нанотехнологии

Книга посвящена основным физическим явлениям и закономерностям, лежащим в основе технологических методов и процессов современной электроники. Особое внимание уделено наноматериалам и перспективным направлениям нанотехнологии. Изложение построено так, чтобы дать читателю возможность самостоятельно сформировать общие физико-технологические представления, как правило, без обращения к другой литературе.

Современный интересно и доступно написанный учебник по всему комплексу новых информационных технологий: основам информатики, нанотехнологиям и транзисторам, микропроцессорам и чипсетам, модулям и устройствам памяти, компьютерам (от супер-ЭВМ до карманных), вычислительным, связным, аудио- и видео- устройствам и их интеграции и конвергенции, проводным и беспроводным сетям и работе с современными массовыми программными средствами.

Книга представляет собой введение в теорию и практику моделирования атомной и электронной структур наночастиц и наносистем методами квантовой механики. На конкретных примерах рассмотрены особенности исследования отдельных наночастиц и их комплексов, а также наномасштабных процессов в твердых телах и на их поверхности.

Изложены физико-химические основы нанотехнологии. Особенное внимание уделено размерным эффектам различной природы и путям их практического использования в различных наноструктурах и изделиях. Рассмотрены современные методы получения, исследования и определение свойств наноматериалов.

В учебнике изложены физические основы полупроводниковых электронных приборов; рассмотрены основные типы радиокомпонентов, элементы и узлы аналоговых и цифровых микроэлектронных устройств и систем, интегральные схемы высоких степеней интеграции.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения.
Издание предназначено для бакалавров по направлениям подготовки «Электроника» и «Радиотехника», также может быть полезно инженерно-техническим работникам, занимающимся проектированием и эксплуатацией электронной аппаратуры с использованием микроэлектронной и наноэлектронной элементных баз.

Подробно рассмотрены фундаментальные физические эффекты и электронные процессы, характерные для наноразмерных структур. Описаны принципы функционирования и типы наноэлектронных приборов для обработки информации. Приведены нанотехнологические подходы, позволяющие формировать приборные структуры наноэлектроники и спинтроники.

Говоря о нанотехнологиях, автор разрушает множество мифов, например о том, что эти чудесные технологии появились только сегодня. На самом деле, они существуют уже по крайне мере 250 лет, и за эти годы произошло много интересного - и в науках, и в технологиях.

Цель монографии - введение читателей в проблематику и анализ современного состояния наноэлектроники, в виде: сравнительно краткого предварительного анализа способов исследования и получения современных и перспективных наноматериалов и технологии создания на их основе электронных наноэлементов; общих принципов и свойств современной наноэлектроники.
Монография состоит из двух книг. Первая книга посвящена введению в наноэлектронные технологии. Во второй книге рассматриваются результаты некоторых исследований углеродных наноструктурированных материалов, в частности: наноструктурированного кремния и кремниевых композитов, технологии их получения, свойства, области применения; обобщаются исследования самоорганизованных наноразмерных структур, а именно: фуллеренов, углеродных нанотрубок, алмазоподобных пленок, графена.

Экспериментальные исследования инфинитного (неограниченного хотя бы в одном направлении) движения квантовых частиц с применением зондовых нанотехнологий показали, что нужно более пристально посмотреть на прежние представления об их движении. А именно, наряду с классической кинетической энергией частицы переносят энергию квантовой нелокальности движения, иначе говоря, участвуют одновременно в двух движениях.

Задача уменьшения линейных размеров используемых элементов микросхем — одна из основных в микроэлектронике. Создание элементов схем с характерными размерами порядка единиц и десятков нанометров качественно меняет электронику и переводит ее в новую область — наноэлектронику. Изменяется и физика работы элементов — они будут работать преимущественно на принципах квантовой механики. Создание интегральных наноэлектронных квантовых схем методами нанотехнологии — по существу, одна из конечных целей.

Изложены физические основы работы оптоэлектронных и нанофотонных приборов, рассмотрены основные типы излучающих, фотоприемных и индикаторных приборов, а также вопросы применения оптоэлектронных приборов в аналоговых и цифровых устройствах. Основное внимание уделено полупроводниковым оптоэлектронным приборам, устройствам и системам, предназначенным для использования в микроэлектронной и наноэлектронной аппаратуре инфокоммуникационных систем.

На кристаллах самых современных и самых маленьких чипов, выпускаемых электронной промышленностью на сегодняшний день, находятся транзисторы, длина канала и затвора (управляющего электрода) которых составляет всего 10 нанометров. Но специалисты компании IBM уже подготовили новую технологию, которая позволит сократить вышеупомянутые размеры в два раза, до 5 нанометров.

В книге изложены физические основы полупроводниковых электронных приборов. Рассмотрены основные типы радиокомпонентов, элементы и узлы аналоговых и цифровых микроэлектронных устройств и систем, интегральные схемы высоких степеней интеграции.

Эта книга охватывает все основные аспекты передовых исследований в области нейроморфной аппаратной инженерии с участием новых наноразмерных устройств. Особое внимание уделяется передовым разработкам в проектировании гибридных маломощных КМОП-наноустройств.

Компания Samsung Electronics сообщила о расширении сотрудничества с Qualcomm Technologies в области микроэлектронного производства. В результате, Samsung будет участвовать в разработке нового процессора Snapdragon 835, который базируется на основе техпроцесса Samsung 10-нм FinFET.

Компания Samsung Electronics сообщила о начале массового производства первой на рынке однокристальной системы (SoC, System-on-Chip) по 10-нанометровому техпроцессу FinFET. Чип Samsung на базе 10-нм FinFET (10LPE) получил транзисторную 3D-структуру. Он обеспечивает на 30% более высокую удельную эффективность поверхности, рост производительности на 27%, а также снижение энергопотребления на 40% по сравнению с 14-нанометровым предшественником.

Ученые из Калифорнийского университета в Дэйвисе рассказали о создании микропроцессора под названием KiloCore. По словам разработчиков, это первый в мире процессор с 1000 (тысячей) ядер, причем работающих независимо. Максимальная производительность KiloCore достигает 1,78 триллионов инструкций в секунду. Чип содержит 621 миллион транзисторов и производится компанией IBM с использованием 32-нанометровой CMOS-технологии.

Одной из проблем физического материаловедения является создание и разработка новых материалов, обладающих комплексом уникальных физических свойств, необходимых для длительной работы в экстремальных условиях. В настоящее время наука достигла такого уровня, что во многих случаях материаловеды могут создавать как конструкционные, так и функциональные материалы с наперед заданными свойствами. При этом разрабатываемая технология их создания сводится не только к выбору химического состава, а в первую очередь к формированию определенной морфологии компонентов и их структуры на различных уровнях.

Предметом данного учебного пособия является кремниевая наноэлектроника, под которой понимают электронику на основе кремниевых наноразмерных МОП-транзисторов. Книга предназначена, в первую очередь, студентам, специализирующимся в области микро- и наноэлектроники.Для лучшего восприятия изложение ведется по возможности в замкнутом виде от простого к сложному. Тем не менее предполагается наличие у читателей базовых знаний из курса общей физики и элементарных знаний физики полупроводников и полупроводниковых приборов.

Эта книга - это результат деятельности экспертов международного научного сообщества, работающих в различных сферах науки и технологии нанокомпозитов. Читатель узнает о состоянии работ, связанных с теорией и разработкой различных типов нанокомпозитов, таких как композиты на основе целлюлозы и металлических наночастиц, полимеров и глины, полимеров и углерода, нанокомпозитов с графеном и несколько других интересных тем.