纳米电子／光电子器件概述
发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:456
程开富 |
(中国电子科技集团公司第44研究所，重庆 40060) |
| 摘要：本文主要概述了纳米电子／光电子器件的分类，并提出发展纳米电子／光电子器件的几点建议。 关键词：纳米电子学；纳米电子器件；纳米光电子器件 中图分类号：tnl5 文献标识码：a 1引言
纳米技术是一门在0.1~100μm尺度空间内，对电子、原子和分子的运动规律和特性进行研究并加以应用的高科技学科，它的目标是用单原子、分子制造具有特定功能的产品。国内外科技界已普遍认为纳米技术已成为当今研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要的研究对象。纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革，它不仅将促使人类认识的革命，而且将引发一场新的工业革命。
纳米技术是20世纪末期崛起的崭新科学技术领域，是一个全新的高科技学科群，它包括纳米电子学、纳米光电子学、纳米光子学、纳米物理学、纳米光学、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、纳米医学、纳米显微学、纳米信息技术、纳米环境工程和纳米制造等。是一门基础研究与应用探索相互融合的新兴技术。
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功能提高百万倍以上，实现了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，可以制成纳米电子／光电子器件、分子器件、纳米电子机械系统、纳米光电子机械系统、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／光电子学将成为21世纪信息时代的关键科学技术。 2纳米器件分类
自从纳米技术、信息技术、材料科学技术和生物技术被列为21世纪的四大科学技术以来，在国际和国内出现了一个纳米技术研究和开发的热潮。尤其在国内?quot;纳米"变成了最热的名词之一，变成了人们谈论的热门话题之一。但在纳米"热"潮的同时，也出现了对纳米概念的某些误解和"泛"用纳米以及伪纳米产品的出现。针对这种情况，白春礼院士及时地提出"全面理解内涵促进健康发展"的发展方针，指出对纳米器件，尤其是纳米电子器件的认识和大力发展纳米电子器件研究是一个非常重要的问题[1]。例如：什么是纳米电子器件?什么是纳米光电子器件?纳米电子／光电子器件如何分类?纳米电子／光电子器件在纳米技术中处于什么地位?在纳米技术发展中应该注意哪些问题?等等。有关纳米电子器件的分类方法等问题，在国际上和国内学术界存在着不同的看法，本文的目的就是试图回答以上问题，概述纳米电子器件和纳米光电子器件，使读者有一个全面正确的认识。 纳米器件(即纳米电子器件[2]，和纳米光电子器件[3])可以被认为是利用纳米级加工和制备技术，如①外延技术；金属有机化学汽相淀积(mocvd)技术、分子束外延(mbe)技术、原子层外延(aee)、化学束外延(be)；②光刻技术：电子束(eb)光刻技术、纳米光刻技术、电子束刻蚀、聚焦离子束刻蚀等；③微细加工技术：扫描控针显微镜(spm)的应用研究、纳米材料制备方法(自组装生长、分子合成)等设计制备的具有纳米级(1nm~100nmc尺度以及具有一定功能的器件。
基于目前的发展和对未来的预测，如果将主要纳米电子器件进一步分类，纳米cmos器件主要有：绝缘层上硅mosfet即(soi-mosfet)、硅-锗异质结mosfet、低温mosfet、双极mosfet、本征硅沟道隧道型mosfet等；量子效应器件包括：量子干涉器件、量子点器件和谐振隧道器件，而谐振隧道器件又包括：横向谐振遂道器件、谐振隧道晶体管(rtt)，谐振隧道场效应晶体管(rteet)、双极量子谐振隧道晶体管(biquartt)、谐振隧道热电子晶体管(rhet)、纵向谐振隧道器件和隧道势垒调制晶体管等；单电子器件主要包括：单电子箱、电容耦合和电阻耦合单电子晶体管、单电子神经网络晶体管、单电子结阵列、单电子泵浦、单电子陷阱和单电子旋转门第单原子器件和单分子器件包括：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。纳米传感器将包括：量子隧道传感器和纳米生物传感器；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纳米存储器包括：超高容量纳米存储器、超高密度数据存储器、隧道型静态随机存储器、单电子硅基mos存储器、单电子存储器、单电子量子存储器；纳米cmos混合电路包括：纳米cmos电路和ⅲ-v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
