Достоинством способов получения этих наноструктур является то, что структуры появляются как бы сами собой, без применения специальных приемов технологии микроэлектроники и, в частности, без применения литографии.
,
42-43
В современной микроэлектронике в соответствии с эмпирическим законом Мура начался процесс использования в разработке и в массовом производстве микропроцессорных устройств и схем памяти полупроводниковых элементов с латеральным размером менее 100 нм.
Развитие наноэлектроники закладывает основы перехода к принципиально новым принципам базовых элементов электроники, включающим использование
Одноэлектронных эффектов,
Эффектов электронной интерференции,
Спиновых эффектов,
Бестоковых переключающих устройств и,
В будущем, к разработке квантовых технологий создания вычислительных устройств и защищенных систем связи.
Разработки прорывного характера по созданию систем нанолитографии с использованием ультрафиолетового излучения с длиной волны в нанометровом диапазоне ведутся в ряде научных организаций России.
Таким образом, современный этап перехода от микро- к наноэлектронике сопровождается не только уменьшением размера основного элемента МОП-транзистора, но и изменением материала подложки (напряженный кремний, структуры КНИ, германий) и других составляющих транзистора и межсоединения материалов (диэлектрики с высоким и низким значениями диэлектрической проницаемости).
Элементы оптоэлектроники
Основные элементы современной оптоэлектроники базируются на полупроводниковых гетероструктурах и квантоворазмерных наногетероструктурах соединений А3В5, приготавливаемых с помощью технологии молекулярно лучевой эпитаксии, а в массовом производстве с помощью газофазной эпитаксии металлоорганических соединений. Именно с помощью этих технологий реализованы уникальные свойства гетероструктур на основе GaAs/AlGaAs, сочетающей различие электронных свойств составляющих ее материалов с совершенством атомной структуры гетерограницы.
Лазеры на квантовых точках для волоконной связи
Развитие оптоволоконных телекоммуникаций привело к необходимости создания эффективных полупроводниковых лазеров и оптических усилителей, работающих в спектральной области минимальных потерь волноводов:
Мкм
Прогресс в изготовлении многослойных структур самоорганизованных квантовых точек соединений A3B5, достаточно однородных по размеру и форме при большой поверхностной плотности, привел к созданию полупроводниковых лазеров с квантовыми точками в качестве активной среды.
Лазеры, использующие InAs-квантовые точки и InP-подложки, также представляют интерес, поскольку они позволяют получать генерацию в более длинноволновом диапазоне (1.8 - 2.3 мкм), важном для применений в молекулярной спектроскопии и дистанционном контроле газовых атмосфер с помощью лидаров.
Лида́р - лазерный радар. LIDAR - англ. Light Identification Detection and Ranging - световое обнаружение и определение дальности) - технология получения и обработки информации об удалённых объектах с помощью активных оптических систем, использующих явления отражения света и его рассеяния в прозрачных и полупрозрачных средах.
Интенсивное развитие этого направления привело к тому, что в настоящее время некоторые типы полупроводниковых лазеров с активной средой на основе квантовых точек стали коммерчески доступны.
46
Одной из наиболее активно развивающихся областей применения полупроводниковых квантовых точек является использование коллоидных квантовых точек (полупроводниковых нанокристаллов в органических и водных растворах) в качестве люминесцентных меток для визуализации структуры биологических объектов разного типа и для сверхчувствительного детектирования биохимических реакций, которые крайне важны в молекулярной и клеточной биологии, медицинской диагностике и терапии.
Люминесцентная метка представляет собой люминофор, связанный с молекулой-линковщиком, которая может селективно связываться с детектируемой биоструктурой (мишенью). В качестве люминофоров меток обычно используются органические красители.
Однако основным преимуществом является то, что нанокристаллы имеют великолепную фотоустойчивость: они не выцветают в течение нескольких часов и даже дней, в то время как характерные времена фотообесцвечивания обычных люминофоров ограничены единицами минут (рис.