LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Ультрадисперсные субфазы в молекулярной электронике

активной оптической среды усиления выс- тупают КРС. Использование кремния в форме квантовых точек (например Si-АКС), рассеянных с заданным характером функ- ции распределения в кремниевой матрице диоксида, позволяет предложить алгоритмическую модель построения кремниевого лазера. Эффективной является инженерия, основанная на т. н. ``увлечении'' одного электрона, расположенного в АКС, к запиранию узкого канала за счет эффекта кулоновской блокады электронного транспорта. В этой связи возможно создание нового класса элект- ронных приборов: 1) одноэлектронных элементов па- мяти; 2) полевых транзисторов, управляемых одиноч- ным электроном на затворе; 3) одноэлектронных ана- логов биполярного транзистора; 4) одноэлектронных ``насосов'' и др. Практическая реализация таких струк- тур, как правило, основана на использовании преци- зионной литографии тонких металлических пленок или полупроводниковых слоев с двухмерным газом 12 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2002, № 3 [74--76]. Например, в [76] приведены данные о том, что создана одноэлектронная память, которая работа- ет при комнатной температуре на основе полевого транзистора с очень узким каналом и плавающим зат- вором нанометрового размера. Поэтому нет сомне- ний в том, что разработка современных методов по- лучения КРС, исследование их атомной, электрон- ной и фононной структуры позволят провести управ- ляемую процедуру формирования реальных конфи- гураций КРС с геометрическими размерами в едини- цы нм. Следует отметить, что процессы самоорганизации, разупорядочения и упорядочения ультрадисперсных субфаз связаны с существенным массопереносом [77]. Вследствие этого их реализация в пределах кри- сталлической фазы становится сложной и, зачастую, даже невозможной. Более благоприятные условия формирования АКС связаны с процессами распада и упорядочения при эпитаксиальном наращивании но- вой фазы непосредственно на поверхности полупро- водника или НС. Именно с помощью такого техно- логического приема возможно создание композиций КРС --- квантовых точек, нитей, проволок и др. При подобной технологии необходимо обеспечить форми- рование на поверхности нанометровых островков, ко- торые могут представлять собой АКС. Основой современной технологии формирования АКС типа КРС является кристаллизация по механизму Странского---Крас- танова [4, 5]. Впроцессе нанесения тонкой эпитаксиальной пленки на твердотельную подложу с другими структурными параметра- ми кристаллической решетки ее свободная энергия зависит от толщины пленки и геометрии поверхности. Если при нарастании пленки ее поверхность остается планарной, то полная энергия поверхности не меняется, а энергия упругой деформации (Е деф ) линейно возрастает [7]. Тем не менее при достижении определенной критической тол- щины пленки такая ситуация становится энергетически невыгод- ной. Минимуму свободной энергии системы отвечает формиро- вание на поверхности трехмерных островков. Основание таких островков, стыкуемых с подложкой, сильно деформировано. Оцен- ки показали [77], что в процессе отделения пленки от границы раздела с подложкой Е деф уменьшается. Более того, Е деф выступа- ет здесь как основная ``движущая сила'' процесса образования кластерной структуры. Одна из главных особенностей такого ме- тода формирования ультрадисперсных субфаз состоит в том, что КРС возникают на ``наращиваемой'' поверхности непосредствен- но, т. е. в условиях существенно большей ``свободы'', чем внутри ТМ. Процедура такого формирования КРС (квантовые точки, квантовые нити) зависит от экспериментальных средств тонкого управления потенциальным рельефом ``наращиваемой'' поверх- ности [78]. Манипулирование атомной структурой поверхности можно осуществить используя нетермические методы локального влия- ния на эту поверхность с дополнительной нетермической локаль- ной стимуляцией процессов эпитаксиального роста (с примене- нием облучения, ионной имплантации и др.). Прецизионное управление структурным составом и процессом пресыщения га- зовой фазы непосредственно на границах фронта кристаллиза- ции, а также механизмами и кинетикой процессов кристаллиза- ции сыграет здесь не последнюю роль. Таким образом, на наш взгляд, перспективным является технологический подход, основанный на формировании твердотельных матриц, где образует- ся система самоорганизующихся ультрадисперсных субфаз в виде квантово-размерных структур (а имен- но, атомарных кластерных соединений). Конечно, гео- метрия подобных наноструктур требует получения хо- рошего пространственного разрешения, а это огра- ничивает рабочую температуру приборов такого клас- са. Поэтому процесс формирования КРС в ТМ схо- ден с процессом образования твердого раствора, для которого большинство физических процессов может быть рассмотрено с позиций статистического распре- деления атомов, формирующих наноструктуру, по узлам кристаллической решетки. В заключение, оценивая перспективы развития со- временной технологической базы общества, а также экспериментальной и теоретической физики, следует отметить, что окончательно молекулярная электроника может полностью сформироваться в середине теку- щего столетия; рис. 3, полученный на основе анализа данных [4, 6, 74], иллюстрирует вероятный ход разви- тия молекулярной электроники и нанотехнологии. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕИСТОЧНИКИ 1. Seabaugh A.C., Mazumder P. Scanning the issue // Proc. IEEE.--- 1999.--- Vol. 87.--- P. 535---545. 2. Летохов В. С. Проблемы нанооптики // УФН.--- 1999.--- T. 169.--- С. 345---348. 3. Лозовик Ю. Е., Меркулов С. П. Перспективы нанолокаль- ной фемтосекундной спектроскопии и нанолитографии // УФН.--- 1999.--- Т. 169.--- С. 348 --- 352. 4. Tanaka K. Nanotechnology towards the 21st Century // Thin Sol. Films.--- 1999.--- Vol. 341.--- P. 120 --- 125. 5. Хайрутдинов Р. Ф. Химия полупроводниковых наночастиц // Успехи химии.--- 1998.--- Т. 67 (2).--- С. 125 --- 139. 6. Hersam M. C., Guisinger N. P., Lydrng J. W. Silicon-based molecular nanotechnology // Nanotechnology.--- 2000.--- Vol. 11.--- P. 70---76. 7. Мильвидский М. Г., Чалдышев В. В. Наноразмерные атом- ные кластеры в полупроводниках -- новый подход к формированию свойств материалов // ФТП.-- 1998.-- Т. 32, № 5.-- С. 513--522. 8. Jarrold M. F. Nanosurface chemistry on size-selected silicon clusters // Science.--- 1991.--- Vol. 252.--- P. 1085 --- 1092. 9. Jarrold M. F., Constant V.A. Silicon cluster ions: evidence for a structural transition // Phys. Rev. Lett.-- Vol. 67.-- 1991.-- P. 2994-- 2997. Рис. 3. Вероятное развитие электронных технологий 1975 2000 2025 2050 2075 "Туннельные" блоки памяти (RAM) МДП-структуры МДП-наноструктуры Полупроводниковые Диффузионные транзисторы транзисторы Приборы электронной техники Блоки памяти на основе одноэлектронного