Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 105
Текст из файла (страница 105)
Под хиральностью онимается угол ориентации графитовой плоскости относительно оси трубки. В зависиости от хиральности однослойная трубка может проявлять свойства графигаолуметалла, не имеющего запрещенной зоны. Нанотрубка может обладать и свойствами элупроводника с шириной запрещенной зоны в пределах 0,01- -О,?О эВ. сли состыковать две нанотрубки, имеющие разную хиральность, то возможно создание — и-перехода. Размер такого перехода составляет несколько нанометров и открывается >зможиость компоновки электронных устройств. современных чипах с помощью ианотрубок возможна реализация ультраплотной мещлизации.
Для этого необходимо научиться приделывать механические контакты к нагтрубкам различной хиральности. Эти контакты не должны содержать дефектов на ато- зрном уровне. тектронные свойства нанотрубок можно целенаправленно менять путем их заполнения гугими веществами. шотрубки обладают высокими эмиссионными характеристиками. При напряжени~ 500 В при комнатной температуре плотность автоэлектранной эмиссии достигает вели- ~к О,! А)см'. г основе углеролных нанотрубок разрабатываются ультратонкие лисплейные панели, по оим паралтетрам превосходящие жидкокристаллические.
гной из особенностей углеродных нанотрубок является высокое значение диамагнитно ой спрггимчивосги. Болыггая отрицательная магнитная восприимчивость нанотрубок мо, обусловлена протеканием электронных токов по окружности нанотрубок. Диаме' гизм усиливается при низких температурах. Однако при применении нанотрубок воз кают слелующие проблемы Во-первых, сущестеуюшис методы получения нанотрубок еют эмпирический характер 1'ехтюлогически они не обработаны и поэтому не позво 75. Ог микро- к нановлектронике лают получить нанотрубки заданного диаметра н длины заданной хиральности.
Во-вторых, для практического использования нанотрубок необходимо также решить ряд проблем, связанных с квантованием электрического и магнитного полей, воплотить идеи создания гетероструктур в однослойной нанотрубке. Контрольные вопросы 1. Что такое нтюэлектроника? 2. Что такое нанотехнология? 3. Что является носителем информационною сигнала в приборах квантовой наноэлекгроники? 4. В чем смысл квантовою ограничения лля электронов проводимости? 5. Что представляет собой явление резонансного туннезирования электронов? 6.
Что прелставляет собой явление однюлскгронного туннелироваиия электронов? 7. Опишите конструкцию транзистора с резонансным туннелированиеч. 8. Опишите конструкцию инверзора на квантовых вснпшях. 9. Опишите конструкцию квантового интерферометра. 10. Что представляют собой одноэлелтронные приборы? 11. Что представляют собой фуллерены? 12. Что такое ианотрубки? Рекомендуемая литература 1. Алексенко А.
!! Основы микросхемотехники. — 3-е изд. — Мз ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, 2003. 2. Алехин А. П. Физико-химические основы субмикронной технологии. — Мз МИФИ, 1996. 3. Драгугюв В. П. Неизвестный И, Г., Гридчин В. А. Основы наноэлектроннкн. — Новосибирск, И яд. 11ГУ, 2000. 4. Кульбачннский В. А. Сэруктуры малой размерности в полупроволииках. — Мз Изд. МГУ, 1998. 5.
Ландау Л, Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. т. 3. — Мз Наука, 1995. 6. Харман М. Полупроводниковые свсрхрешетки. — Мз Мир, 1989. 7. этштсяеапсопбпс!от!те.сот. 8. зсзгмигеяеагс?ьсот?р1сйпапогесЬ. Заключение Начало ХХ! века знаменует логический переход от микроэлектроники к наноэлектроника Из этого вовсе не следует. что микроэлектроники с ее развитой микроэлектронной индустрией не станет, Микроэлектроника останется навсегда, потому как мир без нее уже не может существовать. В наноэлектронике еще предстоит научиться создавать совершенные технологические линии, создавать эффективные приборы. Паразлельно развиваются новые отрасли знаний, такие как наномеханика, наиооптика, нанотехнология, нанометрология, нанолитография, наноэлектродинамика...
По мнению экспертов, ключевым фактором успешного развития страны является интенсивное развитие высоких технологий. Именно микроэлектронная технология и нанотехчология являются самыми передовыми технологиями современности. Квантовая и оптическая электроника Краткая историческая справка 1. Физические основы квантовой электроники 2. Принципы работы лазера 3. Типы лазеров 4. Оптические волноводы 5. Устройства управления световыми потоками б.
