Nanoelektronika

Nanoelektronika se odnosi na korištenje nanotehnologije kod izrade elektroničkih komponenti, posebno tranzistora. Iako se izraz nanotehnologija općenito odnosi na korištenje tehnologije na dijelovima ispod 100 nm veličine, nanoelektronika se često odnosi na tranzistorske uređaje, tako male, da među-atomske veze i osobine kvantne mehanike moraju biti obimno istražene.

Nanoelektronski uređaji imaju kritične dimenzije s rasponom veličina između 1 nm i 100 nm.^[1] Nedavne generacije tehnologije silicijskih MOSFET-a (metal–oksid–poluprovodnički tranzistor sa efektom polja ili MOS tranzistor) su već unutar ovog režima, uključujući 22 nanometarske CMOS (komplementarne MOS) čvorove i sljedeće 14 nm, 10 nm i 7 nm FinFET (fin polje efekt tranzistor) generacije. Nanoelektronika se ponekad smatra disruptivnom tehnologijom jer se sadašnji kandidati značajno razlikuju od tradicionalnih tranzistora.

Godine 1965. Gordon Moore je primijetio da silicijski tranzistori prolaze kroz kontinuirani proces skaliranja prema dole, zapažanje koje je kasnije kodificirano kao Mooreov zakon. Od njegovog zapažanja, minimalne veličine tranzistora su se smanjile sa 10 mikrometara na 10 nm u 2019. Imajte na umu da tehnološki čvor ne predstavlja direktno minimalnu veličinu značajke. Oblast nanoelektronike ima za cilj da omogući nastavak realizacije ovog zakona korištenjem novih metoda i materijala za izgradnju elektronskih uređaja sa veličinama karakteristika na nanoskali.

Nanofabrikacija uredi

Na primjer, elektronski tranzistori, koji uključuju rad tranzistora na bazi jednog elektrona. Nanoelektromehanički sistemi također spadaju u ovu kategoriju. Nanofabrikacija se može koristiti za konstruiranje ultragustih paralelnih nizova nanožica, kao alternativa pojedinačnoj sintetizaciji nanožica.^[2]^[3] Od posebnog značaja u ovoj oblasti, silicijske nanožice se sve više proučavaju prema različitim primjenama u nanoelektronici, konverziji energije i skladištenju. Takve SiNW se mogu proizvesti termičkom oksidacijom u velikim količinama kako bi se dobile nanožice s kontroliranom debljinom.

Displeji uredi

Proizvodnja displeja sa niskom potrošnjom energije može se postići korištenjem ugljičnih nanocijevi (CNT) i/ili silicijskih nanožica. Takve nanostrukture su električno provodljive i zbog svog malog prečnika od nekoliko nanometara, mogu se koristiti kao emiteri polja sa izuzetno visokom efikasnošću za prikaze emisije polja (FED). Princip rada je sličan onom katodne cijevi, ali na mnogo manjoj skali dužine.

Kvantni računari uredi

Potpuno novi pristupi računarstvu koriste zakone kvantne mehanike za nove kvantne računare, koji omogućavaju upotrebu brzih kvantnih algoritama. Kvantni računar ima kvantni bitni memorijski prostor nazvan "Qubit" za nekoliko računanja u isto vrijeme. U nanoelektronskim uređajima, kubit je kodiran kvantnim stanjem spina jednog ili više elektrona. Spin je ograničen ili poluvodičkom kvantnom tačkom ili dopantom.^[4]

Vanjski linkovi uredi

^ Beaumont, Steven P. (septembar 1996). "III–V Nanoelectronics". Microelectronic Engineering. 32 (1): 283–295. doi:10.1016/0167-9317(95)00367-3. ISSN 0167-9317.
^ Melosh, N.; Boukai, Abram; Diana, Frederic; Gerardot, Brian; Badolato, Antonio; Petroff, Pierre; Heath, James R. (2003). "Ultrahigh density nanowire lattices and circuits". Science. 300 (5616): 112–5. Bibcode:2003Sci...300..112M. doi:10.1126/science.1081940. PMID 12637672.
^ Das, S.; Gates, A.J.; Abdu, H.A.; Rose, G.S.; Picconatto, C.A.; Ellenbogen, J.C. (2007). "Designs for Ultra-Tiny, Special-Purpose Nanoelectronic Circuits". IEEE Transactions on Circuits and Systems I. 54 (11): 11. doi:10.1109/TCSI.2007.907864.
^ Achilli, Simona; Le, Nguyen H.; Fratesi, Guido; Manini, Nicola; Onida, Giovanni; Turchetti, Marco; Ferrari, Giorgio; Shinada, Takahiro; Tanii, Takashi (februar 2021). "Position-Controlled Functionalization of Vacancies in Silicon by Single-Ion Implanted Germanium Atoms". Advanced Functional Materials. 31 (21): 2011175. arXiv:2102.01390v2. doi:10.1002/adfm.202011175.

[1] Beaumont, Steven P. (septembar 1996). "III–V Nanoelectronics". Microelectronic Engineering. 32 (1): 283–295. doi:10.1016/0167-9317(95)00367-3. ISSN 0167-9317.

[2] Melosh, N.; Boukai, Abram; Diana, Frederic; Gerardot, Brian; Badolato, Antonio; Petroff, Pierre; Heath, James R. (2003). "Ultrahigh density nanowire lattices and circuits". Science. 300 (5616): 112–5. Bibcode:2003Sci...300..112M. doi:10.1126/science.1081940. PMID 12637672.

[3] Das, S.; Gates, A.J.; Abdu, H.A.; Rose, G.S.; Picconatto, C.A.; Ellenbogen, J.C. (2007). "Designs for Ultra-Tiny, Special-Purpose Nanoelectronic Circuits". IEEE Transactions on Circuits and Systems I. 54 (11): 11. doi:10.1109/TCSI.2007.907864.

[achilli_position-4] Achilli, Simona; Le, Nguyen H.; Fratesi, Guido; Manini, Nicola; Onida, Giovanni; Turchetti, Marco; Ferrari, Giorgio; Shinada, Takahiro; Tanii, Takashi (februar 2021). "Position-Controlled Functionalization of Vacancies in Silicon by Single-Ion Implanted Germanium Atoms". Advanced Functional Materials. 31 (21): 2011175. arXiv:2102.01390v2. doi:10.1002/adfm.202011175.

[1]

[2]

[3]

[4]