纳米科学和技术的二次浪潮的论文

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1、纳米科学和技术的二次浪潮的论文摘要:在过去的十年里纳米科学的首次浪潮澎湃而过。在此期间，国际、国内以及香港的学者已向世人证实他们可以采用“build-up”或“build-doonstratedtheabilitytofabricatelargequantitiesofnanotubes,nanoaterials,usingeitherthe“build-up”or“build-doanyreallerthan20nmexhibitnon-classicalpropertiesandtheyofferthebasisforent

2、irelydifferentthinkinginmakingdevicesandhoensionlessthan70nmalloiniaturizationofdevicesinthesemiconductorindustry.thesecondnanoscienceandnantechnologyrevolutioniseofnanostructurescanberealized.therealizationisthefabricationofpracticaldevicesisedfunctions.edifficultie

3、sandchallengesfacedinthisneberofalternativeapproacheseofthereiconductori.引言纳米科学和技术所涉及的是具有尺寸在1-100纳米范围的结构的制备和表征。.在这个领域的研究举世瞩目。例如，美国政府2001财政年度在纳米尺度科学上的投入要比2000财政年增长83%，达到5亿美金。有两个主要的理由导致人们对纳米尺度结构和器件的兴趣的增加。第一个理由是，纳米结构（尺度小于20纳米）足够小以至于量子力学效应占主导地位，这导致非经典的行为，譬如，量子限制效应和分立化的能态

4、、库仑阻塞以及单电子邃穿等。这些现象除引起人们对基础物理的兴趣外，亦给我们带来全新的器件制备和功能实现的想法和观念，例如，单电子输运器件和量子点激光器等。第二个理由是，在半导体工业有器件持续微型化的趋势。根据“国际半导体技术路向（2001）“杂志，2005年前动态随机存取存储器（dram）和微处理器（mpu）的特征尺寸预期降到80纳米，而mpu中器件的栅长更是预期降到45纳米。然而，到2003年在mpu制造中一些不知其解的问题预期就会出现。到2005年类似的问题将预期出现在dram的制造过程中。半导体器件特征尺寸的深度缩小不仅要

5、求新型光刻技术保证能使尺度刻的更小，而且要求全新的器件设计和制造方案，因为当mos器件的尺寸缩小到一定程度时基础物理极限就会达到。随着传统器件尺寸的进一步缩小，量子效应比如载流子邃穿会造成器件漏电流的增加，这是我们不想要的但却是不可避免的。因此，解决方案将会是制造基于量子效应操作机制的新型器件，以便小物理尺寸对器件功能是有益且必要的而不是有害的。如果我们能够制造纳米尺度的器件，我们肯定会获益良多。譬如，在电子学上，单电子输运器件如单电子晶体管、旋转栅门管以及电子泵给我们带来诸多的微尺度好处，他们仅仅通过数个而非以往的成千上万的电

6、子来运作，这导致超低的能量消耗，在功率耗散上也显著减弱，以及带来快得多的开关速度。在光电子学上，量子点激光器展现出低阈值电流密度、弱阈值电流温度依赖以及大的微分增益等优点，其中大微分增益可以产生大的调制带宽。在传感器件应用上，纳米传感器和纳米探测器能够测量极其微量的化学和生物分子，而且开启了细胞内探测的可能性，这将导致生物医学上迷你型的侵入诊断技术出现。纳米尺度量子点的其他器件应用，比如，铁磁量子点磁记忆器件、量子点自旋过滤器及自旋记忆器等，也已经被提出，可以肯定这些应用会给我们带来许多潜在的好处。总而言之，无论是从基础研究（探

7、索基于非经典效应的新物理现象）的观念出发，还是从应用（受因结构减少空间维度而带来的优点以及因应半导体器件特征尺寸持续减小而需要这两个方面的因素驱使）的角度来看，纳米结构都是令人极其感兴趣的。ii.纳米结构的制备———首次浪潮有两种制备纳米结构的基本方法：build-up和build-dobe)、化学气相淀积（movcd）等来进行器件制造的传统方法。“build-do2、室温输出功率在瓦特量级（典型的量子阱基激光器的输出功率是5-50mityeffect）而严重影响了光刻的极限精度，这个效应造成制备空间上紧邻的纳米结构的困难。这项

8、技术的主要缺点是相当费时。例如，刻写一张4英寸的硅片需要时间1小时，这不适宜于大规模工业生产。电子束投影系统如scalpel（scatteringitationprojectionelectronlithography）正在发展之中以便使这项技术较适于用于规模生