Настоящее издание - второй выпуск книги «Нанотехнологии в электронике», вышедшей несколько лет назад. Каждую из частей книги представляет группа авторов, активно развивающих данное направление в Национальном исследовательском университете «МИЭТ». Коллектив авторов старался осуществить частичную преемственность материала, содержащегося в первом выпуске, однако структура книги существенно изменилась: группировка статей по условным разделам (теоретико-экспериментальные работы, методы исследований, технологии, приборы и устройства) представляется более правильной с точки зрения понимания общего направления работ в МИЭТ. Каждая из работ представляет собой законченный научный труд обзорного или обобщающего характера, либо является частью оригинальных исследований, полученных в последние 3-5 лет. Книга представляет интерес для специалистов, аспирантов и студентов, работающих в области нанотехнологии и смежных областях.

В пособии рассматриваются особенности энергетического спектра и переноса частиц в одномерных системах (квантовых проводниках) и углеродных нанотрубках. Предназначено для студентов старших курсов и аспирантов, специализирующихся в области микро- и наноэлектроники.

В коллективной монографии представлен комплекс исследований, который позволяет уже сейчас применять их результаты в актуальных прикладных разработках. Практическое применение принципов нанотехнологии демонстрируется на примерах создания оптических волокон с фотонно-кристаллической структурой, интегральных волноводов на основе субмикронных брэгговских решеток, нелинейно-оптических устройств преобразования частоты оптического излучения, формирования наноразмерных структур на основе высокотемпературных сверхпроводников, реализации датчиков магнитного поля и ИК-излучения, линейных измерений в нанометровом диапазоне. Книга написана ведущими специалистами МИЭТ на основе исследований и разработок последних лет.

В книге изложены физические основы полупроводниковых электронных приборов. Рассмотрены основные типы радиокомпонентов, элементы и узлы аналоговых и цифровых микроэлектронных устройств и систем, интегральные схемы высоких степеней интеграции. Показана целесообразность и возможности перехода от классической электроники к наноэлектронике. Рассмотрены физических и технологические основы наноэлектроники; наноэлектронные транзисторы, фотоприемники и лазеры; приборы на основе углеродных нанотрубок; возможности создания квантовых компьютеров; наноэлектронные изделия для компьютеров, информационных и телекоммуникационных систем; основы функциональной электроники; вопросы стандартизации и надежности электронной аппаратуры. Для студентов и инженерно-технических работников, связанных с проектированием и эксплуатацией электронной аппаратуры с использованием микроэлектронной и наноэлектронной элементных баз.

Рассматриваются вопросы, связанные с новыми тенденциями развития кремниевой наноэлектроники, увеличением чувствительности нанопроволочных химических и биологических сенсоров, созданием ПЗС-фотоматриц высокой плотности и чувствительности и их применение в цифровой фото- и видоеоаппаратуре. Приведены основные сведения об особенностях энергетического спектра и транспорта носителей заряда в одномерных системах (квантовых проводниках) и углеродных нанотрубках. Кратко изложены термины, принципы, достижения и перспективы в таких быстро развивающихся областях, как магнитоэлектроника (спинтроника) и фотонные кристаллы. Пособие предназначено для студентов старших курсов и аспирантов, специализирующихся в области полупроводниковой нанотехнологии, микро- и наноэлектроники.

Учебное пособие посвящено технологии получения основных компонентов микро-, опто- и наноэлектроники: металлов, легирующих элементов, диэлектрических материалов, углеродных материалов, металлоорганических соединений и вспомогательных материалов. Для студентов, обучающихся по направления "Электроника и микроэлектроника": полезно также специалистам. работающим в соответствующей области.