Приемники излучения 7. Введение в интегральную оптику 8. Введение в оптоэлектронику 9. Оптические методы обработки информации Краткая историческая справка )~вантовая электроника возникла в середине 50-х годов на стыке квантовой механики и теории излучения, радиофизики н радиоскопии физики твердого тела и физики низких температур, электроники СВЧ и оптики, полупроводниковой н вакуумной электроники. Истоки квантовой электроники восходят к исследованиям А. Эйнштейна, теоретически предсказавшего в 1917 голу существование явления индуцированного излучения. Явления спонтанного и индуцированного излучения он постулировал как вероятностный закон.
Эйнштейн обьединял зти два процесса общим термином "изменение состояний под действием облучения" н счнтшк что: С) индуцированное излучение пропорционально плотности излучения, воздействующего на люлекулу; С) частота излучения молекулы в точности равна частоте воздействующего поля; Н в условиях термодинамнческого равновесия между энергетическим состоянием молекул и полем излучения процессы индуцированного поглощения и индуцированного излучения имеют одинаковую вероятность; С) нндуцированные и вынуждающие излучение кванты света абсолютно тождественны (когерентны). Все зто свидетельствует о безошибочной интуиции Эйнштейна и слабости существующей тогдатеории излучения. Строгая квантово-механическая теория излучения была развита трудами Пауля Дирака лишь в 1927- 1930 гг.
Впервые было доказано, что в элементарном акте излучения индуцированное и вынуждающее излучения обладают одной н той же частотой, одним и тем же состоянием поляризации и распространяются в одном и том же направлении. Другими словами, имеет место абсолютная когерентность вынуждающих и нндуцнрованных квантов света. Дальнейшие усилия исследователей были направлены на поиск в природе явлений индуцированного излучения. для этого необходимо было получить среду с инверсной населенностью уровней нлн, как ее называют, среду с отрицательной температурой.
Такая активная среда позволила бы создать условия преобладания индуцированного излучения над поглощением. При этом квантовые системы (атомы, молекулы, ионы) находились бы в термодинамически неравновесном состоянии, характеризующимся тем, что число частиц, находящихся на более высоком энергетическом уровне, превосходит число частиц, находящихся на более низком уровне. Мысль о существовании сред с нарушением термодинамнческого равновесия или с отрицательной температурой долгое время была спорной. Одним из серьезных экспериментальных вкладов в исслелования, связанные с обнаружением индуцированного излучения, ~ледует считать работы советского физика Валентина Александровича Фабриканта.
Изу"ая оптические свойства газового разряда, он впервые предложил использовать молеку- 504 Часть 111. Квантовая и оптическая электроника ,ярные примеси для избирательного разрушения нижних энергетических уровней путеь« зоударений второго рода. Эта работа лишь в 1965 году. была признана открытием и была гдостоена золотой медали им. С, И.
Вавилова. Зракгически одновременно, в 1950 голу, парижская группа физиков во главе с Лльфре з„м Кастлером разработаэа метод оптической накачки для целей исследования сэруктуры «томов. Десятилетие спустя именно этот метод был использован для образования инверс «ой населенности активной среды лазеров. А в то время ни Кастлер, ни кто-либо другой «е связывали его со способом обнаружения и формирования индуцированного излучении дцдуцировацное излучение впервые наблюдали американские физики Эдвард Милс Пар.
;ел и Роберт Вивиан Паунд, которые осуществили инверсию в кристалле фтористого ли. гия путем быстрого изменения направления приложенного статистического магнитного золя, <а«авось бы, все эти работы должны были привести к созданию приборов квантовой «лектроники. Однако этого не произошло. Квантовая электроника не родилась в оп~ике, .де все источники света по своей природе являются квантовыми. До появления квантовой ~лектрон««ки все оптические источники из:«учали некогерентные и немонохроматические ;олебания.
Отсутствовали в оптике и когерентные усилители, монохроматические гене«аторы. 1 то же время в радиофизике сушествова«и методы н концепции, позволяющие генериро,ать монохроматические колебания, усиливать их. В пятидесятые годы возникла радиопвкн«росноння — отрасль науки, изучающая спектры молекул, атомов, ионов, попадаю«««х в диапазон сверхвысоких частот.
Бурное развитие радиоспектроскопин было связано интенсивным развитием техники сантиметровых волн. В радиоднапазоне возбужденных ~омов гораздо больше, спонтанное излучение слабее, чем в оптике, а индуцированное злучение непосредственно определяет величину эффектов, наблюдаемых в радиоспекроскопических экспериментах. 'уществующие методы генерирования н усиления монохроматическнх колебаний в раиодиапазоне не позволили существенно продвинуться в миллиметровый и инфракрасый диапазоны частот. Причиной тому были слишком малые размеры резонаторов генеирующнх систем, конструирование которых было весьма затруднительно. Качественный «ачок от старой оптической и инфракрасной спектроскопии к радиоспектроскопни прил к постановке задачи по созданию генераторов когерентного излучения в оптическом иапазоне, связанной с новым физическим явлением — — вынунгденльм«и«луче«л«ем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
