纳米电子器件
纳米电子器件:
利用载流子的各种量子特性,研究纳米(1-1OO纳米)条件下,放大、振荡、信息加工、数字存储等新现象和新规律,以及采用什么新材料、新技术和新工艺,来指导纳米电子器件和纳米电子集成阵列的设计和开发,这就是崭新的纳米电子学。
如果说微电子器件的基本结构是pn结,那么,21世纪的纳米电子器件的基本结构则有待实践解决,而文献[2]认为是:纳米点和隧道结。纳米点系指1-100纳米的金属或半导体粒子,也称量子点或岛。此时器件的物理尺寸与其中的电子自由程可以比拟,将出现介观物理所描述的一切现象。在非弹性散射自由程以内,呈现的主要特征有:量子电阻(Rk=h/e2=25.8K欧)、库仑阻塞(隧穿结电阻RT>Rk,纳米点荷电能e2/C)kT,这里C是结电容)和普适电导涨落,并且有相位记忆效应。纳米电子器件的信号加工系统显示了某些与传统情况的惊人的不同。为了描述这类新现象,考虑最简单量子系统间的相互作用过程,相应于布尔代数的0态和l态,即字节(bit),将以量子字节(qubit)来代替。由于量子系统中载流子的振动和相位的迭加具有多种态,因此量子字节将会多于(0,1)两种态,这将给出更多信息。基于量子特性,纳米电子器件的基本结构是隧道结和量子点隧道结。北大纳米中心已取得一系列室温和大气下的结果。为满足今后的集成要求,所有隧道结最好都做在同一绝缘面上。例如在一个绝缘层上的纳米粒子左右两边各做上一个电极,形成在一条直线上的两个隧道结;再在9O°方向上做成第三个电极和隧道结,构成平面型三极管,这是最简单的具有放大性能的横向器件,有人称之为单电子二极管;进而可以构成纳米电子集成电路。