1 纳米材料的基本概念.ppt

1.1纳电子器件基本概念与特点
1.2纳米材料基本概念和内涵
1.3纳米结构单元
1.4纳米材料的新发展1.1纳电子器件基本概念与特点
1.纳米技术在信息技术中的地位NT、BT、IT一起被美国政府科学顾问委员会推荐为21世纪重点发展的三大技术。
著名美籍华人，美国加州大学前校长田长霖博士，明确地告诉人们：对21世纪产生巨大影响的关键技术为信息技术、生命科学、纳米技术。有人称为3T技术：
信息技术：InformationTechnology，IT
生物技术：BiologyTechnology，BT
纳米技术：Nano-Technology，NT——生物科学技术对基因的认识，产生了转基因生物技术，可以治疗顽症，也可以创造出自然界不存在的生物。
——信息科学技术使人们可以坐在家中便知天下大事，因特网几乎可以改变人们的生活方式。
——纳米科学技术：In2000,PresidentClintonchoseCaltech—thesiteofthehistoricFeynmanspeech—asthevenuetoannouncethecreationoftheNationalNanotechnologyInitiative(NNI),acoordinatedFederalprogramtofundnanotechnologyresearchanddevelopment:
“MybudgetsupportsamajornewNationalNanotechnologyInitiative,worth$500million…theabilitytomanipulatematterattheatomicandmolecularlevel.Imaginethepossibilities:materialswithtentimesthestrengthofsteelandonlyasmallfractionoftheweight--shrinkingalltheinformationhousedattheLibraryofCongressintoadevicethesizeofasugarcube--detectingcanceroustumorswhentheyareonlyafewcellsinsize.Someofourresearchgoalsmaytake20ormoreyearstoachieve,butthatispreciselywhythereisanimportantroleforthefederalgovernment.”细胞内的多个基因改变导致癌症，纳米技术将实现更早期的发现和预防靶向药物、饥饿疗法、热疗法治疗癌症（2）国外基础研究计划中对IT、BT、NT的关注（1）人类对客观世界的认识逐渐发展为两个层次

一、宏观领域：肉眼可见的物体，无限大到宇宙天体
二、微观领域：以原子分子为最大起点，下至无限领域
在两者之间为介观
mmum

umnm

nm功能元件组装，更新颖，更复杂新材料组合

1.当大规模集成电路中元件尺寸由mmum时，仍用传统的技术和科学来表达。
2.从umnm将研究新的效应，新概念，新技术。
3.再进一步发展，将需要组装功能元件。（2）电子器件技术的发展趋势二、Moore定律影响中半导体器件
按Moore定律：到2011年，最小尺寸0.08um，微电子器件进入物理极限?
①当每个尺寸<10nm，密度为1012b/cm2:
②功耗:W<3w/in2
③每开关一次的电子数：小于10个，逼近单电子行为，具有量子效应

从粒子性——电子自由程（1-100nm）与器件的物理长度相当

振幅信息

电子在作为信号载流子于器件中传输时，将保留
相位信息从波动性——材料中自由电子德布罗意波长与器件的物理长度相当——摩尔第二定律：任何电子系统的整体效率每24个月翻一番。

这种成本将随着器件尺度的变小作指数增长”（摩尔第二定律）
——IBM公司的复杂系统顾问埃尔内斯托霍夫曼（ErnestoHoffmann）解释说：“还有另外一条不太知名的摩尔第二定律：生产芯片的设备造价每36个月就会翻一番。目前这套设备的成本已达几十亿美元，足以购买50多架波音747飞机。”这样以来，如果摩尔第二定律成立的话，到2030年一家新的微芯片工厂投资将可能超过整个地球的国民生产总值——这可真是太昂贵了。Moorelaw提出后，曾有相当一部分人认为下一代的
器件是分子电子器件。其理论基础是分子电子学。

因此，纷纷展开了分子电子学的研究，经过几年的工作
逐渐认识到，在微电子器件与分子电子器件之间有一个
过渡时期纳电子器件。三、FutureIntegratedMultichipsSystems未来的目标应是综合的组件，或SOC（systemo