Приведены мировые новости за 2005 год, сгруппированные по разделам и охватывающие наноматериалы, наноэлектронику, нанодатчики и наноустройства, диагностику наноструктур и наноматериалов, нанобиотехнологию и применение нанотехнологий в медицине. В книге с цветными иллюстрациями приведены примеры реализации и применения в области технологии формирования наноструктур, методов исследования наноматериалов, метрологическое обеспечение и основы технологии наносистемной техники. Сборник представляет интерес для ученых, инженеров и преподавателей высшей школы, аспирантов и студентов, специализирующихся в области нанотехнологии, наноматериалов, наноэлектроники, микро- и наноситемной техники.

Современные требования к специалистам электронной промышленности многократно возрастают и требуют пересмотра учебных планов многих вузов. Авторы книги — авторитетные ученые, совмещающие научное руководство в области электроники с преподаванием основ этого предмета, — предлагают читателю компактно изложенные лекции, подготовленные в стиле «приглашенного профессора». Второй том открывается Нобелевской лекцией академика Ж. И. Алферова. В книге представлены полупроводниковые и фотоэлектронные приборы, наноэлектроника, приборы функциональной электроники, вычислительная и микросистемотехника. Книга адресована преподавателям вузов, специалистам в области электроники и студентам — будущим ученым, инженерам и руководителям отечественной электронной промышленности.

Обобщены результаты ведущихся в мире интенсивных исследований в области молекулярной электроники, рассмотрены основные физические свойства и электронное строение молекулярных материалов и углеродных наноструктур, основные принципы создания приборов молекулярной электроники. Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям и специальностям в области техники и технологии при изучении дисциплин "Микроэлектроника", "Микро- и оптоэлектроника", "Наноэлектроника", "Физика полимеров и неупорядоченных диэлектриков", "Физика структур пониженной размерности", "Физика сенсорных материалов и устройств", и может быть также использовано аспирантами, инженерами и научными работниками, специализирующимися в области микро- и наноэлектроники, материаловедения.

Учебное пособие составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом (ГОСом) по специальности высшего профессионального образования «Нанотехнология в электронике». В нем рассматривается система современного высшего технического образования, особенности обучения в вузе, фундаментальные основы инженерной деятельности. Данное пособие знакомит читателя с историческими этапами зарождения наноэлектроники, определяет роль микроэлектроники на современном этапе. Также приведены теоретические основы и особенности наноэлектроники, отражены особенности инструментального и технологического обеспечения ее развития. Рассматриваются достижения нанотехнологии в электронике, перспективы и тенденции ее дальнейшего развития. Пособие предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальности « Нанотехнология в электронике ».

Сборник, посвященный 20-летию Физико-технологического института РАН, включает в себя статьи по актуальным проблемам микро- и наноэлектроники, микро- и наноэлектромеханики и твердотельных квантовых компьютеров. Рассмотрены перспективы реализации полномасштабных квантовых компьютеров на ионных ловушках в твердотельных структурах, проанализирован перенос электрона в одномерных многоямных структурах. Особое внимание уделено важнейшим вопросам физики и моделирования нанотранзисторов (кремниевые в ультратонком кремнии на изоляторе, туннельные, с графеновым каналом и др.). Исследованы межподзонные оптические переходы в структурах с разрывом запрещенной зоны. Представлены статьи по моделированию электромиграционного разрушения тонкопленочных проводников, прочности границы соединенных материалов в зависимости от их микроструктуры и содержания точечных дефектов, моделированию каналов нейтрализации источников пучков быстрых нейтралов, дается обзор плазменных процессов в технологии МЭМС. Для специалистов в области микро- и наноэлектроники.

В учебном пособии излагаются физические и технологические основы наноэлектроники, в том числе принципы функционирования и характеристики наноэлектронных устройств на базе квантово-размерных структур: резонансно-туннельных, одноэлектронных и спинтронных приборов. Рассматриваются особенности квантовых компьютеров, электронных устройств на сверхпроводниках, а также приборов нанобиоэлектроники. Каждая глава снабжена контрольными вопросами и заданиями для самоподготовки. Для студентов технических вузов, аспирантов, преподавателей и практических специалистов в области электроники.

