Введение в специальность «Наноэлектроника» icon

Введение в специальность «Наноэлектроника»




Скачати 85.86 Kb.
НазваВведение в специальность «Наноэлектроника»
Дата12.07.2012
Розмір85.86 Kb.
ТипЛекция
1. /ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ/I.Введение/Введение.doc
2. /ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ/I.Введение/Нобелевские лекции за 2000 год/Алферов.pdf
3. /ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ/I.Введение/Нобелевские лекции за 2000 год/Килби.pdf
4. /ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ/I.Введение/Нобелевские лекции за 2000 год/Кремер.pdf
5. /ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ/II.Нанотехнологии/Нанотехнологии.doc
6. /ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ/III.Классификация нанокластеров/Классификация нано.doc
7. /ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ/IV.Базовые элементы наноэлектроники/Базовые элементы наноэлектроники.doc
8. /ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ/Квант_мех.pdf
Введение в специальность «Наноэлектроника»
Лекция 2 (04. 09. 09)
Iii. Классификация нанокластеров и наноструктур
V. Базовые элементы наноэлектроники

Введение в специальность

«Наноэлектроника»


Преподаватель: доктор физико-математических наук, профессор

Олемской Александр Иванович (заведующий кафедрой физической электроники СумГУ, заведующий лабораторией Института прикладной физики НАН Украины)

www.sumdu.edu.ua структура, кафедры, кафедра физической электроники, ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ, названия глав


  1. ВВЕДЕНИЕ

Лекция 1 (03.09.09)


Кратность единиц измерения

Макро:

  • Кило (kilo): 1k = ;

  • Мега (mega): 1M = ;

  • Гига (giga): 1G = ;

  • Тера (tera): 1T = ;

  • Пета (peta): 1P = ;



Микро:



Масштабы наноэлектроники: нм (в GaAs электроны и дырки имеют длину волны нм)

(Ангстрем) = м

= нм = см – размер атома (0.5 - размер боровской орбиты)





Лекция 2 (10.09.09)


Место нанотехнологий в науке и технике:





История развития:





Нобелевская премия по физике за 2000 год:


















Килби: Я достиг того возраста, когда молодые люди часто обращаются ко мне за советом. Я могу с полной уверенностью сказать, что электроника – действительно замечательное поле деятельности, и я продолжаю получать от нее удовольствие. Эта область быстро развивается, и возможностей для открытий впереди столько же, сколько их было, когда я окончил школу. Мой совет – выбирайте это направление и начинайте работать.


ПОСЛЕДНИЕ ДОСТИЖЕНИЯ


Графен — слой атомов углерода толщиной в один атом, соединённых посредством spІ связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Высокая подвижность носителей тока при комнатной температуре делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности, как будущую основу наноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах.





В 2004 году в журнале Science, а затем 10 ноября 2005 года в журнале Nature российскими и британскими учёными Константином Новосёловым и Андреем Геймом




были опубликованы статьи, в которых они сообщили о получении графена с помощью простого механического отщепления или отшелушивания слоёв графита (тонкие слои графита помещают между липкими лентами и отщепляют, а затем скотч с плёнками графена прижимают к подложке окисленного кремния). Этот метод позволяет получать наиболее качественные образцы с высокой подвижностью носителей, однако не предполагает использования масштабного производства, поскольку это ручная процедура. Другой известный способ — метод термического разложения подложки карбида кремния гораздо ближе к промышленному производству.

Графен не является просто кусочком других аллотропных модификаций углерода: графита, алмаза — из-за особенностей энергетического спектра носителей он проявляет специфические, в отличие от других двумерных систем, электрофизические свойства. Поскольку графен впервые был получен только в 2004 году, он ещё недостаточно хорошо изучен и привлекает к себе повышенный интерес. Ранее было доказано теоретически, что свободную идеальную двумерную плёнку углерода получить невозможно из-за нестабильности относительно сворачивания или скручивания. Тепловые флуктуации приводят к плавлению двумерного кристалла при любой конечной температуре. Стабилизация двумерной плёнки графена была достигнута впервые благодаря связи с тонким слоем диэлектрика SiO2 Хотя идеальную плёнку графена получить невозможно, однако, если в ней будут дефекты или она будет деформирована в пространстве (в третьем измерении), то графен может существовать без контакта с подложкой.

