Вперед к молекулярной электронике

Повышение квалификации

Общий анализ тенденций развития микроэлектроники свидетельствует, что полупроводниковая технология с характерными размерами элементов порядка микрометра фактически "выработала свои ресурсы" и необходим переход к меньшим масштабам. В настоящее время основной интерес ученых сконцентрирован на проблемах физики наноструктур и технологии создания квантовых приборов на их основе.

Разрабатываются технологии создания квантовых ям, проволок и точек с характерным размером – десятки нанометров. Основная тенденция, которая отчетливо проявилась в последние годы, – это использование явления самосборки для создания наноразмерных квантовых структур (термин "самосборка" ранее использовался только для молекулярных систем). Препятствием на пути широкого применения приборов, основанных на одноэлектронных явлениях, остается сверхнизкая рабочая температура ~ 100 мК даже при рекордно малых размерах приборов. В то же время теоретически рабочая температура может быть нормальной при размерах приборов ~ 1 нм, т.е. при размерах средней молекулы.

В некоторых группах за рубежом в течение последних лет неоднократно наблюдался эффект одноэлектронного коррелированного туннелирования при нормальной температуре. Туннельные системы формировались либо из неупорядоченных наногранул металла, либо из хаотически разбросанных слабо закрепленных молекул, что приводило к невоспроизводимости характеристик и к неустранимой неопределенности в трактовке результатов.

Проблема закрепления молекул на подложке для получения воспроизводимых результатов оказалась чрезвычайно актуальной. Результаты исследований снимают последние сомнения в том, что построение молекулярных электронных систем, устройств на основе одноэлектроники – это вполне достижимая реальность. Авторы получили патентный приоритет на разработанные молекулярные туннельные одноэлектронные приборы и способы их создания. Проведен цикл экспериментальных исследований, в результате которых впервые реализован молекулярный одноэлектронный транзистор, работающий при нормальной температуре.

Резюмируя приведенную выше информацию, можно сделать следующие основные выводы:

·   в настоящее время имевшиеся в научной литературе рассуждения об использовании одиночных молекул в качестве ключевых элементов получили свое экспериментальное подтверждение;

·   однако и сейчас, и в ближайшее время трудно представить использование одиночных молекул в качестве элемента электронного устройства, но можно говорить об использовании специфических внутримолекулярных (квантовых) эффектов, имеющих макроскопическое проявление;

·   по мнению многих экспертов, в том числе и зарубежных, наноэлектроника в ближайшее десятилетие не выйдет на создание чипов с многомиллионным числом элементов, а в лучшем случае ограничится выпуском одиночных устройств с уникальными параметрами. Подобная ситуация уже сложилась с производством диодов Гана и СКВИД-элементов (криогенная электроника), на которые возлагались очень большие надежды при создании компьютеров нового поколения.

По нашему мнению, в настоящее время может идти речь о развитии функциональной молекулярной электроники. Стратегическим моментом предлагаемого подхода является концентрация усилий не на уменьшение топологического размера элемента, а на увеличение его функциональных возможностей.

Таким образом, альтернативным направлением развития микроэлектроники является функциональная молекулярная электроника. Термин "молекулярная электроника" некоторыми физиками и технологами рассматривается как часть наноэлектроники. Данный подход основывается только на учете размеров молекул, имеющих характерный размер, и не учитывает специфических особенностей проявления квантовых эффектов в молекулярных системах.

http://www.microsystems.ru/files/publ/31.htm

 


 Информационный партнер:  Мариупольский радиоклуб Маррад