Наноэлектроника. Элементы, приборы, устройства: учебное пособие

Description

В учебном пособии излагаются физические и технологические основы наноэлектроники, в том числе принципы функционирования и характеристики наноэлектронных устройств на базе квантово-размерных структур: резонансно-туннельных, одноэлектронных и спинтронных приборов. Рассматриваются особенности квантовых компьютеров, электронных устройств на сверхпроводниках, а также приборов нанобиоэлектроники. Каждая глава снабжена контрольными вопросами и заданиями для самоподготовки. Для студентов технических вузов, аспирантов, преподавателей и практических специалистов в области электроники. Оглавление Введение Раздел 1. Физические и технологические основы наноэлектроники Глава 1. Теоретические основы наноэлектроники 1.1. Основные положения квантовой механики, используемые в наноэлектронике 1.2. Момент импульса и спин 1.3. Магнитный резонанс 1.4. Туннельный переход через потенциальный барьер 1.5. Квантовые потенциальные ямы 1.6. Интерференционные эффекты в наноструктурах 1.7. Элементы зонной теории и транспортные явления в наноразмерных структурах 1.8. Сверхрешетки 1.9. Плотность энергетических состояний в низкоразмерных структурах 1.10. Одноэлектроника 1.11. Физические основы спинтроники Контрольные вопросы и задания Глава 2. Физические свойства наноструктур и наноструктурированных материалов 2.1. Классификация низкоразмерных структур и наноматериалов 2.2. Свойства двумерных структур 2.3. Свойства одномерных структур и материалов 2.4. Свойства углеродных наноструктур 2.5. Свойства наночастиц и материалов с наночастицами Контрольные вопросы и задания Глава 3. Технология создания наноматериалов и наноструктур и методы их диагностики 3.1. Методы диагностики нанообъектов 3.2. Эпитаксиальные методы создания тонких пленок и гетероструктур 3.3. Технология создания квантовых точек и нитей 3.4. Основные технологические методы создании углеродных наноматериалов 3.5. Методы зондового сканирования 3.6. Нанолитография Контрольные вопросы и задания Раздел 2. Наноэлектронные приборы Глава 4. Полупроводниковые гомо- и гетероструктуры и приборы на их основе 4.1. Электрические гомо- и гетеропереходы 4.2. Туннельные диоды 4.3. Биполярные транзисторы 4.4. Полевые транзисторы Контрольные вопросы и задания Глава 5. Наноэлектронные приборы на основе квантово-размерных структур 5.1. Резонансно-туннельные приборы 5.2. Одноэлектронные приборы 5.3. Спинтронные приборы 5.4. Полупроводниковые фотоприборы 5.5. Полупроводниковые инжекционные лазеры и светодиоды Контрольные вопросы и задания Глава 6. Базовые логические элементы квантовых компьютеров 6.1. Общие сведения о квантовых компьютерах 6.2. Базовые элементы полупроводникового кремниевого квантового компьютера на основе ядерно-магнитного резо-нанса 6.3. Базовые элементы для квантовых компьютеров на квантовых точках 6.4. Логические элементы квантовых компьютеров на сверхпроводниках Контрольные вопросы и задания Глава 7. Сверхпроводимость и электронные устройства на сверхпроводниках 7.1. Основные свойства сверхпроводящего состояния 7.2. Сверхпроводники 1-го и 2-го рода 7.3. Джозефсоновские переходы и их модели 7.4. Аналоговые сверхпроводниковые устройства 7.5. Криотроны, логические элементы и элементы памяти на джозефсоновских переходах 7.6. Электронные устройства, использующие ВТСП Контрольные вопросы и задания Глава 8. Нанобиоэлектроника 8.1. Общие положения и термины 8.2. Электропроводные свойства ДНК 8.3. Приборы на основе биоэлектроники 8.4. Конечный биоавтомат Шапиро Контрольные вопросы и задания Литература