Считается, что на основе графена можно сконструировать баллистический транзистор. В марте 2006 года группа исследователей из технологического института штата Джорджия заявила, что ими был получен полевой транзистор на графене, а также квантово-интерференционный прибор. Исследователи полагают, что благодаря их достижениям в скором времени появится новый класс графеновой наноэлектроники с базовой толщиной транзисторов до 10 нм. Данный транзистор обладает большим током утечки, то есть нельзя разделить два состояния с закрытым и открытым каналом.

Другая область применения заключается в использовании графена в качестве очень чувствительного сенсора для обнаружения отдельных молекул химических веществ, присоединённых к поверхности плёнки.


Ещё одна перспективная область применения графена — его использование для изготовления электродов в ионисторах для использования их в качестве перезаряжаемых источников тока (опытные образцы ионисторов на графене имеют удельную энергоёмкость, сравнимую со свинцово-кислотными аккамуляторами).


Особенности графена:

  • электрические заряды в графене ведут себя как релятивистские частицы с нулевой эффективной массой. Эти частицы, известные как безмассовые фермионы Дирака, хотя в эффекте Шубникова-де Гааза (осцилляции магнетосопротивления) наблюдаемые осцилляции соответствуют конечной циклотронной массе;

  • так как закон дисперсии для носителей идентичен закону для безмассовых частиц, графен может выступать в качестве экспериментальной лаборатории для квантовой электродинамики;

  • квантовый эффект Холла в графене может наблюдаться даже при комнатной температуре из-за большой циклотронной энергии, при которой температурное размытие функции распределения Ферми-Дирака меньше этой энергии



Лекция 3 (17.09.09)

Графан - сын графена, дедушка электроники будущего


Учёным из Университета Манчестера (University of Manchester) удалось разработать совершенно новый материал на базе графена, получившем название Графан (Graphane). О нём сейчас говорят не иначе как о революционном изобретении, открывающем новую страницу в истории электроники.


Кристалл графана

Официально об этом открытии объявлено лишь 30 января в журнале Science, где из одиннадцати авторов публикации, работающих в пяти научных учреждениях трёх стран, как минимум один трудится в Институте микроэлектронных технологий в Черноголовке (Россия). В публикации описываются результаты взаимодействия графена с водородом, в результате чего были получены новые двухмерные кристаллические структуры – тот самый графан.


Кристалл графана - нового двухмерного материала, производного от графена



Кристалл графана
Красным расцвечены атомы водорода, синим - углерода

На практике высококачественные кристаллы графана получают из первоначальных кристаллов графена, подвергая их воздействию атомарного водорода.


Кристалл графана
Красным расцвечены атомы водорода, синим - углерода

Выяснилась интереснейшая вещь: в отличие от графена, обладающего превосходной проводимостью, графан оказался… диэлектриком. Таким образом, один наноматериал с помощью химической реакции превращается в другой с совершенно иными свойствами. Такой результат открывает надежны на возможность получения других химических производных на основе графена.

На практике это открытие позволяет надеяться, что в перспективе исходный графен посредством "тонкого тюнинга" с помощью химических реакций может быть трансформирован в материал с любыми электрическими свойствами. Иными словами, на будущее обрисовывается заманчивая перспектива производства любых электронных компонентов и устройств из единого и реально универсального материала!

"Графен является превосходным проводником и исходным материалом для множества электронных приложений", говорит доктор Костя Новосёлов (Kostya Novoselov), один из соавторов публикации из Манчестерского университета. Однако не менее любопытно исследовать возможности изменения его электронных свойств посредством химического воздействия.