Изложены физические основы полупроводниковых электронных приборов. Рассмотрены основные типы радиокомпонентов, элементы и узлы аналоговых и цифровых микроэлектронных устройств и систем, интегральные схемы высоких степеней интеграции. Показана целесообразность и возможности перехода от классической электроники к наноэлектронике. Проанализированы физические и технологические основы наноэлектроники, особенности наноэлектронных транзисторов, фотоприемников и лазеров, приборов на основе углеродных нанотрубок. Издание предназначено для бакалавров по направлениям подготовки «Электроника и наноэлектроника» и «Радиотехника». Также может быть полезно инженерно-техническим работникам, занимающимся проектированием и эксплуатацией электронной аппаратуры с использованием микроэлектронной и наноэлектронной элементных баз.

Монография посвящена систематическому изложению свойств, методов синтеза и возможностей применения пористого кремния, нанокремния и композитных материалов на их основе. Подробно изложены методы получения нанокристаллического кремния и проведен их сравнительный анализ. Описаны электронные и оптические свойства, современные методы исследования, позволяющие дать характеристику спектральных и структурных свойств этого материала, обладающего уникальными оптическими (поглощение излучения в УФ-области и фотолюминесценция в видимой области спектра) и электрофизическими свойствами. Значительное внимание уделяется различным областям практического применения : в УФ-защитных покрытиях, биоаналитике и солнечной энергетике. Представлены результаты исследований трансформации свойств наночастиц кремния в зависимости от химического состава примесей, появляющихся при синтезе и нахождении наночастиц в атмосфере воздуха. Описаны методы диагностики структуры, состава образующихся примесей и способы направленного модифицирования поверхности наночастиц кремния и функции их распределения по размерам. Монография рекомендуется широкому кругу читателей, интересующихся проблемами создания, исследования и применения наноматериалов, - научным работникам, аспирантам и студентам, специализирующимся в этой увлекательной и интенсивно развивающейся области современной науки.

Первая монография по углеродным нанотрубам. Книга будет интересна химикам, физикам, материаловедам и инженерам, работающим с углеродными материалами, фуллеренами и непосредственно связанными с ними структурами, такими как углеродные наночастицы и неуглеродные фуллерены. Книга написана в ясной и сжатой форме с представлением богатого иллюстративного материала. Она является прекрасным введением в новый мир нанотрубных структур. Монография рассматривает методы приготовления, механизмы роста, технологию и физику структур; нанокапсулы и трубы-нанотесты; механические свойства углеродных нанотруб; искривленные кристаллы, неорганические фулЛерены и наностержни; углеродные луковицы и сфероидальный углерод; перспективные направления исследований в данной области.

Рассмотрены основные направления развития современной электроники, использующей физические эффекты, имеющие место в наноструктурах. Проанализированы пути перехода от микро- к наноэлектронным приборам, приведены описания нанотехнологических процессов, элементов и приборов наноэлектроники и новых материалов, с которыми тесно связано развитие приоритетной области нанонауки и нанотехнологии. Для студентов по направлениям подготовки "Прикладные математика и физика", "Электроника и наноэлектроника".

Монография всеобъемлюще отражает самые последние сведения в области изучения и применения нанотрубок за последние двадцать лет. Приведена информация о методах их получения, структуре, электронных, оптических, механических, магнитных и эмиссионных свойствах. Описаны во многом удивительные изобретения, полученные с помощью этих новых материалов: одноэлектронный, полевой и квантовый нанотранзисторы, химические сенсоры, источники оптического и рентгеновского излучения, логические элементы, ячейки памяти и даже радиоприемник на одной-единственной углеродной нанотрубке. Значительное внимание уделено расчетам электронного строения нанотрубок с помощью метода линеаризованных присоединенных цилиндрических волн. Один из разделов книги посвящен новому направлению в науке — наноэлектромагнетизму. Для научных сотрудников, аспирантов, студентов физико-химических и инженерных специальностей. Некоторые разделы вполне доступны для понимания даже старшеклассниками.

