Материалов

Курс лекций

для студентов специальности «Нанотехнология в электронике»

автор: Власенко Н.В., доцент кафедры О и ПФ

Новочеркасск 2009

Содержание

1. Введение 4

1.1. Краткий обзор содержания курса. Построение курса,

учебный план дисциплины 4

1.2. Основные понятия и определения нанотехнологии 7

1.3. История развития нанотехнологий 13

1.4. Состояние и перспективы развития нанотехнологии в

электронике 18

1.5. Организационное и финансовое обеспечение развития

нанотехнологий 22

2. Физические и технологические основы наноэлектроники 26

2.1. Фундаментальные явления, лежащие в основе

функционирования наноэлектронных приборов 26

2.2. Классификация низкоразмерных объектов 28

2.2.1. Квантовая яма 31

2.2.2. Квантовая нить 31

2.2.3. Квантовая точка 31

2.3. Влияние квантового ограничения на энергетический спектр

и плотность состояния электронов 33

2.3.1. Введение 33

2.3.2. Энергетический спектр и плотность состояний

3 D - электронного газа (неограниченный кристалл) 33

2.3.3. Энергетический спектр и плотность состояний

2 D – электронного газа (квантовая яма) 34

2.3.4. Энергетический спектр и плотность состояний

1 D – электронного газа (квантовая нить) 36

2.3.5. Энергетический спектр и плотность состояний

0 D – электронного газа (квантовая точка) 37

2.4. Баллистический транспорт электронов и квантование

электропроводности нанопроводников 38

2.5. Туннельный эффект. Резонансное туннелирование 41

2.6. Перспективные полупроводниковые материалы и структуры

для наноэлектроники 45

2.6.1. Требования, предъявляемые к полупроводниковым

материалам 45

2.6.2. Основные технологические этапы изготовления

полупроводниковых материалов и структур на их основе 46

2.6.3. Наноразмерные полупроводниковые структуры для

современной электроники 49

3. Методы изготовления наноразмерных структур (нанотехнологии) 55

3.1. Эпитаксиальные методы 55

3.1.1. Газофазная эпитаксия. Газофазная эпитаксия из

металлоорганических соединений 56

3.1.2. Молекулярно-лучевая эпитаксия 61

3.1.3. Значение технологии МЛЭ для современной электроники 66

3.2. Нанотехнологии на основе самоорганизации и самосборки 69

3.2.1. Физико-химические основы процесса самоорганизации 69

3.2.2. Самоорганизация при эпитаксиальном росте как способ

формирования квантовых точек 74

3.3. Метод искусственного наноформирования на основе

напряжённых гетероструктур 79

3.3.1. Метод изготовления нанотрубок саморазворачиванием

полупроводниковых гетероструктур 81

3.3.2. Метод изготовления периодически гофрированных тонких

плёнок, содержащих квантовые точки 84

3.4. Нанолитография как основной метод создания поверхностных

наноструктурных объектов 87

3.4.1. Литография и её виды 87

3.4.2. Разрешающая способность фотолитографии 89

3.4.3. Основные достижения традиционных методов фотолитографии 90

3.4.4. Электронно-лучевая литография 93

3.4.5. Имприт-литография 95

3.5. Методы зондовой нанотехнологии 98

3.5.1. Физические основы зондовой микроскопии 98

3.5.2. Физико-химические процессы в зондовой нанотехнологии 103

3.5.3. Нанотехнологии на основе СТМ 108