскопия (АСМ) и сканирующая туннельная микроскопия (СТМ).
Тем не менее, стандартные методы сканирующей зондовой микроскопии не позволяют количественно характеризовать электрофизические свойства объектов наноэлектроники. Это обусловлено низкой повторяемостью и воспроизводимостью результатов измерений. Для обеспечения стабильности и воспроизводимости измерений в первую очередь требуется создание специальных зондов (или специальная подготовка серийных), разработка способов калибровки измерительных средств и разработка методик выполнения измерений, создание тестовых структур для контроля качества зондов и калибровки.
Примером применения СЗМ для решения задач микро- и наноэлектроники, требующих изучения электрофизических свойств поверхности, является определение I-V и C-Vхарактеристик субмикронных МДП структур на основе оксидов металлов с высокой диэлектрической проницаемостью. Интерес создания подобных структур обусловлен тем, что для создания современных полевых транзисторов с технологической нормой ниже 65 нм требуется уменьшение толщины подзатворного оксида до размеров менее 1 нм. В качестве альтернативы S1O2 в последние годы производители интегральных схем начали использовать диэлектрики с высокой диэлектрической проницаемостью, обеспечивающие требуемую «эквивалентную» толщину при достаточно большой физической толщине диэлектрика

1. Наноэлектроника - достижения и перспективы.
1.1. Суть термина «наноэлектроника».
1.2. Альтернативы в наноэлектронике.
1.3. Новые достижения наноэлектроники.
1.3.1. Рекордно малый шаблон.
1.3.2. Быстрая сортировка молекул.
1.3.3. Новый транзистор.
1.3.4. На атомарном уровне.
1.3.5. Нанотрубки.
1.3.6. Использование нанотрубок.
2. Некоторые проблемы современной наноэлектроники.
2.1. Проблемы.
2.2. Причины, обусловившие проблемы.
2.3. Пути решения проблем.
Работа на оценку 5, оригинальность от 60%.