Пространственные масштабы наноэлектроники

Согласно определению, транзисторы как элементы современных (2013г.) цифровых схем с размерами 22-90 нм относятся к разряду наноэлектронных, или, в более общем плане, наноразмерных объектов. Структуры таких размеров занимают промежуточное место между макроскопическими (>100нм) и микроскопическими объектами (<1нм). Характерные масштабы микроскопических объектов ограничиваются сверху приблизительно размерами атомов или молекул, не превышающими, как правило, 10^-7см = 10 ангстрем = 1 нм. Масштабы, занимающие промежуточное положение между микроскопическими и макроскопическими размерами (1-100 нм), часто называют мезоскопическими.

Для описания микроскопических объектов требуется квантовая механика. Макроскопические объекты с микронными (микрон микрометр = 1000 нм) размерами и более, к которым можно отнести те же МОП-транзисторы двадцатилетней давности, описываются законами макроскопической (классической) физики. На мезоскопических масштабах в любых объектах начинает проявляться ряд новых свойств (эффектов), не свойственных макроскопической физике. В первую очередь, это квантовомеханические эффекты: туннелирование, размерное квантование (квантовое ограничение), квантовая интерференция. Туннелирование в стандартной транзисторной КМОП технологии играет роль только паразитного эффекта, обусловливая основной механизм утечек в наноэлектронных структурах.

В лекциях пойдет о современных наноразмерных кремниевых МОП транзисторных структурах, которые в настоящее время составляют основу кремниевой наноэлектроники (мезоскопические объекты). Можно сказать, что лекции посвящены суб-100 нанометровой кремниевой электронике.