Нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники, Мартинес-Дуарт Д.М., Мартин-Палма Р.Д., Агулло-Руеда Ф., 2009

Нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники, Мартинес-Дуарт Дж.М., Мартин-Палма Р.Дж., Агулло-Руеда Ф., 2009.
 
  В данной книге подробно описаны основные физические концепции, связанные с нанонаукой и нанотехнологиями, и возможности создания на их основе микроэлектронных и оптоэлектронных приборов нового поколения.
В настоящее время издается много книг по новейшим разделам нанонауки, но почти отсутствуют учебники и пособия для студентов-старшекурсников и аспирантов, связанных с нанонаукой. Предлагаемая книга восполняет этот пробел, так как представляет собой ценное учебное и справочное пособие для студентов, специализирующихся в физике, материаловедении и некоторых других технических дисциплинах. Кроме того, книга может представить интерес для ученых и инженеров-практиков, желающих глубже понять принципы нанонауки и нанотехнологии.




Основные тенденции развития нано- и оптоэлектроники.
Эволюция микроэлектронных приборов определяется многими факторами, но важнейшими из них выступают требования к постоянному росту объема памяти интегральных схем и скорости передачи информации, повышение эффективности оптической связи и др. Этим требованиям удовлетворяют электронные приборы с повышенным быстродействием и уменьшенными размерами, как в случае кремниевых интегральных схем, в частности, динамических ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, DRAM). На рис. 1.1 показано уменьшение критических размеров распространенных МОП-транзисторов (и соответственно, плотности записи на них, измеряемой в числе битов на чип) за период с 1970 до 2000 годов, а также предполагаемая экспертами эволюция таких схем на ближайшие двадцать лет. Например, в настоящее время характерные размеры элементов L стандартных DRAM-чипов на 256 Мбит (содержащих в себе около 109 транзисторов) составляют примерно 100 нм. В структурах с такими размерами описание процессов переноса носителей заряда ещё может рассматриваться в рамках классической теории, однако это рассмотрение уже явно находится на самой «границе» проявления квантовых эффектов. Поэтому исследователи должны вводить какие-то новые представления о квантовых процессах переноса (quantum transport), что и обсуждается в разделе 1.8. В настоящее время предполагается, что современная кремниевая технология будет использоваться до размеров элементов L ~ 10 нм, но ниже этого предела должны быть созданы транзисторы, основанные на новых принципах (одноэлектронные транзисторы, приборы с резонансным туннелированием и т. п.). Новейшие приборы такого типа (и их теория, основанная на принципах мезоскопической и квантовой физики) рассматриваются в главе 9. Интересно отметить, что квантовые эффекты в полупроводниках АIIIВV, т. е. полупроводниковых соединениях, состоящих из элементов III и V групп, иногда проявляются и при больших размерах структур вследствие уменьшения эффективной массы электронов и соответствующего увеличения длины волны де Бройля (раздел 1.3).

Современная промышленность, средства связи, коммуникационные информации, военная и космическая техника постоянно совершенствуются, поэтому можно с уверенностью предсказать, что в близком будущем микроэлектронику в науке и промышленности сменит наноэлектроника, с характерными размерами элементов электронных приборов около 10 нм. Несмотря на поразительные достижения в области изготовления полупроводниковых приборов и развития технологии в течение последнего десятилетия, прогресс в развитии новых систем архитектуры, позволяющих объединять работу миллиардов транзисторов, пока не соответствует развитию технологии. В этой связи в настоящее время разрабатываются новые архитектурные решения для параллельной обработки данных и т. п.

