Міністерство освіти та науки, молоді та спорту України

Національний технічний університет

«Харківський політехнічний інститут»

Кафедра «Фізичногоматеріалознавства для електроніки та геліоенергетики »

Курсовий проект з дисципліни «Основи наноелектроніки»

Виконав:

ст. групи ЕМБ-40в

Єрмаков І.Ю.

Перевірив:

КопачВ.Р.

Меріуц А.В.

Харків 2012

Зміст

Вступ……………………………………………………………............3

1. Напівпровідникові приладові структури………………………5

2. Технологія матеріалів для напівпровідникових приладових структур…………………………………………………………15

3. Наноструктури………………………………………………….22

4. Одно електронний турнікет……………………………………30

Висновок……………………………………………………….…...33

Перелік джерел інформації………………………………..……….35

Вступ

Наноелектроніка є новою областю науки і техніки, формується сьогодні на основі останніх досягнень фізики твердого тіла, квантової електроніки, фізичної хімії та технології напівпровідникової електроніки. її зміст визначається необхідністю встановлення фундаментальних закономірностей, що визначають фізико-хімічні особливості формування нанорозмірних структур (структур з розміром від одиниць до десятків нанометрів,1 нм = 10^-9 м), їх електронні та оптичні властивості. Дослідження в області наноелектроніки важливі для розробки нових принципів, а разом з ними і нового покоління надмініатюрних швидкодіючих систем обробки інформації.

Першим електронним перемикаючим приладом був вакуумний діод, запатентований в 1904 році англійцем Д.А. Флемінгом. З тих пір розвиток електроніки відзначено винаходом і практичним освоєнням вакуумного тріода (1906 рік, Л. Де Форест і Р. Либен) і напівпровідникового транзистора (1947 рік, В. Браттейн, Дж. Бардін, У. Шоклі), а потім інтегральних мікросхем на кремнії (1958-1959 роки), що поклав початок новому напрямку в електроніці - мікроелектроніці. Головною тенденцією цього розвитку є зменшення розмірів приладових структур. У сучасних інтегральних мікросхемах вони становлять одиниці і десяті частки мікрона

(1 мкм = 10^-6 м).

У міру наближення розмірів твердотільних структур до нанометрової області, а це утворення з одиниць і десятків атомів, все більше проявляються квантові властивості електрона. У його поведінці стають переважати хвильові закономірності, характерні для квантових частинок. З одного боку, це призводить до порушення працездатності класичних транзисторів,

використовуючих закономірності поведінки електрона як класичної частинки, а з іншого - відкриває перспективи створення нових унікальних перемикаючих, запам'ятовуючих і підсилювальних елементів для інформаційних систем. Останні і є основним об'єктом досліджень і розробок нової області електроніки - наноелектроніки, яка зародилася в 80-х роках нашого століття.

1. Завдання до курсової роботи з розділу «напівпровідникові приладові структури»

1. Обґрунтування і загальна характеристика

Базовими об’єктами наноелектроніки, яка зараз стрімко прискорює свій розвиток, є переважно приладові напівпровідникові структури з шарів, що мають різні електрофізичні характеристики і чергуються у одному з напрямків, та хоча б один з них має субмікронні розміри (наприклад, розмір у напрямку чергування – товщину) [3, 4]. На основі зазначених приладових структур вже зараз існує багато виробів електронної техніки, котрі ключовим чином сприяють життєздатності й подальшому розвитку багатьох провідних галузей розвинутих країн. До таких виробів належать, наприклад, тиристори, транзистори, світлодіоди, напівпровідникові лазери, фотодіоди, фотоелектричні перетворювачі сонячної енергіїта інші [5-7]. Їхні шарові структури утворюють один або декілька анізотипнихвипрямлювальнихгомо- чи гетеропереходів (p-n, n-pабоp-n-p, n-p-n, p-n-p-n-…, n-p-n-p-…) та ізотипні переходи (p-p⁺, n-n⁺), котрі використовуються, наприклад,для спрощення технології виготовлення омічних контактів. Серед деяких зазначених виробів є різновиди з випрямлювальними переходами на основі бар’єрів Шоттки, що утворюються при контакті напівпровідникового шару р- чи n-типу провідності з металом, який підбирається для цього згідно зі спеціальними критеріями, існуючими у фізиці напівпровідників і напівпровідникових приладів [5, 8, 9]. Але до складу й цих виробів зазвичай входить не менше двох спряжених напівпровідникових шарів для реалізації вищезгаданого ізотипного переходу. Таким чином, перелічені вище вироби сучасної електронної техніки і окремі елементи їхньої конструкції з субмікронною товщиною можуть бути безумовно вкрай цікавими об’єктами експериментального й теоретичного дослідження з точки зору мети, тематики та задач курсової роботи.

Удосконаленням монокристалічних кремнієвих фотоелектричних перетворювачів (Si-ФЕП) сонячної енергії з шаровими n⁺-p-p⁺,p⁺-n-n⁺,n⁺-і(n^-)-p⁺ й n⁺-ІТОp-p⁺n⁺-ІТО структурами, де субмікронну товщину мають високолеговані дифузійні або вакуумно осадженіn⁺- та p⁺-шари, й розробкою нових плівкових ФЕП сонячної енергії на основі багатошарових полікристалічних напівпровідникових структурn⁺-ZnОi-ZnOn-CdSp-CuInSe₂ та n⁺-ІТОn-CdSp-CdTep⁺-Cu_2-XTe, де субмікронну товщину мають усі вказані шари окрімp-CuInSe₂ й p-CdTe, кафедра ФМЕГ займається вже тривалий час. Про актуальність і плідність цієї роботи свідчать отримані патенти, міжнародні гранти, статті та доповіді співробітників кафедри у міжнародних наукових журналах та на міжнародних конференціях з відповідної тематики. Тому саме ці приладові структури і деякі їхні шарові складові здебільшого з субмікронною товщиною обрано за об’єкти дослідження при складанні завдань курсової роботи.

Кожне елементарне завдання містить мету і задачу дослідження; загальну характеристику об’єкту дослідження; стислі рекомендації щодо методів дослідження і опрацювання отриманих результатів; посилання на вихідні джерела науково-технічної інформації стосовно змісту завдання.

При цьому мається на увазі, що більшість первинних теоретичних уявлень і практичних навичок, необхідних для успішного виконання наданих завдань і врешті курсової роботи, студент отримує в процесі аудиторних і самостійних занять з дисципліни «Основи наноелектроніки», а саме – на лекціях, при виконанні відповідних лабораторних робіт, при проробці лекційного матеріалу і рекомендованої лектором літератури. Додаткові теоретичні знання й практичні навички в міру потреби мають бути здобутими перш за все завдяки відповідним власним наполегливим зусиллям, а у випадку їхньої недостатності за об’єктивних причин – при сприянні керівника курсової роботи.