Наноэлектроника

Пособие содержит описания физических эффектов и их компонентов, классификацию веществ, модели энергетических зон и ко-валентных связей, физическое описание собственного и примесного полупроводника, применение и характеристики однородных полупроводников. Рассмотрено равновесное и неравновесное состояние p-n перехода, токи в нем, виды пробоев, туннелирование в сильно-легированных p-n переходах, гетеропереходы, вольтамперные характеристики переходов. В конце пособия приводятся практические и домашние задания.

Рассмотрена совокупность вопросов, связанных с созданием многоуровневых систем металлизации интегральных микросхем по технологическим маршрутам, обобщенно называемым Back-End-Of-Lme (BEOL). Охарактеризованы проблемы и решения создания проводящих и металлических тонких пленок, пленок диэлектрических материалов, проблемы и решения по планаризации поверхности интегральных микросхем. Рассмотрены вопросы получения конформных тонкопленочных покрытий на усложняющихся рельефах интегральных микросхем. Может быть рекомендовано для обучения бакалавров и магистрантов по направлениям 11.03.04 и 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника», 28.03.01 и 28.04.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника» в рамках семинаров по специальностям и дисциплинам, связанным с преподаванием физико-химических основ технологических процессов изделий микроэлектроники, микросистемной техники, наноэлектроники, а также для магистрантов и аспирантов по специальности 11.06.01 «Электроника, радиотехника и системы связи», технологов производства ИМС, исследователей в области нанотехнологий.

В настоящее время математическое моделирование устройств и систем основывается на использовании таких средств вычислительной математики, как численный анализ и численное решение краевых задач для уравнений математической физики. В настоящем пособии рассматриваются вопросы интерполяции и сглаживания экспериментальных данных, численного вычисления интегралов, а также введения в численные методы решения краевых задач методом сеток и методом конечных элементов. Материал пособия предназначен для обучения магистров по направлению 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника». Он может быть также полезен для будущих бакалавров и магистров других специальностей факультета РЭФ НГТУ, желающих углубить свои знания в области математического моделирования с использованием современных численных методов вычислительной математики. Пособие подготовлено на кафедре полупроводниковых приборов и микроэлектроники НГТУ.

Хрестоматия представляет собой набор фрагментов текстов, которые, как уверены составители пособия, помогут начинающим специалистам в полной мере понять и осознать предмет изучаемой области. Выбранные фрагменты наглядно демонстрируют мировые тенденции и требования промышленности к техническим специалистам широкого профиля. Предназначена для самостоятельного чтения студентами, обучающимися по направлению 11.03.04 – Электроника и наноэлектроника.

Монография посвящена актуальной проблеме современной физики сенсоров. Авторы подробно описали теоретическое исследование новых типов сверхпроводниковых детекторов электромагнитного излучения. Работа раскрывает три основные темы: детектор на кинетической индуктивности, флуктуации проскальзывания фазы в нанопроволоках и сверхпроводниковый однофотонный детектор на основе тонкой пленки нитрида ниобия. Монография предназначена для студентов старших курсов, аспирантов и начинающих исследователей, работающих в области сверхпроводниковой наноэлектроники.

Книга посвящена современной наноэлектронике в концепции «снизу – вверх», основы которой были заложены еще Рольфом Ландауэром, а ныне активно развиваемой Суприе Даттой, Марком Лундстромом и другими исследователями. Подробно рассмотрена обобщенная модель транспорта электронов и переноса тепла в микро- и наноэлектронике, одинаково пригодная для 0D, 1D, 2D и 3D резисторов произвольного масштаба, характеризуемых любой наперед заданной дисперсией и работающих в баллистическом, диффузионном и промежуточных режимах. В первой части рассматривается классический транспорт, а во второй части – квантовый, включая начала спинтроники, магнетроники и молекулярной электроники, на основе метода неравновесных функций Грина в матричном представлении вплоть до квантовой природы классики. Книга предназначена прежде всего для студентов, магистрантов, аспирантов и преподавателей университетов естественно-научного профиля, как физиков, химиков, так и будущих электроинженеров. Чтобы сделать книгу доступной даже студентам младших курсов, пожалуй, достаточно знать лишь основы линейной алгебры и дифференциальных уравнений, а в области физики понадобятся лишь самые начальные сведения из квантовой механики. Вместе с тем в книге используются новые подходы в преподавании весьма сложных разделов общей физики, что позволило включить в книгу новейшие результаты в области нанофизики, в частности, спинтроники, мало известные отечественной университетской аудитории.

