Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................ 6

1. СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКИ ....................................................................................................... 8

1.1. Состояние рынка и разработок полупроводниковых приборов ................ 8

1.2 Тенденции развития микро- и наноэлектроники........................................... 15

2. НАНОЛИТОГРАФИЯ ......................................................................................... 19

2.1. Проекционная фотолитография ...................................................................... 19

2.2. Иммерсионная литография КУФ диапазона................................................. 22

2.3. Литография ЭУФ диапазона............................................................................ 23

2.4. Электронно-лучевая литография .................................................................... 24

2.4.1. Основы электронно-лучевой литографии .................................................. 24

2.4.2. Применение ЭЛЛ для изготовления структур наноэлектроники........... 29

2.5. Наноимпринтинговая литография .................................................................. 30

3. ТРАВЛЕНИЕ МИКРО- И НАНОСТРУКТУР ................................................. 33

3.1. Классификация методов травления................................................................ 33

3.2. Методы плазменного травления ..................................................................... 37

4. ИОННОЕ И ИОННО-ПЛАЗМЕННОЕ ОСАЖДЕНИЕ ТОНКИХ

ПЛЕНОК В ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ................................... 44

4.1. Общая характеристика...................................................................................... 44

4.2. Стимулированное плазмой осаждение тонких слоев диоксида

кремния....................................................................................................................... 44

5. ИОННОЕ ИМПЛАНТАЦИЯ В ТЕХНОЛОГИИ НАНОРАЗМЕРНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ............................................................................ 49

5.1. Технология ионного легирования................................................................... 49

5.2. Взаимодействие ионов с твердым телом....................................................... 50

5.3. Распределение внедренной примеси по глубине ......................................... 52

5.4. Области применения ионного легирования.................................................. 53

6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ НАНОСТРУКТУР С ПОМОЩЬЮ ФОКУСИРОВАННОГО ИОННОГО ПУЧКА (FIB – ТЕХНОЛОГИЯ).................................. 63

7. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ.................................. 71

7.1. Карбид кремния ................................................................................................. 71

7.2. Нитрид галлия .................................................................................................... 73

7.3. Пористый кремний............................................................................................ 76

7.4. Поликристаллический и аморфный кремний ............................................... 78

7.5. Углеродные материалы .................................................................................... 81

8. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ....................................... 87

8.1. Квантовое ограничение .................................................................................... 87

8.2. Баллистическим транспорт носителей заряда .............................................. 93

8.3. Туннелирование носителей заряда ................................................................. 97

8.4. Спиновые эффекты............................................................................................ 101

8.5. Квантовые эффекты .......................................................................................... 104

8.5.1. 2D-электронный газ в магнитном поле....................................................... 104

8.5.2. Целочисленный и дробный квантовый эффект Холла............................. 105

8.5.3. Эффект Ааронова – Бома .............................................................................. 107

8.5.4. Эффект Штарка............................................................................................... 110

8.5.5. Туннельный эффект ....................................................................................... 111

8.5.6. Эффект Джозефсона ...................................................................................... 115

8.5.7. Кулоновская блокада ..................................................................................... 117

8.5.8. Сотуннелирование.......................................................................................... 124

9. ПРИБОРЫ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ .................................................................. 126

9.1. Приборы на резонансном туннелировании................................................... 126

9.1.1. Диоды на резонансном туннелировании.................................................... 126

9.1.2. Транзисторы на резонансном туннелировании......................................... 131

9.2. Приборы на одноэлектронном туннелировании .......................................... 131

9.3. Транзисторы с высокой подвижностью......................................................... 137

9.4. Криоэлектроника ............................................................................................... 140

9.5. МЭМС и НЭМС................................................................................................. 144

10. ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР ЗОН-ДАМИ

СЗМ ............................................................................................................................. 150

10.1. Основные понятия........................................................................................... 150

10.2. Основы сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ).............................. 151

10.3. Сканирующая туннельная микроскопия ..................................................... 151

10.4. Технологическое применение СТМ ............................................................. 155

10.5. Основы работы АСМ ...................................................................................... 156

10.6. Локальное анодное окисление зондом АСМ .............................................. 161

10.7. Локальная зарядка поверхности ................................................................... 164

10.8. СЗМ-нанолитография ..................................................................................... 164

11. ВОПРОСЫ СМЕШАННЫХ ОБЛАСТЕЙ...................................................... 166

11.1. Широкополосная электроника ...................................................................... 166

11.1.1. Системы Си-Би радиосвязи ........................................................................ 169

11.1.2. Системы персонального радиовызова ...................................................... 170

11.1.3. Транкинговые системы связи..................................................................... 171

11.1.4. Сотовые системы мобильной связи .......................................................... 172

11.1.5. Системы персональной спутниковой связи............................................. 173

11.2. Термоэлектрические преобразователи ........................................................ 174

11.2.1. Перспективы приложения термоэлектричества для охлаждения ........ 177

11.2.2. Электрические генераторы......................................................................... 179

11.3. Детекторы ионизирующих излучений......................................................... 180

11.3.1. Классификация и характеристики детекторов ........................................ 180

11.3.2. Детекторы рентгеновского и гамма-излучения....................................... 188

11.3.3. Детекторы бета-излучения.......................................................................... 190

11.3.4. Детекторы альфа-излучений....................................................................... 192

11.3.5. Датчики нейтронного излучения ............................................................... 193

11.4. Магнитная и сегнетоэлектрическая память ................................................ 195

11.5. Терагерцовая щель .......................................................................................... 207

ЛИТЕРАТУРА........................................................................................................... 223