🗊Презентация Наноэлектроника. Программы по нанотехнологиям

Лекция 1 Наноэлектроника

Введение.

Технологические уклады в экономике По теории Н.Кондратьева о больших волнах в экономике развитие мировой экономики определяется новыми технологическими укладами, состоящими из 3-х этапов: Научного (10-15 лет), Создание образца (10-15 лет); Проникновение уклада в мировую экономику (10-15 лет) К основным укладам нашего времени относится: IV-технологический уклад (1940-1980 гг.)- массовое производство автомобилей, самолетов, тяжелое машиностроение, большая химия V-технологический уклад (1980-2020 гг.)- компьютеры, электроника, телекоммуникации, малотоннажная химия VI-технологический уклад (2010-2050) – нанотехнологии, биотехнологии, проектирование живого, робототехника, медицина.

Программы по нанотехнологиям 1. Рамочная программа (FP) Европейского Союза (начата в 1997 г.) На период 2007-2013 гг. в рамках FP-7 выделено 73 млрд. Евро 2. Национальная нанотехнологическая инициатива (США с 2001 г.) ежегодно финансируется более 4 млрд. долларов 3. Программа НАН Украины «Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии» (с 2003 г.) – финансирование 8,5 млн. грн. ежегодно 4. Программа «Индустрия наносистем и материалов» (Россия, 2008 г.) Курчатовский институт выделено ежегодно 300 млн. долларов 5. Программа создания Наукограда (под Москвой) – 2 млрд. Долларов Суммарно ежегодно на планете выделяется более 10 млрд. долларов в год на исследования и разработки в области нанотехнологий.

Иерархия форм материи Материальный (вещественный) мир - многоуровневая система стабильных материальных образований различных размеров: Физический вакуум (кварки, гравитоны) Элементарные частицы, атомы Макроскопическое состояние вещества Планеты и солнечные системы Галактики и их образование Существуют промежуточные переходные состояния между стабильными уровнями (например, наномир)

Наномир Макроскопический объект является 3-х мерным, т.е. во всех трех измерениях (х, y, z) имеет макроскопические величины. Промежуточное состояние между состоянием изолированных атомов или молекул и состоянием объемного твердого тела - нанообъекты Особенность состояния нанообъектов обусловлена: образованием размерных эффектов, когда размер нанообразования соизмерим с характерным размером физического явления (l, λ, ξ, Δ); большой величиной отношения количества поверхностных атомов к количеству атомов, содержащихся в объеме

Нанообъекты Нанообъекты имеют в одном, двух или трех измерениях нанометровые размеры и соответственно называются: Двумерные (квантовые ямы, КЯ)-пластины с наномерной толщиной d (например, d≤ λв), двумерный электронный газ Одномерные (квантовые нити, КН)- нити, наноразмерной толщиной, одномерный электронный газ Нульмерные (квантовые точки, КТ)-образования, которые по x, y, z имеют наноразмерную величину. Квантовые точки содержат от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч атомов, дискретный энергетический спектр электронов. Их называют сверхатомами (электроны) или сверхантиатомами (дырки). КТ могут быть в виде наночастиц, фуллеренов, нанотрубок, эпитаксиальных островков

Нанонауки, нанотехнологии, наноинженерия Изучение нанообъектов и нанообразований осуществляется нанонауками: нанофизика, нанохимия, нанобиология, наноматериаловедение, нанометрология Получение их осуществляется нанотехнологиями: основанными на измельчении макроскопических материалов и на процессах самосборки из атомов и молекул. Применение их осуществляется наноинженерией: электроникой, приборостроением, фармокологией.

Основные вехи становления нанофизики 1937 г. Фрерих показал, что металлические наночастицы имеют особые термодинамические свойства 1962 г. Л. Келдыш предложил создание искусственных латеральных сверхрешетки 1966 г. экспериментальные работы в США и СССР по квантово-размерным эффектам в наноразмерных металлических и полупроводниковых слоях 1970 г. Л. Эзаки и Цу предложили выращивать сверхрешетки методом МВЕ 1971 Ж. Алферов вырастил сверхрешетку в газотранспортном процессе

1971 Ж. Алферов, Ю. Жиляев вырастили сверхрешетку в газотранспортном процессе 1971 Ж. Алферов, Ю. Жиляев вырастили сверхрешетку в газотранспортном процессе 1980 г. Клитцинг экспериментально открыл на КЯ целочисленный квантовый эффект Холла (Нобелевская премия 1985 г.) 1982 г. Тсуи, Штермер, Госсард открыли на КЯ дробный квантовый эффект Холла (Нобелевская премия 1988 г.) 1982 г. Екимов опубликовал работу по получению квантовых точек в CdSe 1991 г. Кенихем получил пористый кремний 1993 г. получены фуллерены (Нобелевская премия 1997 г.)