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов, магистрантов и аспирантов, специализирующихся в области физики полупроводников, полупроводниковых приборов и наноэлектроники. Оно также может быть рекомендовано студентам, инженерам и научным работникам, желающим самостоятельно изучать физику низкоразмерных систем или расширить и систематизировать свои знания в области физических основ наноэлектроники. Пособие состоит из двенадцати разделов, каждый из которых включает краткое теоретическое введение, примеры решения задач, задачи для решения на практических занятиях и самостоятельной работы.

Рассмотрены вопросы методологии и технологии создания тонких пленок (ТП) неорганических материалов осаждением из газовой фазы для использования в технологиях микро- и наноэлектроники. Пособие создано на основе исследовательской и публикационной активности автора в течение 40 лет; развиты и обобщены результаты исследований, начатых в 1970-х годах в Институте физики полупроводников Академии наук СССР и исследовательских отделах предприятий электронной промышленности г. Новосибирска. Рассмотрена совокупность вопросов, связанных с методологией и технологией получения высококачественных ТП для изделий микроэлектроники, показана возрастающая роль ТП технологий в технологических маршрутах изготовления изделий, рассмотрены тенденции развития, типы и характеристики оборудования для процессов производства ИМС, технологические процессы получения различных ТП материалов на основе кремния, свойства ТП материалов. Учебное пособие разработано в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины «Семинары по специальности», образовательная программа: 11.04.04. «Электроника и наноэлектроника», магистерская программа «Микро- и наноэлектроника». Рекомендуется также для обучения бакалавров и магистрантов по направлениям 11.03.04 и 11.04.04 («Электроника и наноэлектроника»), 28.03.01 и 28.04.01 («Нанотехнологии и микросистемная техника») в рамках семинаров по специальностям и по дисциплинам, связанным с преподаванием физико-химических основ технологических процессов изделий микроэлектроники, микросистемной техники, наноэлектроники. Также рекомендуется для аспирантов по специальности 11.06.01 «Электроника, радиотехника и системы связи», представляет интерес для технологов производства ИМС, исследователей в области нанотехнологий.

В пособии рассмотрены взаимодействие световых потоков с полупроводниковой структурой, режимы обработки, процессы отжига и рекристаллизации поликремниевых и аморфных слоев, отжига и легирования полупроводниковых структур, формирование контактно-металлизационной системы, планаризация, а также получение диэлектрических пленок. Учебное пособие может быть использовано при подготовке магистров по направлениям 28.04.01 – Нанотехнологии и микросистемная техника, 11.04.03 – Конструирование и технология электронных средств, 11.04.04 – Электроника и наноэлектроника в курсе «Лучевые процессы нанотехнологии».

Рассмотрены основные положения общей и физической химии в технологических процессах интегральных микросхем и микро-электромеханических систем. Основное внимание уделено химическим процессам в серийном производстве микро-наноэлементов, материалам и оборудованию, обеспечивающего данные процессы. Приводятся конкретные технологические процессы химической подготовки и обработки технологических слоёв и их особенности в серийном производстве. Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки бакалавриата и магистратуры «Электроника и наноэлектроника», «Конструирование и технология электронных средств».

Рассматриваются история и технологические основы электроники, свойства химических элементов и их соединений, основные технологические процессы микро- и наноэлектроники, основные виды нанотехнологий и их изделий, а также нанотехнологическое оборудование. Для студентов всех форм обучения по направлениям: 11.03.01 «Радиоэлектроника», 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств», 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника», а также учащихся колледжей электронного и радиотехнического профилей.

Изложены вопросы технологии производства интегральных микросхем. Основное внимание уделено вопросам формирования структуры полупроводниковых микросхем. Рассмотрена технология получения тонких пленок в гибридных интегральных схемах. Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств», профиль «Конструирование и технология электронных средств».

