Билет № 1

1. Основные положения теории «Фазонов». Принцип самоорганизации в технологии наноэлектроники и его значение для формирования электронных устройств.

Фазон - составная квазичастица, образуемая электроном, локализованном вблизи гетерофазной флуктуации. Необычными примерами фазонов могут служить заряженные частицы в жидком гелии: вокруг положительного заряда образуется область затвердевшего гелия, а вокруг отрицательного – сферическая полость, в которой «располагается» электрон. Размеры этих образований довольно значительны: радиус области затвердевшего гелия 0,7 нм, а сферической полости около 2 нм.

Термин самосборка является аналогом с английского self-assembling и когда речь идет о молекулярной самосборке, представляем процесс в ходе которого молекулы выстраиваются и соединяются друг с другом без внешнего управления. Соединение происходит с помощью различных не ковалентных (т.е. слабых) электростатических и капиллярных взаимодействий поверхностного напряжения. Именно так и образуются жидкие кристаллы. В живой природе процессы самосборки проявляются во многих процессах. Наиболее ярким примером самоорганизации является кристаллизация, т.е. хаотически расположенные атомы вещества превращаются в стабильную систематически организованную структуру, при этом, процесс организации начинается спонтанно и происходит без какого либо внешнего, задающего форму, вмешательства. Другим примером самоорганизации молекул является процессы построения липидных мембран в живой клетке. Эти мембраны представляют собой тонкий и подвижный покров, который защищает клетки от неблагоприятных внешних воздействий. В основе мембраны находится двойной слой молекул, имеющий гидрофильные и гидрофобные окончания. Соединяясь с друг другом противоположными окончаниями молекулы формируют мицелии (мицелии - это структура с очень высокой плотность). Процессы самоорганизации проявляются также при образовании двойной спирали ДНК с помощью водородных связей.

Основные достоинства самосборки – во-первых с ее помощью можно осуществить множество сложных изменяющих структуру процедур, которые происходят на уровне атомов, во-вторых, исследуя природные процессы, находятся все новые способы ее осуществления, в-третьих, процессы, основанные на самосборке структуры должны быть более устойчивы с точки зрения они не имеют дефектов и зачастую приобретают способность к самовосстановлению. Современная технология изготовления мк. схем – оптическая литография практически достигла предела своих возможностей. Оптические эффекты не позволяют увеличивать плотность печати и число составляющих микрочипов на единицу площади. Однако, снизу вверх – это идея значительного увеличения плотности размещения компонентов. Т.е. большее кол-во компонентов мы можем представить на единице поверхности чипа.

Ученным удалось заставить молекулы самостоятельно собраться согласно заданному шаблону в работающие кодирующие устройства толщиной в несколько нм. Еще специалисты ИБМ научились использовать принципы самосборки для создания изоляторов в мк. схеме. Суть метода заключалась в формировании триллионов вакуумных мк. плоскостей в структуре мк. схем, которые имеют диаметр порядка 20нм и служат изоляторами.

Помимо перспектив самосборки есть еще много других вопросов, например мы можем наблюдать сам процесс смоделировать, т.е. то процесс самоорганизации материала. Факторы, которые направляют самосборку – это форма молекул, природа не ковалентных связей, которые притягивают молекулы др к другу и это находится все вне нашего контроля.

2. Понятие квантовых точек и проволок и их использование в наноэлектронике.

(КТ) может считаться любой кусочек полупроводника, ограниченный по всем трем пространственный координатам, размеры которого достаточно маленькие для того, чтобы проявления квантовых эффектов были существенными.

В большинстве случаев решающим фактором для создания квантовой точки является наличие трехмерной потенциальной ямы, в которой носители заряда оказываются заперты по всем трем пространственным координатам.