СОДЕРЖАНИЕ.
Предисловие.
Структура книги.
Глава 1. Мезоскопическая физика и нанотехнолоrии.
1.1. Содержание книги.
1.2. Основные тенденции развития нано- и оптоэлектроники.
1.3. Характеристические длины в мезоскопических системах.
1.4. Квантово-механическая когерентность.
1.5. Квантовые ямы, проволоки и точки.
1.6. Плотность состояний и размерность системы.
1.7. Полупроводниковые гетероструктуры.  
1.8. Квантовые процессы переноса.
Литература.
Дополнительная литература.
Задачи и упражнения.  
Глава 2. Введение в физику твердого тела.
2.1. Введение.
2.2. Краткие сведения из квантовой механики.  
2.2.1. Корпускулярно-волновой дуализм и принцип Гейзенберга.
2.2.2. Уравнение Шрёдингера
2.2.3. Распределения Ферми - Дирака и Бозе - Эйнштейна.
2.2.4. Методы теории возмущений.
2.3. Модель свободных электронов в твердых телах. Функция плотности состояний.
2.4. Теорема Блоха.
2.5. Электроны в кристаллических твердых телах.
2.5.1. Модель почти свободных электронов.
2.5.2. Приближение сильной связи.
2.6. Динамика электронов в энергетических зонах.
2.6.1. Уравнение движения.
2.6.2. Эффективная масса.
2.6.3. Дырки.
2.7. Колебания решетки.  
2.7.1. Одномерная решетка.
2.7.2. Трехмерная решетка.
2.8. Фононы.
Литература.
Дополнительная литература.
Задачи и упражнения.
Глава З. Общие сведения из физики полупроводников.
3.1. Введение.  
3.2. Энергетические зоны электронов в типичных полупроводниках.  
3.3. Собственные и примесные полупроводники.
3.4. Концентрации электронов и дырок в полупроводниках.
3.5. Элементарные процессы переноса в полупроводниках.
3.5.1. Движение носителей заряда в электрическом поле. Подвижность зарядов.
3.5.2. Диффузионная проводимость.
3.5.3. Уравнения непрерывности. Время жизни носителей и длина диффузии.
3.6. Вырожденные полупроводники.
3.7. Оптические свойства полупроводников.
3.7.1. Оптические процессы в полупроводниках.
3.7.2. Межзонное поглощение.
3.7.3. Экситонные эффекты.
3.7.4. Спектр излучения.
3.7.5. Стимулированное излучение.
Литература.
Дополнительная литература.
Задачи и упражнения.
Глава 4. Физика полупроводников с пониженной размерностью.
4.1. Введение.
4.2. Основные характеристики двумерных полупроводниковых наноструктур.
4.3. Прямоугольная потенциальная яма конечной глубины.
4.4. Параболическая и треугольная квантовые ямы.
4.4.1. Параболическая потенциальная яма.
4.4.2. Треугольная потенциальная яма.
4.5. Квантовые проволоки.
4.6. Квантовые точки.
4.7. Напряженные слои.
4.8. Влияние напряжений на валентную зону.
4.9. Зонная структура в квантовых ямах.
4.10. Экситонные эффекты в квантовых ямах.
Литература.
Дополнительная литература.
Задачи и упражнения.
Глава 5. Полупроводниковые квантовые наноструктуры и сверхрешетки.
5.1. Введение.
5.2. Структуры полевых МОП-транзисторов (MOSFET).
5.3. Гетеропереходы.
5.3.1. Гетеропереходы с модулированным легированием.
5.3.2. Напряженные гетероструктуры на основе SiGe.
5.4. Квантовые ямы.
5.4.1. Модулированно-легированные квантовые ямы.
5.4.2. Множественные квантовые ямы (MQW).
5.5. Сверхрешетки.
5.5.1. Концепция сверхрешеток
5.5.2. Модель сверхрешетки Кронига — Пенни. Расщепление зон.
5.5.3. Приближение сильной связи в теории сверхрешеток.
5.5.4. Сверхрешетки типа nipi.
Литература.
Дополнительная литература.
Задачи и упражнения.
Глава 6. Процессы переноса в наноструктурах в электрических полях.
6.1. Введение.
6.2. Продольный перенос.
6.2.1. Механизмы рассеяния электронов.
6.2.2. Экспериментальные данные по продольному переносу.
6.2.3. Продольный перенос горячих электронов.
6.3. Поперечный перенос.
6.3.1. Резонансное туннелирование.
6.3.2. Влияние поперечных электрических полей на свойства сверхрешеток.
6.4. Квантовый перенос в наноструктурах.
6.4.1. Квантовая проводимость. Формула Ландауэра.
6.4.2. Формула Ландауэра — Бюттикера для квантового переноса в многозондовых структурах.
6.4.3. Кулоновская блокада.
Литература.
Дополнительная литература.
Задачи и упражнения.
Глава 7. Перенос в магнитных полях и квантовый эффект Холла.
7.1. Введение.
7.2. Воздействие магнитного поля на кристаллы.
7.3. Поведение систем пониженной размерности в магнитных полях.
7.4. Плотность состояний двумерных систем в магнитных полях.
7.5. Эффект Аронова — Бома.
7.6. Эффект Шубникова — де Гааза.
7.7. Квантовый эффект Холла.
7.7.1. Экспериментальные данные и элементарная теория целочисленного квантового эффекта Холла (IQHE).
7.7.2. Краевые состояния и IQHE.
7.7.3. Протяженные и локализованные состояния.
7.7.4. Использование квантового эффекта Холла (IQHE) в метрологии.
7.7.5. Дробный квантовый эффект Холла (FQHE).
Литература.
Дополнительная литература.
Задачи и упражнения.
Глава 8. Оптические и электрооптические процессы в квантовых гетероструктурах.
8.1. Введение
8.2. Оптические свойства квантовых ям и сверхрешеток.
8.3. Оптические характеристики квантовых точек и нанокристаллов.
8.3.1. Методы выращивания кристаллов. Самоорганизация квантовых точек.
8.3.2. Оптические свойства
8.4. Электрооптивеские эффекты в квантовых точках. Эффект квантово-размерный Штарка.
8.5. Электрооптические эффекты в сверхрешетках. Лестницы Штарка и осцилляции Блоха.
Литература.
Дополнительная литература.
Задачи и упражнения.
Глава 9. Электронные приборы на наноструктурах.
9.1. Введение
9.2. Модуляционно-легированные полевые транзисторы (MODFET).
9.3. Биполярные транзисторы на гетеропереходах.
9.4. Резонансный туннельный эффект.
9.5. Транзисторы на горячих электронах.
9.6. Транзисторы с резонансным туннелированием.
9.7. Одноэлектронные транзисторы Литература.
Дополнительная литература.
Задачи и упражнения.
Глава 10. Оптоэлектронные устройства на основе наноструктур.
10.1. Введение.
10.2. Лазеры на полупроводниковых гетероструктурах.
10.3. Лазеры на полупроводниковых квантовых ямах.
10.4. Поверхностные лазеры с вертикальным резонатором (VCSEL).
10.5. Лазеры на напряженных структурах с квантовыми ямами.
10.6. Лазеры на квантовых точках.
10.7. Фотодетекторы на квантовых ямах и сверхрешетках.
10.7.1. Фотодетекторы на подзонах квантовых ям.
10.7.2. Лавинные фотодетекторы на сверхрешетках.
10.8. Модуляторы на квантовых ямах Литература.
Дополнительная литература.
Задачи и упражнения.
Дополнение. Метрологический и стандартизационный базис нанотехнологий.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники, Мартинес-Дуарт Д.М., Мартин-Палма Р.Д., Агулло-Руеда Ф., 2009 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по нанотехнологии :: нанотехнология :: Мартинес-Дуарт :: Мартин-Палма :: Агулло-Руеда