Изложены физические основы работы полупроводниковых приборов. Особое внимание уделено процессам в электронно-дырочных переходах, составляющих основу практически всех полупроводниковых диодов, транзисторов и тиристоров. Отдельно выделены полупроводниковые элементы, предназначенные для работы в силовых устройствах и устройствах СВЧ-электроники. Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств», профиль «Конструирование и технология электронных средств».

Изложены физические основы нанотехнологий, а также свойства наноматериалов, используемых в электронной промышленности и энергетике. Особое внимание уделено технологическим аспектам получения наноматериалов, их свойствам и конструктивным особенностям, позволяющим создавать новые элементы наноэлектроники, нанофотоники и микросистемной техники. Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 11.04.03 «Конструирование и технология электронных средств», 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника».

Прогресс в микроэлектронике связывают с уменьшением линейных размеров функциональных элементов. Если их размеры становятся порядка нанометров, то существенными являются квантовые эффекты, принципиально меняющие физику работы. Созданием таких элементов и интегральных квантовых схем на их основе занимается нанотехнология. В монографии изложены физические основы зондовой нанотехнологии на базе сканирующих туннельных и атомно-силовых микроскопов, показаны основные достижения, обсуждаются проблемы, требующие решения. Предназначена для студентов старших курсов, аспирантов и молодых ученых, желающих познакомиться с новым научным направлением и попробовать свои силы в развитии технологии ХХI века.

Монография посвящена актуальной проблеме современной физики сенсоров. Авторы подробно описали теоретическое исследование новых типов сверхпроводниковых детекторов электромагнитного излучения. Работа раскрывает три основные темы: детектор на кинетической индуктивности, флуктуации проскальзывания фазы в нанопроволоках и сверхпроводниковый однофотонный детектор на основе тонкой пленки нитрида ниобия. Монография предназначена для студентов старших курсов, аспирантов и начинающих исследователей, работающих в области сверхпроводниковой наноэлектроники.

Настоящее издание – второй выпуск книги «Нанотехнологии в электронике», вышедшей несколько лет назад. Каждую из частей книги представляет группа авторов, активно развивающих данное направление в Национальном исследовательском университете «МИЭТ». Коллектив авторов старался осуществить частичную преемственность материала, содержащегося в первом выпуске, однако структура книги существенно изменилась: группировка статей по условным разделам (теоретико-экспериментальные работы, методы исследований, технологии, приборы и устройства) представляется более правильной с точки зрения понимания общего направления работ в МИЭТ. Каждая из работ представляет собой законченный научный труд обзорного или обобщающего характера, либо является частью оригинальных исследований, полученных в последние 3-5 лет. Книга представляет интерес для специалистов, аспирантов и студентов, работающих в области нанотехнологии и смежных областях.

Методические материалы по дисциплине «Методы литографии в наноинженерии» содержат ее нормативную базу, рекомендации по организации и проведению лекций, практических занятий, семинаров, лабораторных работ и деловых игр, перечень учебных видео- и аудиоматериалов, слайдов, типовых плакатов и другие дидактические материалы, необходимые для работы профессорско-преподавательского состава по данной дисциплине. Для студентов, аспирантов и преподавателей высших технических учебных заведений по направлению подготовки «Нанотехнология» с профилем подготовки «Наноинженерия». Будут полезны всем, занимающимся вопросами нанотехнологий, наноинженерии, проектированием МЭМС и НЭМС, созданием электронных систем различного назначения.

Описаны физические явления, используемые в работе сканирующего туннельного микроскопа и атомного силового микроскопа. Рассмотрены физико-химические законы наиболее разработанных зондовых нанотехнологий. Для студентов и аспирантов специальностей «Технологии приборостроения», «Технологии электронных средств», «Нанотехнологии».

Представлены общие сведения о материалах, используемых в современной электронике, и физике явлений, происходящих в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалах. Рассмотрены электрические и магнитные свойства материалов. Показаны технологии производства важнейших материалов и их применение. Изложены физические принципы, положенные в основу материалов и технологий наноэлектроники. Пособие предназначено для студентов вузов, специализирующихся в области химической технологии материалов и изделий электронной техники.