Представлены результаты работ Института физики полупроводников СО РАН по исследованию структуры полупроводниковых систем при различных технологических воздействиях. Рассмотрены дислокационная структура полупроводниковых кристаллов и пленок, атомная структура скоплений точечных дефектов в кремнии и германии, процессы структурных перестроек на ступенчатых поверхностях кремния. Полученные данные используются при разработке технологии создания новых материалов и устройств микро-, опто- и наноэлектроники, микро- и наноструктур для исследования квантовых и одноэлектронных эффектов. Заключительный раздел книги посвящен изложению актуальных проблем развития полупроводниковых нанотехнологий на основе имеющихся достижений в методах молекулярно-лучевой эпитаксии, в создании структур кремний-на-изоляторе и в методах нанолитографии. Представляет интерес для специалистов по полупроводниковому материаловедению и полупроводниковой электронике — научных сотрудников, работников предприятий отрасли, студентов и аспирантов, обучающихся по соответствующим специальностям, в том числе по специальностям «Наноматериалы» и «Нанотехнологии в электронике».

An accessible introduction for electronic engineers, computer scientists and physicists. The overview covers all aspects from underlying technologies to circuits and systems. The challenge of nanoelectronics is not only to manufacture minute structures but also to develop innovative systems for effective integration of the billions of devices. On the system level, various architectures are presented and important features of systems, such as design strategies, processing power, and reliability are discussed. Many specific technologies are presented, including molecular devices, quantum electronic devices, resonant tunnelling devices, single electron devices, superconducting devices, and even devices for DNA and quantum computing. The book also compares these devices with current silicon technologies and discusses limits of electronics and the future of nanosystems.

В монографии представлены результаты работ ИФП СО РАН по развитию нанотехнологии и методов диагностики для создания нового поколения устройств и приборов современной микро- и наноэлектроники. Рассмотрены: технологии молекулярно-лучевой эпитаксии; методы наноструктурирования, позволяющие создавать двух- и трехмерные наноструктуры различных форм и геометрии; современные методы диагностики полупроводниковых наноструктур с атомным разрешением; результаты применения нанотехнологии для изготовления устройств наноэлектроники. Монография представляет интерес для специалистов в области физики полупроводников, физики и химии твердого тела, микро-, наноэлектроники и нанотехнологии.

Рассмотрены теоретические основы и математическое моделирование процессов роста монокристаллов полупроводников из расплава с использованием теории случайных явлений для управления процессом роста бездефектных кристаллов. Представлены результаты математического моделирования равновесия фаз многокомпонентных систем. макро- и микрокинетки парофазной эпитаксии кремния и соединений АIIIBV в хлоридно-гидридном и МОС-гидридном процессах. Рассмотрены актуальные для микроэлектроники технологии получения скрытых проводящих и диэлектрических слоев в кремнии, предложен механизм их фазообразования. Показано, что развитие работ в области органических полупроводников, в том числе с фрактальными кластерами и наночастицами различных элементов в полимерах, позволяет получать материалы с особыми свойствами. С использованием современных основ материаловедения рассмотрены пути сохранения и улучшения эксплуатационных свойств монокристаллического кремния путем его термообработки и легирования. Проведен анализ результатов обработки большой группы материалов и слоев многоуровневых СБИС, на которых методом химико-механической полировки достигнута наноразмерная шероховатость поверхности без дефектов монокристаллической структуры. Книга предназначена для широкого круга научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области получения и исследования материалов микро- и наноэлектроники, для всех работающих в области разработки новых материалов, оптимизации технологических процессов, а также студентов и аспирантов.

