В настоящее время термином наноэлектроника принято обозначать область электроники, занимающуюся разработкой физических и технологических основ создания интегральных электронных схем с характерными топологическими размерами элементов менее 100 нм. Хотя величина 100 нм достаточно условна, но, тем не менее, для появления специального термина наноэлектроника, кроме чисто формального повода переименовать микроэлектронику при переходе от микрометровых топологических размеров к нанометровым в наноэлектронику, есть целый ряд принципиальных причин, возникших в результате развития физики твердого тела и технологии микроэлектроники в 80-е годы.
Эти причины следующие:
Анализ развития технологии и производств традиционных интегральных схем на Si с полевыми и биполярными транзисторами, в качестве основных активных элементов, показывает, что минимальный топологический размер для этих схем составляет 100 нм будет достигнут в начале следующего века.
Для дальнейшего уменьшения размеров элементов интегральных схем (менее 100 нм) необходима разработка новой элементной базы. Уменьшение размеров полевых и биполярных приборов возможно на основе отличных от кремния материалах, например GaAs, GaN.
Огромные затраты на развитие технологии и разработку приборов себя полностью оправдывают, так как значительно уменьшают стоимость обработки и хранения единицы информации, увеличивают скорость обработки информационных потоков и уменьшают габариты и вес электронной и вычислительной аппаратуры. Это справедливо и для нанометровых размеров.
Открытие новых физических явлений в нанометровых твердотельных структурах, таких как интерференция электронов, создание электронных волноводов, "ноль"-мерных квантовых точках и т.д., позволило определить новые активные элементы интегральных схем, работающих на совершенно новых принципах и начать разработку таких приборов как квантовые и волновые транзисторы.
Возможность с помощью современных технологий микроэлектроники с размерами менее 100 нм. На сегодняшний день, например, минимальные размеры объектов, полученных с помощью электронной литографии, составляют 10 нм.
И наконец, изобретение в 70-х годах сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), позволяющего манипулировать с веществом на атомарном уровне и создавать объекты, составляемые из отдельных атомов. Т.е. сегодня технология перекрыла весь диапазон размеров вплоть до атомарного (примерно 0.1 нм), хотя создание объектов с большими размерами из отдельных атомов представляет достаточно сложную задачу, которую еще предстоит решить. Можно констатировать, что СТМ-технология подходит к проблеме создания нанометровых структур со стороны, противоположной традиционным микроэлектронным технологиям и между ними существует вполне заметный пробел, который еще предстоит заполнить.
Таким образом, под наноэлектроникой рассматривается область электроники, основными задачами которой является:
- разработка физических основ работы активных приборов с нанометровыми размерами, в первую очередь квантовых;
- разработка физических основ технологических процессов;
- разработка самих приборов и технологий их изготовления;
разработка интегральных схем с нанометровыми технологическими размерами и изделий электроники на основе наноэлектронной элементной базы.
Стоит заметить, что нельзя рассматривать нанотехнологию только в качестве раздела наноэлектроники. Нанотехнология применяется не только в наноэлектронике. Можно ввести понятие нано-все-что-угодно, которое включает любые процессы на атомарном и нано-уровне. Это наноматериаловедение, нанобиохимия, наномеханика и т.д.
Кафедра "физики и технологии наноэлектроники" на факультете была организована в 1994 году на базе Института проблем технологи микроэлектроники Российской Академии наук, что расположен в п. Черноголовка Московской области.
Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской Академии наук (ИПТМ РАН) формировался в 1982 -1983 г. г. в составе Института физики твердого тела АН СССР и 1 января 1984 года постановлением Президиума Академии наук СССР получил самостоятельность. Первым директором Института был утвержден член-корреспондент АН СССР Чеслав Васильевич Копецкий, к сожалению безвременно ушедший из жизни в 1988 году. В 1989 году директором был избран доктор физико-математических наук Аристов Виталий Васильевич, с 1997 года член-корреспондент РАН. В настоящее время в ИПТМ РАН работает 420 сотрудников. Коллектив Института стремится продолжать и поддерживать традиции Российской науки!
Основные научные направления Института:
- физические основы технологии формирования многослойных, планарных и самоподдерживающихся структур микро- и наноэлектроники;
- развитие физических основ и разработка методов и аппаратуры для диагностики структур микро- и наноэлектроники;
- физические основы рентгеновской оптики и управления рентгеновским лучом (прецизионное сканирование и модуляция), развитие методов электронной и рентгеновской литографии и микроскопии;
- технологии формирования пленок и их травления;
- электрические и оптические свойства структур нанометровых размеров;
- разработка физико-химических методов получения и анализа материалов высокой чистоты для твердотельной микро- и наноэлектроники.
Научно-исследовательская деятельность ИПТМ РАН осуществляется в рамках:
- фундаментальных, прикладных и перспективных исследований;
- развития технологических процессов;
- создания научных приборов, технологического оборудования, материалов и изделий электронной техники.
За 17 лет учеными института опубликованы 4 монографии, 1390 печатных работы, в том числе 609 в зарубежных научных журналах, сделано 1294 научных доклада, в том числе 617 на международных конференциях; получены 29 патентов и 101 авторское свидетельство на изобретение; защищены 23 докторских и 66 кандидатских диссертации.
Институт является организатором регулярных Международных конференций по растровой электронной микроскопии и Российских конференций по электронной микроскопии.
Контакты:
Адрес: Иститут проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН, 142432, МО, Ногинский р-н, п.Черноголовка
Сайт кафедры: http://phtn.ipmt-hpm.ac.ru
Зав. кафедрой: Аристов Виталий Васильевич (секретарь - Регина Львовна)
професор, д.ф.-м.н., член-корр.РАН
телефон: 962-8074, факс: 962-8047
E-mail: aristov@iptm-hpm.ac.ru
Зам. зав. кафедрой: Попов Владимир Геннадьевич, к.ф.-м.н.
телефон: 8-252-44016, 8-252-44027
E-mail: popov@iptm-hpm.ac.ru
Секретарь: Сироткина Наталья Витальевна
телефон: 8-252-44094
Источник информации: Сайт Факультета физической и квантовой электроники МФТИ