程开富 | (中国电子科技集团公司第44研究所，重庆 40060) | | 摘要：本文主要概述了纳米电子／光电子器件的分类，并提出发展纳米电子／光电子器件的几点建议。 关键词：纳米电子学；纳米电子器件；纳米光电子器件 中图分类号：tnl5 文献标识码：a 1引言
纳米技术是一门在0.1~100μm尺度空间内，对电子、原子和分子的运动规律和特性进行研究并加以应用的高科技学科，它的目标是用单原子、分子制造具有特定功能的产品。国内外科技界已普遍认为纳米技术已成为当今研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要的研究对象。纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革，它不仅将促使人类认识的革命，而且将引发一场新的工业革命。
纳米技术是20世纪末期崛起的崭新科学技术领域，是一个全新的高科技学科群，它包括纳米电子学、纳米光电子学、纳米光子学、纳米物理学、纳米光学、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、纳米医学、纳米显微学、纳米信息技术、纳米环境工程和纳米制造等。是一门基础研究与应用探索相互融合的新兴技术。
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功能提高百万倍以上，实现了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，可以制成纳米电子／光电子器件、分子器件、纳米电子机械系统、纳米光电子机械系统、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／光电子学将成为21世纪信息时代的关键科学技术。 2纳米器件分类
自从纳米技术、信息技术、材料科学技术和生物技术被列为21世纪的四大科学技术以来，在国际和国内出现了一个纳米技术研究和开发的热潮。尤其在国内?quot;纳米"变成了最热的名词之一，变成了人们谈论的热门话题之一。但在纳米"热"潮的同时，也出现了对纳米概念的某些误解和"泛"用纳米以及伪纳米产品的出现。针对这种情况，白春礼院士及时地提出"全面理解内涵促进健康发展"的发展方针，指出对纳米器件，尤其是纳米电子器件的认识和大力发展纳米电子器件研究是一个非常重要的问题[1]。例如：什么是纳米电子器件?什么是纳米光电子器件?纳米电子／光电子器件如何分类?纳米电子／光电子器件在纳米技术中处于什么地位?在纳米技术发展中应该注意哪些问题?等等。有关纳米电子器件的分类方法等问题，在国际上和国内学术界存在着不同的看法，本文的目的就是试图回答以上问题，概述纳米电子器件和纳米光电子器件，使读者有一个全面正确的认识。 纳米器件(即纳米电子器件[2]，和纳米光电子器件[3])可以被认为是利用纳米级加工和制备技术，如①外延技术；金属有机化学汽相淀积(mocvd)技术、分子束外延(mbe)技术、原子层外延(aee)、化学束外延(be)；②光刻技术：电子束(eb)光刻技术、纳米光刻技术、电子束刻蚀、聚焦离子束刻蚀等；③微细加工技术：扫描控针显微镜(spm)的应用研究、纳米材料制备方法(自组装生长、分子合成)等设计制备的具有纳米级(1nm~100nmc尺度以及具有一定功能的器件。
基于目前的发展和对未来的预测，如果将主要纳米电子器件进一步分类，纳米cmos器件主要有：绝缘层上硅mosfet即(soi-mosfet)、硅-锗异质结mosfet、低温mosfet、双极mosfet、本征硅沟道隧道型mosfet等；量子效应器件包括：量子干涉器件、量子点器件和谐振隧道器件，而谐振隧道器件又包括：横向谐振遂道器件、谐振隧道晶体管(rtt)，谐振隧道场效应晶体管(rteet)、双极量子谐振隧道晶体管(biquartt)、谐振隧道热电子晶体管(rhet)、纵向谐振隧道器件和隧道势垒调制晶体管等；单电子器件主要包括：单电子箱、电容耦合和电阻耦合单电子晶体管、单电子神经网络晶体管、单电子结阵列、单电子泵浦、单电子陷阱和单电子旋转门第单原子器件和单分子器件包括：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。纳米传感器将包括：量子隧道传感器和纳米生物传感器；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纳米存储器包括：超高容量纳米存储器、超高密度数据存储器、隧道型静态随机存储器、单电子硅基mos存储器、单电子存储器、单电子量子存储器；纳米cmos混合电路包括：纳米cmos电路和ⅲ-v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
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