Уникальные электронные свойства графена упорно исследуются учёными на предмет использования его в качестве исходного материала для производства сверхминиатюрных и быстрых транзисторов, однако отсутствие энергетического зазора в электронных спектрах вынуждает исследователей прибегать для этих целей к использованию сложных производных структур на базе графена вроде квантовых точек.


Схематическое изображение графенового "молекулярного транзистора" (квантовая точка)



Графеновая подложка; межкомпонентные соединения из отлично проводящего графена; всё остальное, включая все компоненты полупроводников, можно получить из химических модификаций графена. Изобретение графана – всего лишь первый шаг на пути исследования электронных свойств производных графена. До практического использования этих материалов ещё далеко. Теперь учёным предстоит подробно изучить электрические свойства производных графена, научиться их тонкой "настройке", и в этом поиске новых графеновых наноматериалов с новыми свойствами не обойдётся без экспериментов с применением других химических веществ.



Следует отметить ещё одно чудесное свойстве графана – реакция взаимодействия графена с водородом, в результате которой получается графан, является обратимой. Более того, при обратном процессе восстанавливается изначальная проводимость графена, восстанавливается шаг его решётки и даже квантовый эффект Холла. Зато при этом высвобождается огромное количество водорода, а это уже несколько другая – не электронная, но не менее заманчивая перспектива. Например, использования графана для производства водородных топливных элементов с чрезвычайно высоким КПД.


Нанотехнологии:






Биологические нанообъекты:






План курса:


Схожі:

Введение в специальность «Наноэлектроника» iconМодуль 1 СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЙ модуль 1 общие вопросы травматологии и ортопедии практическое занятие №1 Тема: Введение в специальность. Особенности обследования травматологических и ортопедических больных
Теоретические вопросы для внеаудиторного самостоятельного изучения и обсуждения к практическому занятию №1 – 2 часа
Введение в специальность «Наноэлектроника» iconСписок литературы по курсу: Абрамович Г. Л. Введение в литературоведение. М., 1975. Берков П. Н. Введение в технику литературоведческого анализа. Л., 1976
Введение в литературоведение: Литературное произведение: Основные понятия и термины. – М., 1999
Введение в специальность «Наноэлектроника» iconСправочник по дисциплине специальность: 0104 „Финансы" 0106 „Учет и аудит" 0105 „Банковское дело" 0100 „Прикладная статистика"
Введение. Компьютеры и использованные на их основе технологии характеризуют уровень и темпы развития современного общества. Дальнейшее...
Введение в специальность «Наноэлектроника» iconУчебное пособие для студентов. Москва: бек, 1997. 330с. Кобликов А. С. Юридическая этика. Москва, 1999. 168 с
Жалинский А. Э. Профессиональная деятельность юриста. Введение в специальность: Учебное пособие для студентов. — Москва: бек, 1997....
Введение в специальность «Наноэлектроника» iconДокументи
1. /Введение в литературоведение Киченко А.С УМК/Вопросы к зачету.doc
2. /Введение...

Введение в специальность «Наноэлектроника» iconА. Б. Хавин Сидоров П. И., Парников А. В. С34 Введение в клиническую психологию: Т. II.: Учебник
С34 Введение в клиническую психологию: Т. II.: Учебник для студентов медицинских вузов. — М.: Академический Проект, Екатеринбург:...
Введение в специальность «Наноэлектроника» iconСпециальность 12020101 "Фармация"

Введение в специальность «Наноэлектроника» iconМвф приветствует успешное введение единой европейской валюты
Вашингтон. Директор-распорядитель Международного валютного фонда (мвф) Мишель Камдессю (Michael Camdessus) приветствует успешное...
Введение в специальность «Наноэлектроника» iconМвф приветствует успешное введение единой европейской валюты
Вашингтон. Директор-распорядитель Международного валютного фонда (мвф) Мишель Камдессю (Michael Camdessus) приветствует успешное...
Введение в специальность «Наноэлектроника» iconСпециальность: 05. 25. 02 «Документалистика, документоведение, архивоведение»
move to 0-5020197
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи