扬州市电工技术学会

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纳米电子技术

发布时间:2008-7-16 22:28:08浏览次数:2429次

迄今为止，作为电子器件只利用了电子波粒二象性的粒子性，其次，各种传统电子元器件都是通过控制电子数量来实现信号处理的。随着集成度的提高，功耗、速度成为严重的问题。现有的硅和砷化镓器件无论怎样改进，其响应速度最高只能达到10~12秒，功耗最低只能降低到１μＷ。

　　利用电子的量子效应原理制作的器件称为量子器件或纳米器件也叫单电子晶体管。在量子器件中，只要控制一个电子的行为即可完成特定的功能，即量子器件不单纯通过控制电子数目的多少，主要是通过控制电子波动的相位来实现某种功能的。因此，量子器件具有更高的响应速度和更低的功耗，从根本上解决日益严重的功耗问题。

　　由于器件尺度为纳米级，集成度大幅度提高，同时还具有器件结构简单、可靠性高、成本低等诸多优点，因此，有理由相信纳米电子学的发展，必将在电子学领域中引起一次新的电子技术革命，从而把电子工业技术推向一个更高的发展阶段。

　　要实现量子效应，在工艺上要实施制作厚度和宽度都只有几到几十纳米的微小导电区域（称为势阱），这样，当电子被关闭在此纳米导电区域中时，才有可能产生量子效应，这也是制作量子器件的关键所在。

　　如果制作若干纳米级导电区域而导电区域之间形成薄薄的势垒区，由于电子的波动性质，可以从某势阱穿越势垒进入另一势阱，这就是量子隧道效应。

　　势阱中形成电子能级，当电子受激励时，将从低能级跃迁到高能级，而当电子从高能级向低能级弛豫时，会发射一定颜色的光。这样一些量子效应在纳米技术中将得到有效的应用。制作量子势阱的方法有分子束外延（MBE）、原子层外延（ALE）、等离子体增强化学汽相淀积（PECVD）和有机金属化学汽相淀积（MOCVD）等方法。

　　所以，纳米技术是指在０.１～１００ｎｍ尺度空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的高新技术学科。它的最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造具有特定功能的产品，它包括纳米电子学、纳米物理学、纳米材料学、纳米机械学、纳米制造学、纳米生物学、纳米显微学和纳米计量学等。它是在现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用探索紧密联系的新型科学技术。

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