Курс по выбору, 36 часов, форма отчетности: зачет

Лектор: Солдатов Е.С.

Программа курса "Физические основы молекулярной наноэлектроники"

• Предмет рассмотрения и основные понятия. Информационные системы и основные принципы их построения.Физика основных процессов изготовления систем КМОП-технологии. Предельные возможности КМОП - технологии.

• Понятие о наносистемах. Классификация нанообъектов.Возможности преодоления трудностей КМОП-технологии путем использования нанообъектов. Требования к свойствам нанообъектов для построения на их основе систем наноэлектроники

• Виды/типы молекул, строение и основные характеристики молекул. Виды связей атомов внутри молекул, их основные характеристики, влияние на свойства молекул. Поверхность твердого тела, ее характеристики и строение на атомарном уровне, способы изучения. Требования к поверхности твердотельных подложек для нужд наноэлектроники/молекулярной электроники.

• Молекула/наночастица на поверхности твердого тела: свойства, способы связывания молекулы с поверхностью, виды связей, способы теоретического описания, методы экспериментального исследования. Массивы молекул/наночастиц на поверхности твердого тела, способы их создания, свойства и характеристики.

• Упорядочение (одно-, дву-, трех- мерное) таких массивов, его причины, условия, способы. Самоорганизация. Характеристики упорядоченных массивов.

• Электронный транспорт в молекулярных наноструктурах. Перенос электрического заряда в твердых телах, особенности такого переноса в твердотельных наноструктурах, Эффекты локализация в молекулярных наноструктурах, эффект кулоновской блокады, условия наблюдения. Особенности туннельного транспорта в наносистемах, коррелированное туннелирование электронов; требования к параметрам и размерам наносистем. Особенности коррелированного туннелирования электронов в молекулярных системах, возможности использования их в молекулярной наноэлектронике.

• Методы создания и исследования молекулярных одноэлектронных элементов и устройств. Возможности построения информационных наносистем: зарядовые системы; нанооптоэлектронные системы. Основные проблемы построения/изготовления наносистем суб-10 нм масштаба. Различные варианты методик создания систем суб-10 нм масштаба: СТМ-структуры, использование СТМ/АСМ для формирования планарных молекулярных наноструктур, комбинация «металлические электроды – молекула/н-частица». Способы создания молекулярных наноструктур: «разрывные контакты», электрохимический способ, сочетание нанолитографии с встраиванием молекул. Физические основы методов тонкопленочной технологии.

• Различные варианты создания планарных электродов для молекулярных наноструктур на базе тонкопленочной технологии: методика запыления «висящего» зазора, «торцевые» переходы. Явление электромиграции атомов и его использование для создания нанозазоров между электродами Проблемы визуализации предельно узких зазоров (1-5 нм) между электродами молекулярных наноструктур, определение геометрических параметров таких наноструктур. Особенности методик измерения характеристик и параметров молекулярных наносистем. Элементы теории измерений. Методы «встраивания» молекул/наночастиц в систему электродов, проблемы интерфейса. Реализация наносистем на основе н-частиц. Параметры, характеристики таких систем. Реализация н-систем с адресным встраиванием н-частиц. Реализация твердотельных атомных одноэлектронных транзисторов. Реализация атомных одноэлектронных транзисторов в молекулярном исполнении.

• Возможные применения. Возможные информационные устройства суб-10 нм уровня, их ожидаемые параметры, преимущества, перспективы построения с помощью рассмотренных методов.