ных темпов развития интегральных
технологий через 10...15 лет будет достигнут предел микроминиатюризации.
Дальнейшее повышение вычислительных мощностей компьютерных систем
будет неразрывно связано с применением нанотехнологий.
Наноэлектроника является областью
науки и техники, сформировавшейся на основе достижений физики
твердого тела, квантовой электроники, физической химии и технологии
полупроводниковой микроэлектроники. Разрабатываемые для
наноэлектроники технологии должны быть ориентированы на массовое
производство приборов и интегральных схем с минимальными размерами
элементов в диапазоне от 100 до 1 нм.
В наноэлектронике используются
следующие основные квантовые эффекты, лежащие в основе функционирования
наноразмерных элементов: интерференция; квантовое ограничение;
туннелирование через потенциальные барьеры.
В наноразмерных структурах
электронные волны могут взаимодействовать друг с другом и с
различными неоднородностями, при этом может наблюдаться интерференция,
благодаря наличию которой у электронов заряда можно управлять,
используя локальные электростатические или электромагнитные
поля.
Свободному электрону в твердом
теле соответствует электромагнитная волна, способная распространяться
в любом направлении. Однако поведение электрона изменяется, если он
находится в области твердого тела, ограниченной потенциальными барьерами,
примером которой может являться квантовый шнур с ограниченными
размерами сечения. В этом случае в поперечных направлениях могут
распространяться только волны с длиной, кратной геометрическим размерам
структуры. При этом соответствующие им электроны могут иметь только
определенные фиксированные значения энергии, тогда как вдоль шнура
могут двигаться электроны с любой энергией. Запирание электрона хотя бы в
одном из направлений сопровождается увеличением его импульса. Данное
явление называется квантовым ограничением и приводит, с одной
стороны к увеличению минимальной энергии электрона, а с другой — к
дополнительному квантованию энергетических уровней, вследствие чего
свойства наноразмерных структур будут отличаться от свойств материала, из
которого они сформированы.
На туннелирование электронов в
наноразмерных структурах существенное влияние оказывает квантовое
ограничение. Квантование их энергетических состояний в тонких периодически
расположенных ямах вызывает появление у туннелирования резонансного
характера. Поэто-
