Алексей Васильевич Волков - Аппаратные средства микро- и нанотехнологий: электрон. научно-образоват. модуль в системе дистанц. обучения MOODLE

законами
Мура

в

различных

формулировках.

Из

наиболее

распространенной

формулировки следует, что плотность транзисторов в современных
интегральных схемах удваивается каждые 18 месяцев. Однако в настоящее
время ситуация в этой области качественно отличается от ситуации
прошлого

века.

миниатюризации

В

недалеком

при

массовом

прошлом

рекордные

производстве

достижения

электронных

систем

характеризовались пространственными масштабами в сотни и десятки
микрон. Сейчас же рекордные достижения миниатюризации практически
достигли нанометровых пространственных масштабов, т.е. масштабов
элементарных физических объектов электроники.

Действительно, элементарными физическими объектами электроники
являются атомы, состоящие из атомного ядра и электронов, и электромагнитное поле (фотоны). Типичные размеры атомов составляют десятые доли
нанометра, а длина волны фотонов оптического диапазона электромагнитного поля сотни нанометров. Условно радиус электрона можно оценить величиной - 3 • 10-6 нм.
Современные электронные системы имеет сложную иерархическую
структуру, которые для своего функционирования реально интегрируют
физико-химические явления от атомно-молекулярного уровня до макроскопического уровня. По своей архитектуре они неуклонно приближаются к архитектуре живых систем.
Атомы могут образовывать упорядоченные пространственные структуры атомного масштаба: молекулы, кристаллические решетки, фуллерены
нанотрубки и т.д. Так, характерный размер молекулы воды ~ 0,3 нм, а постоянные кристаллической решетки типичных полупроводников ~ 0,5 нм. Существенно, что такой пространственный порядок может сохраняться при
определенных условиях до нано-, микро- и даже макромасштабов. Кроме
того,

пространственное

упорядочение

на

наномасштабах

является

фундаментальным свойством и живых систем.
В принципе можно использовать две различные стратегии для создания
сложных наноэлектронных систем:
—

стратегия

«сверху

вниз»

(top-down).

В

этом

случае

наноэлектронные системы создаются в объемном материале, как это
принято в классических технологиях интральных схем на основе кремния;
—

стратегия

наноэлектронные

«снизу
системы

вверх»

(bottom-up).

создаются

из

В

этом

элементарных

случае
атомно-

молекулярных блоков путем их сборки (самосборки) в сложные
структуры. Такая стратегия присуща живым системам.
Каждая из этих стратегий имеет свои достоинства и недостатки, что
делает привлекательным поиск компромиссных решений на основе

комбинаций этих стратегий, особенно при разработке реальных электронных
систем
Развитие современных технологий направлено на миниатюризацию
устройств вплоть до нанометровых размеров, усложнение их конструкций.
Все меньшие объемы материала становятся ответственными за протекание
тех или иных процессов в таких устройствах. Их размеры приближаются к
масштабам , характерным для физических явлений, положенных в основу
функционирования
технологических
обладающих

разрабатываемых
задач

обусловливает

специфическими

изделий.

Решение

поиски

свойствами

и

новых

стоящих
материалов,

позволяющих

достичь

уникальной функциональности.
Наноструктурированные и нанофазные материалы, являющиеся новым
направлением исследований в материаловедении, привлекают пристальное
внимание из-за их потенциального применения в электронике, оптике,
катализе и т.д. Одной из фундаментальных особенностей этих материалов
является высокая доля атомов, находящихся вблизи границ наноразмерных
областей, по отношению к общему их числу. Это может приводить к новым,
нехарактерным

для

обычных

материалов

взаимным

атомным

рас-

положениям. Возникающий в наноматериалах атомный порядок оказывает
существенное влияние на их физические и химические параметры, обусловливает уникальные свойства, которые связаны с процессами, протекающими
как внутри наноразмерных областей, так и на их границах.
Дня полного и всестороннего использования потенциальных возможностей наносистем наряду с разработкой новых --">