Text 4
Text 3
Text 2
Text 1
Texts for rendering in English
Наноэлектроника является новой областью науки и техники, формирующейся сегодня на основе последних достижений физики твердого тела, квантовой электроники, физической химии и технологии полупроводниковой электроники. Ее содержание определяется необходимостью установления фундаментальных закономерностей, определяющих физико-химические особенности формирования наноразмерных структур (структур с размером от единиц до десятков нанометров, 1 нм = 10~9м), их электронные и оптические свойства. Исследования в области наноэлектроники важны для разработки новых принципов, а вместе с ними и нового поколения сверхминиатюрных супербыстродействующих систем обработки информации.
С позиций квантовой механики электрон может быть представлен волной, описываемой соответствующей волновой функцией. Распространение этой волны в наноразмерных твердотельных структурах контролируется эффектами, связанными с квантовым ограничением, интерференцией и возможностью туннелирования через потенциальные барьеры. Волна, соответствующая свободному электрону в твердом теле, может беспрепятственно распространяться в любом направлении. Ситуация кардинально меняется, когда электрон попадает в твердотельную структуру, размер которой L, по крайней мере в одном направлении, ограничен и по своей величине сравним с длиной электронной волны. Классическим аналогом такой структуры является струна с жестко закрепленными концами. Колебания струны могут происходить только в режиме стоячих волн с длиной волны Xn = 2L/n, n= 1, 2, 3,... Квантовое ограничение, проявляясь в нанораз-мерных структурах, накладывает специфический отпечаток и на туннелирование. Так, квантование энергетических состояний электронов в очень тонких, периодически расположенных потенциальных ямах приводит к тому, что туннелирование через них приобретает резонансный характер, то есть тун-нельно просочиться через такую структуру могут лишь электроны с определенной энергией.
|
|
Оптическая литография является важнейшей технологией в индустрии полупроводников. Однако для изготовления полупроводниковых элементов с размерами меньше 100 нм требуется ультрафиолетовое излучение с более короткой длины волны. По ряду причин осуществление такого способа вызывает большие затруднения. Электронно-лучевая и рентгеновская литография, которые обсуждались в предыдущих главах, могут быть использованы для получения наноструктур, но с помощью этих процессов не удается достичь высокой производительности, необходимой для крупномасштабного производства. Электронно-лучевая литография использует хорошо сфокусированный электронный пучок, которым наносят заданный рисунок на поверхность материала. С ее помощью можно создавать на поверхности различные структуры с 10-нанометровым разрешением. Так как лучу при этом приходится действовать на поверхность последовательно, от точки к точке, он не может создавать структуры с высокой скоростью, требуемой при конвейерном производстве. Рентгеновская литография дает возможность получать рисунки на поверхности с разрешением 20 нм, но ее технологии, использующие высокоточные маски - трафареты и облучающие системы, сложны и дороги для практического применения. (1070)
|
|
Совсем недавно была разработана методика, называемая нанолитографией, которая может лечь в основу дешевой, высокопроизводительной производственной технологии. Она формирует рисунок на резисте его механическим деформированием с помошью трафарета, несущего изображение наноструктуры, а не модификацией поверхности излучением, как в традиционной литографии. Такой резист - это покрытие, достаточно мягкое для того, чтобы можно было нанести на него отпечаток более твердым штампом. Схема процесса изображена на рис. 13.3. Трафарет с изображением наноструктуры вдавливается в тонкий слой резиста, покрывающего подложку, создавая контрастное изображение на слое. После того как трафарет убран, для удаления оставшегося материала слоя в сжатых областях используется химическое травление. Резист — термопластичный полимер, размягчающийся при нагревании. Для размягчения его обычно нагревают выше температуры стеклования в процессе формирования изображения, облегчая точное воспроизведение шаблона. Трафаретом может быть штамп, изготовленный из металла, диэлектрика или полупроводника методами высокоточной литографии. Нанолитография может создавать изображения на поверхности с разрешением 10 нм по низкой цене и с высокой скоростью, поскольку она не требует использования сложного облучающего оборудования. (1145)
Task 1. Read and translate the following text with a dictionary.
Task 2. Explain the main principles of the STM design using illustrations.