纳米技术在电子器件上的应用与发展.doc

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1、浅谈纳米技术在电子器件上的应用与发展一、纳米技术和纳米电子学纳米技术是20世纪末期崛起的崭新科学技术。美国早在1992年就把纳米技术列为20世纪末和21世纪初的10大研究项目中的5个项目。美国国防部每年拨款3500万美元用于微系统的研究。日本1995年宣布将这项技术列为后10年的4大科技项目之一，是为期10年、耗资2.25亿美元、有26家公司参加的微系统研究项目。德国在1993年提出10年内重点发展的9个领域的80项关键技术中，有4个领域的12个项目涉及纳米技术，每年拨款6500万美元支持系统研究。欧盟在1995年提出的一项研究报告称，未来10年纳米技术的开发将成为仅次于芯

2、片制造的世界第二大制造业，到2070年，纳米技术市场的价值将达到400亿英镑。澳大利亚也在1993年将原子测检技术列为21世纪最优先开发的项目。经过多年的努力，各国专家从原子、分子级对一些物质的特性有了新的认识，纳米技术研究取得一些突破。纳米技术是一个崭新的高科技学科群，它包含纳米电子学、纳米物理学、纳米材料学、纳米机械学、纳米生物学、纳米测量学、纳米工艺学等，是一门基础研究与应用探索相互融合的新兴科学技术。纳米电子学是纳米技术的重要组成部分，是传统微电子学发展的必然结果，是纳米技术发展的主要动力。纳米电子学在传统的固态电子学基础上，借助最新的物理理论和最先进的工艺手段，按

3、照全新的概念来构造电子器件与系统。纳米电子学在更深层次上开发物质潜在的信息和结构的能力，使单位体积物质储存和处理信息的能力提高百万倍以上，实现信息采集和处理能力的革命性突破。纳米电子学与光电子学、生物学、机械学等学科结合，可以制成光电器件、分子器件、微电子机械系统、微型机器人等，将对人类的生产和生活方式产生变革性的影响，纳米电子学将成为21世纪信息时代的关键技术。二、纳米电子器件简介纳米电子技术是指在纳米尺寸范围内构筑纳米和量子器件，集成纳米，从而实现量子计算机和量子通信系统的信息计算、传输与处理的相关技术，其中，纳米电子器件是目前纳米电子技术发展的关键与核心。现在，纳米电

4、子技术正处在蓬勃发展时期，其最终目标在于立足最新的物理理论和最先进的工艺手段，突破传统的物理尺寸与技术极限，开发物质潜在的信息和结构潜力，按照全新的概念设计制造纳米器件、构造电子系统，使电子系统的储存和处理信息能力实现革命性的飞跃。目前，人们利用纳米电子材料和纳米光刻技术，已研制出许多纳米电子器件，如电子共振隧穿器件（共振二极管、三极共振隧穿、单电子晶体管、金属基、半导体、纳米粒子、单电子静电计、单电子、半导体存储器、硅纳米晶体制造的存储器、纳米浮栅存储器、纳米硅微晶薄膜器件和聚合体电子器件等。三、纳米电子器件的分类关于纳米电子器件的分类，国内外有着不同的看法。根据纳米电子

5、技术的发展和对未来的预测，一种分法把纳米电子器件广义地分为以下类：（1）纳米级CMOS器件，如绝缘层上硅MOSFET、异质结MOSFET、低温MOSFET、双极MOSFET等；（2）量子效应器件，如量子干涉器件、量子点器件和谐振隧道器件等；（3）单电子器件，如单电子箱、电容耦合和电阻耦合单电子晶体管、单电子结阵列、单电子泵、单电子陷阱等；（4）单分子器件，如单电子开关、单原子点接触器件、单分子开关、分子线、量子效应分子电子器件、电化学分子电子器件等；（5）纳米传感器，如量子隧道传感器等；（6）纳米集成电路，包括纳米电子集成电路和纳米光电集成电路；（7）纳米存储器，如超高容量

6、纳米存储器、隧道型静态随机存储器、单电子硅基存储器、单电子存储器、单电子量子存储器等；（8）纳米CMOS混合电路，包括纳米CMOS电路和三-四族化合物半导体共振隧道效应电路，纳米CMOS电路和单电子纳米开关电路，纳米CMOS电路和碳纳米管电路，纳米CMOS电路和人造原子电路，纳米CMOS电路和DNA电路等。四、纳米结构制备和加工技术1.光刻技术光学光刻、电子束光刻与离子束光刻技术统称三束光刻技术，是通过掩模、曝光等工艺将设计的器件图形结构转移到半导体基片上的-%加工技术。目前，随着光刻技术线宽的不断减小，光学光刻、电子束光刻与离子束光刻技术已在纳米cmos器件、纳米集成电路

7、、纳米cmos混合电路等加工领域表现出了很好的应用前景，并开始在一些纳米电子器件加工方面取得了应用。2.外延技术金属有机化学汽相淀积、分子束外延、原子层外延与化学束外延技术统称外延技术，是在基体上生长纳米薄膜的一种纳米制造技术，可用于纳米集成电路用硅基半导体材料、纳米半导体结构:器件的加工与制备。3.分子自组装合成技术自组装是依赖分子间非共价键力自发结合成稳定的聚集体的过程。自从80年代提出分子器件的概念至今，人们已从lb技术发展到了分子自组装技术，从双液态隔膜（blm）技术发展到了sblm技术，已在分子组装有序分