Supplementary text

Text 4

Text 3

Text 2

Text 1

Texts for rendering in English

Наноэлектроника является новой областью нау­ки и техники, формирующейся сегодня на основе последних достижений физики твердого тела, кван­товой электроники, физической химии и техноло­гии полупроводниковой электроники. Ее содержа­ние определяется необходимостью установления фундаментальных закономерностей, определяю­щих физико-химические особенности формирова­ния наноразмерных структур (структур с размером от единиц до десятков нанометров, 1 нм = 10~⁹м), их электронные и оптические свойства. Исследования в области наноэлектроники важны для разработки новых принципов, а вместе с ними и нового поко­ления сверхминиатюрных супербыстродействую­щих систем обработки информации.

С позиций квантовой механики электрон может быть представлен волной, описываемой соответст­вующей волновой функцией. Распространение этой волны в наноразмерных твердотельных структурах контролируется эффектами, связанными с кванто­вым ограничением, интерференцией и возможнос­тью туннелирования через потенциальные барьеры. Волна, соответствующая свободному электрону в твердом теле, может беспрепятственно распрост­раняться в любом направлении. Ситуация карди­нально меняется, когда электрон попадает в твердо­тельную структуру, размер которой L, по крайней мере в одном направлении, ограничен и по своей величине сравним с длиной электронной волны. Классическим аналогом такой структуры является струна с жестко закрепленными концами. Колеба­ния струны могут происходить только в режиме стоячих волн с длиной волны X_n = 2L/n, n= 1, 2, 3,... Квантовое ограничение, проявляясь в нанораз-мерных структурах, накладывает специфический отпечаток и на туннелирование. Так, квантование энергетических состояний электронов в очень тон­ких, периодически расположенных потенциальных ямах приводит к тому, что туннелирование через них приобретает резонансный характер, то есть тун-нельно просочиться через такую структуру могут лишь электроны с определенной энергией.

Оптическая литография является важнейшей технологией в индустрии полу­проводников. Однако для изготовления полупроводниковых элементов с разме­рами меньше 100 нм требуется ультрафиолетовое излучение с более короткой длины волны. По ряду причин осуществление такого способа вызывает большие затруднения. Электронно-лучевая и рентгеновская литография, которые обсуж­дались в предыдущих главах, могут быть использованы для получения наноструктур, но с помощью этих процессов не удается достичь высокой производительно­сти, необходимой для крупномасштабного производства. Электронно-лучевая литография использует хорошо сфокусированный электронный пучок, которым наносят заданный рисунок на поверхность материала. С ее помощью можно со­здавать на поверхности различные структуры с 10-нанометровым разрешением. Так как лучу при этом приходится действовать на поверхность последовательно, от точки к точке, он не может создавать структуры с высокой скоростью, требуе­мой при конвейерном производстве. Рентгеновская литография дает возмож­ность получать рисунки на поверхности с разрешением 20 нм, но ее технологии, использующие высокоточные маски - трафареты и облучающие системы, сложны и дороги для практического приме­нения. (1070)

Совсем недавно была разработана методика, называемая нанолитографией, которая может лечь в основу де­шевой, высокопроизводительной про­изводственной технологии. Она фор­мирует рисунок на резисте его механическим деформированием с помошью трафарета, несущего изобра­жение наноструктуры, а не модифика­цией поверхности излучением, как в традиционной литографии. Такой резист - это покрытие, достаточно мягкое для того, чтобы можно было нанести на него отпечаток более твер­дым штампом. Схема процесса изобра­жена на рис. 13.3. Трафарет с изобра­жением наноструктуры вдавливается в тонкий слой резиста, покрывающего подложку, создавая кон­трастное изображение на слое. После того как трафарет убран, для удаления оставшегося материала слоя в сжатых областях используется химическое травление. Резист — термопластичный полимер, размягчающийся при нагревании. Для размягчения его обычно нагревают выше температуры стеклования в процессе формирования изображения, облегчая точное воспроизведение шаблона. Трафаретом может быть штамп, изготовленный из металла, диэлектрика или полупроводника мето­дами высокоточной литографии. Нанолитография может создавать изображения на поверхности с разрешением 10 нм по низкой цене и с высокой скоростью, по­скольку она не требует использования сложного облучающего оборудования. (1145)

Task 1. Read and translate the following text with a dictionary.

Task 2. Explain the main principles of the STM design using illustrations.