Tranzistoare cu efect de câmp la nivel nanometric

1. Introducere în nanotehnologie

Nanotehnologia este ansamblul de tehnici care vizează producerea, manipularea şi utilizarea obiectelor şi materialelor la scară nanometrică (10-9 m) mai precis cu dimensiuni situate între 1 şi 100 nm. Este vorba de manipulare directă a moleculelor şi atomilor. Unele din principalele instrumente de manipulare directă a acestor particule sunt microscopul cu efect tunnel şi cel cu fortă atomică cu care se pot deplasa atomi unul câte unul.

Nanotehnologia reprezintă abilitatea de a construi obiecte prin asamblarea de atomi în secvenţe de timp bine precizate. A construi structuri pornind de la atomi şi molecule este necesar inventarea de dispozitive de asamblare la scală nanometrică. Rolul lor este de a asambla atomii şi moleculele în miliarde de configuraţii specifice unei structuri nanometrice. Capacitatea ansamblurilor de a se autoreplica este una din cerinţele de bază a instrumentelor nanometrice. Fiecare nanoinstrument va trebui să opereze în mod propriu şi să fie programabil.

Materialele sintetizate a căror dimensiuni caracteristice se situează între 1nm şi 100 nm au proprietăţi dependente de dimensiune. Aceasta prezintă un interes ştiinţific deosebit. Cu cît dimensiunea unui material se reduce cu atît fenomenele cuantice sunt mai pronunţate iar defectele sunt mai puţin importante ca în procesele de sinterizare ca exemplu.

Interesele industriale sunt enorme: depăşirea limitărilor din litografie pentru tehnologia semiconductorilor, cererea de control la nivel molecular, simplificarea proceselor, durificarea suprafeţelor, aplicaţii fotonice, controlul permeabilităţii, biocompatibilitate pentru a enumera cîteva din ele.

Nanotehnologia: este un domeniu multidisciplinar care aduce marile realizări ştiinţifice din Fizică, Chimie, Biologie, Matematică şi Ştiinţa materialelor spre aplicarea lor la a construi cu atomi şi molecule materiale la scală nanometrică cu inteligenţă artificială, structuri biocompatibile, surse de energie neconvenţionale, nanoroboţi pentru medicină, cipuri cu densitate mare a componentelor etc.

Ramurile Nanotehnologiei: nanofabricaţie, nanomecanică, nanorobotică, nano- compozite şi compozite nanostructurate, nanobiotehnologie, nanomedicină, electronică moleculară, MEMS, NEMS (sisteme micro/ nanoelectromecanice), microfluidică, medicamente inteligente, textile inteligente. Nanotehnologia a revigorat întreaga industrie electronică, astăzi dimensiunile unui tranzistor nu depăşesc 180 nm într-un procesor.

1.1 Exemple de nanomateriale studiate sau utilizate in prezent

- Nanotuburide carbon sau de nitrură de bor ;

- Nanopudre ceramice (silicaţi sau oxid de titan) : obţinute prin vaporizarea unor precursori metalici şi sau organici în flacără la foarte înaltă temperatură. Acestea sunt utilizate în tratarea suprafeţelor la durificare, la realizarea materialelor biocompatibile pentru implanturi osoase şi a polimerilor buni conductori electrici;

- Nanofibre, în special de carbon : au proprietăţi conductive electric şi rezistenţă mecanică mare;

- Nanofoi de sticlă : în domeniul discurilor optice. Obţinere de densitate mult mai mare de informaţie stocată de 4 ori valorificându-se depunerea de oxid de cobalt pe suprafaţă discului;

- Nanofilme de ADN : aceste filme au proprietăţi filtrante cu utilitate în domeniul protecţiei mediului;

- Nanocristale : cristale de diamant artificial sau alte cristale naturale cu proprieţi electrice pentru realizarea microprocesoaarelor

- Nanocomposite : materiale composite cu duritate mare sau transparente