Выполнила : Диканская Юлия,9 класс, МАОУСош 25. г. Томск Руководитель : Семененко Н. М., учитель физики, МАОУСОш 25. г. Томск

Ознакомится с применением нанотехнологий в современной электронике. Рассмотреть достоинства и недостатки использования нанотехнологий в электронике. Цель работы Изучить достижения созданные в наше время в области нанотехнологий и их применения в электронике

Нанотехноло́гия междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.

Нанотехнологии в электронике Нанотехнологии в электронике Технологии манипулирования веществом на молекулярном уровне затронули все отрасли промышленности. Не избежала этого и электроника, в первую очередь технологии создания микропроцессоров и интегральных схем. Ведущие страны вкладывают значительные средства в развитие данной сферы. Дальнейшее развитие микроэлектроники в наши дни немыслимо без использования нанотехнологий. Одним из наиболее очевидных направлений в наноэлектронике является дальнейшее уменьшение электронных микросхем. Согласно закономерности Мура количество транзисторов на кристалл будет удваиваться каждые полтора года и чтобы это происходило, необходимо создавать полупроводники на атомарном уровне. Нанотехнологии в электронике применяются уже не первый год, просто мы не задумываемся об этом. В 2007 года компания Intel заявила о разработке процессора, наименьший структурный элемент которого составлял 45 нм. В дальнейшем компания намерена достичь размеров структурных элементов до 5 нм.

С этим размером сейчас также работает конкурент Intel, компания AMD. Компания IBM в 2010 году заявляла, что скоро перейдет на размер 32, и, согласно открытым данным, рабочие образцы процессоров с транзисторами размером 32 нм и даже опытные образцы на 22 нм уже существуют. Пределом уменьшения кремниевых транзисторов становится размер в 10–11 нанометров, после чего уменьшение усложняет контроль за движением электронов внутри кремниевого канала. Нанотехнологии в электронике получили мощный импульс за счет использования углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки не только могут преодолеть барьер уменьшения транзисторов, но и придать электронным схемам революционные механические и оптические свойства, или, говоря простым языком, сделать электронику гибкой и прозрачной. Нанотрубки более подвижны и не задерживают свет в тонком слое, так что опытные матрицы с интегральными схемами можно изгибать без потери электронных свойств. Оптимисты предсказывают, что не за горами день, когда ноутбук можно будет носить в заднем кармане джинсов, потом, сев на скамейку, развернуть до размера газеты, причем вся его поверхность станет экраном высокого разрешения, а после этого снова свернуть и, скажем, превратить в браслет на запястье.

Другая область применения нанотехнологий в электронике – создание жестких дисков нового типа. В 2007 году нобелевская премия по физике была присуждена Питеру Грюнбергу и Альберту Ферту за открытие эффекта гигантского магнетосопротивления, или, как иногда пишут, GMR-эффекта. Это квантовомеханический эффект, который происходит в тонких металлических плёнках, состоящих из чередующихся ферромагнитных и проводящих немагнитных слоёв. При изменении взаимного направления намагниченности соседних магнитных слоёв происходит значительное изменение электрического сопротивления такой структуры. С помощью внешнего магнитного поля направлением намагниченности можно управлять. На базе этого эффекта можно создавать датчики магнитного поля такой точности считывания, что информацию можно будет записывать на жесткий диск буквально с атомарной плотностью. Говоря о наноэлектронике хочется также затронуть плазмонику. Плазмоны представляют собой коллективные колебания свободных электронов в металле. Длина волны плазмонного резонанса, например, для сферической частицы серебра диаметром 50 нм составляет примерно 400 нм. В начале 2000-го года, благодаря быстрому прогрессу в технологии изготовления частиц наноразмеров, был дан толчок к развитию новой области нанотехнологии – наноплазмонике. Выяснилось, что электромагнитное излучение можно передавать вдоль цепочки металлических наночастиц с помощью возбуждения плазмонных колебаний.

Наноэлектроника сейчас активно развивается за рубежом, у нас же лидерами в этом сегменте являются "Ситроникс" и "Ангстрем". В компании "Ситроникс" используют проектную норму 180 нм при производстве микрочипов. Таким образом пока Россия сильно остает по наноэлектронике от зарубежных лидеров рынка. Реформы последних двадцати лет предсказуемо привели к утрате этих позиций. Сегодня нишу СССР прочно заняли Южная Корея, Тайвань, Китай, небольшие страны Азии, такие как Сингапур, и европейские страны – Германия, Франция, Англия. Мировой рынок электроники выглядит следующим образом: производство самой современной электроники с высокой добавочной стоимостью полностью находится в США, а «массовой» высокотехнологичной продукции – на Тайване, что обеспечивается в значительной степени благодаря американским и японским инвестициям. Китай доминирует на рынке бюджетной электроники. Однако, как отмечает председатель консультативного комитета SEMI в России И.Кучерявый, ситуация постепенно меняется. За счет дешевой рабочей силы и привлекательных условий для бизнеса Китаю удается привлекать инвестиции высокотехнологичных компаний для организации на территории страны их производств.

Достоинства и недостатки Недостаток заключается в том, что изобретения в будущем могут атаковать людей и захватить всю планету. Сейчас уже есть микромашины, которые способны передвигаться и проникать в организм людей. Достоинства нанотехнологий очень большие в разных направлениях. Учёные спроектировали перспективы нанотехнологий на первую – вторую четверть XXI века. В направлении кибернетики, произойдет переход от ныне существующих планарных структур к объемным микросхемам, размеры активных элементов уменьшаться до размеров молекул. Рабочие частоты компьютеров достигнут терагерцовых величин. Получат распространение схемные решения на нейроноподобных элементах. Появится быстродействующая долговременная память на белковых молекулах, емкость которой будет измеряться терабайтами. Станет возможным "переселение" человеческого интеллекта в компьютер.

Нанотехнологии стремительно развиваются в области электронике. Уже сейчас учёные внедряют новые идеи в производство. Развиваются нанотехнологии не только в электронике, но и в других отраслях.