В монографии представлены результаты работ ИФП СО РАН по развитию нанотехнологий и методов диагностики для создания нового поколения устройств и приборов современной микро- и наноэлектроники. Рассмотрены: технологии молекулярно-лучевой эпитаксии; методы наноструктурирования, позволяющие создавать двух- и трехмерные наноструктуры различных форм и геометрии; современные методы диагностики полупроводниковых наноструктур с атомным разрешением; результаты применения нанотехнологии для изготовления устройств наноэлектроники. Монография представляет интерес для специалистов в области физики полупроводников, физики и химии твердого тела, микро-, наноэлектроники и нанотехнологии.

Сборник посвящен актуальным проблемам математического моделирования субмикронных технологий и квантовых наноприборов. Основное внимание уделено наиболее важным проблемам, таким как фотолитография, травление и осаждение тонких пленок, электронная литография, надежность соединений и корпусов микросхем, квантовое поведение нанотранзисторов. Отдельно рассмотрены квантовые модели структур с пониженной размерностью, спиновых структур, методы квантовой обработки и передачи информации, в частности квантовой криптографии. Обсуждается возможность построения полномасштабного твердотельного квантового компьютера на ядерных спинах кремния. Для специалистов в области микро- и наноэлектроники, аспирантов и студентов старших курсов соответствующих специальностей.

В книге представлены базовые понятия теории переходной схемотехники, необходимые для разработки новой элементной базы суперкомпьютеров различных типов. Теорию переходной схемотехники, необходимые для разработки новой элементной базы суперкомпьютеров различных типов. Теорию переходной схемотехники отличает новая компонентная концепция синтеза наноструктур, в которой минимальным компонентом для синтеза схем является не транзистор, а материал и переход (связь) между материалами. Приводятся данные экспериментального 2D и 3D моделирования физических и электрических процессов в кремниевых переходных наноструктурах с минимальным топологическим размеров 10-20 нм и сравнительный анализ 4-х типов схемотехник. Книга может быть рекомендована научным работникам, аспирантам и инженерам, специализирующимся в области разработки элементной базы суперкомпьютеров и альтернативных вычислительных систем, а также бакалаврам и магистрам, обучающимся по специальностям "Нанотехнология и микросистемная техника", "Электроника и наноэлектроника", "Вычислительные системы, комплексы и сети".

Подробно рассмотрены фундаментальные физические эффекты и электронные процессы, характерные для наноразмерных структур. Описаны принципы функционирования и типы наноэлектронных приборов для обработки информации. Приведены нанотехнологические подходы, позволяющие формировать приборные структуры наноэлектроники и спинтроники. Наряду с обновленным и расширенным теоретическим материалом предыдущего издания в данное издание включены практические задачи и контрольные вопросы для самопроверки, призванные закрепить изучаемый теоретический материал. Для студентов, магистрантов и аспирантов, профессионально ориентированных на карьеру в области современной электроники и нанотехнологий.

Изложены основные сведения о строении, свойствах, механизмах образования и методах синтеза твердотельных наноструктур. Значительное место в объеме монографии занимают вопросы, связанные с разработкой технологий и оборудования для производства углеродных наноструктурных материалов (нанотрубок и нановолокон), их диагностики и использования в различных отраслях. Предназначена для специалистов различных областей техники и технологий, аспирантов, студентов с целью познакомить с основами синтеза углеродных нанотрубок, направлениями развития аппаратостроения в области производства этих материалов и перспективами создания принципиально новых изделий на основе твердотельных наноструктур.

В книге дан анализ современного состояния и тенденций развития вакуумной микро- и наноэлектроники. Рассмотрены физико-химические основы процесса создания нового класса автоэмиссионных наноструктур на базе на-нопористого анодного оксида алюминия. Приведены результаты исследований их геометрических параметров, элементного состава и эмиссионных характеристик. Представлена принципиально новая интегральная технология создания наноструктурных автоэлектронных микроприборов и систем их межсоединений на основе тонких пленок вентильных металлов и их анодных оксидов. Изложены физические основы процедуры моделирования и расчета характеристик этих микроприборов. Приведены их экспериментальные и расчетные характеристики. Предназначается для научных и инженерно-технических работников, аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области физической электроники, микро- и наноэлектроники.

