纳米电子器件

时间：2007-04-29

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。

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