Монография посвящена рассмотрению проблем и возможностей использования кремния для создания приборов и устройств наноэлектроники и нанофотоники. Даны представления о квантоворазмерных эффектах, возможности их проявления в кремниевых элементах и структурах, а также физических ограничениях. Рассмотрены наиболее перспективные технологические возможности формирования наноразмерных кремниевых структур.

Данная работа является продолжением серии книг издательства «Техносфера» по мировым достижениям в области нанотехнологий. В книге представлены материалы, опубликованные в 2006 - 2008 гг. в журнале «Нано- и микросистемная техника» и сгруппированные по разделам, охватывающим наноматериалы, наноэлектронику, нанодатчики и наноустройства, диагностику наноструктур и наноматериалов, нанобиотехнологию и применение нанотехнологий в медицине. В издании представлены примеры реализации и применения в области технологии формирования наноструктур, методов исследования наноматериалов, метрологическое обеспечение и основы технологии наносистемной техники. По просьбе читателей в книгу введен новый раздел - «Англо-русский терминологический словарь по микро- и наносистемной технике». Сборник представляет интерес для ученых, инженеров и преподавателей высшей школы, аспирантов и студентов, специализирующихся в области нанотехнологий, наноматериалов, наноэлектроники, микро- и наносистемной техники.

В первой части книги излагаются основные вопросы физики твердотельных систем пониженной размерности, последовательно рассматриваются особенности энергетического спектра частиц, транспортных и оптических свойств и процессы переноса частиц в различных квантово-размерных структурах. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников соответствующего профиля, а также для студентов технических университетов.

Нанотехнологии, позволяющие манипулировать веществом на уровне атомов и молекул и обещающие в значительной степени изменить жизнь будущих поколений, становятся ведущим направлением развития общества в XXI столетии. На основе нанотехнологии можно создавать новые материалы, системы и устройства, которые по своим характеристикам значительно превосходят существующий уровень.

Книга посвящена описанию основных физических принципов, структур и методов моделирования, а также тенденций развития современной и перспективной кремниевой наноэлектроники с технологическими нормами менее 100 нм. Для преподавателей и студентов. специализирующихся по направлениям микро- и наноэлектроники, электроники, электронных измерительных систем. Может быть использована в учебном процессе при подготовке учебных курсов "Физические основы наноэлектроники", "Наноэлектронные технологии", "Физика микроэлектронных структур".

Рассмотрены физические принципы работы наиболее распространенных приборов полупроводниковой электроники - биполярных и полевых транзисторов - в их современном модернизированном исполнении на основе гетероструктурных композиций. На их примере дан анализ нового направления электроники - гетероструктурной наноэлектроники. Это часть более масштабного направления, называемого нанотехнологией, и охватывает она разработку полупроводниковых приборов и устройств субмикронных размеров. Книга предназначена для широкого круга научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области разработки новых полупроводниковых микро-и наногетероструктур и приборов на их основе, а также для студентов и аспирантов.

В книге изложены история становления и развития наноэлектроники, физические основы наноструктур и приборов наноэлектроники, физические и микросистемные основы построения элементной базы приборов и устройств направлений развития функциональной электроники (акустоэлектроники, диэлектрической электроники, полупроводниковой электроники, магнитоэлектроники, оптоэлектроники, молекулярной электроники). Пособие содержит контрольные вопросы, задачи с решениями и списки рекомендуемой литературы для углубленного изучения материала. Предназначено для подготовки бакалавров, магистров и специалистов направлений «Электроэнергетика и электротехника», «Электроника и наноэлектроника», «Радиотехника», «Информационные технологии и системы связи», «Конструирование технологии и микросистемная техника».