Нанотехнология. Физика, процессы, диагностика, приборы

Крепкие классические представления о «нанонауке» и «нанотехнологии», которые сложились в России 15 лет назад – в начале 21 века, в 2006 году. Прекрасно помню энтузиазм тех лет. А потом было долгожданное Роснано с сами знаете кем во главе. Сейчас Роснано обратно национализировано и обнаружены громадные долги, оставленные временщиками. Для российской нанонауки и нанотехнологии эти 13 лет (2007–2020) пропали зря. Сейчас в 2021 году необходимо начинать всё сначала. В этом смысле всё изложенное в данной книге по прежнему актуально и может даже рассматриваться как программа действий с крепкой справочной базой по терминологии, понятийному аппарату, методиками нанотехнологических процессов и методикам измерения результатов этих нанотехнологических процессов. Большой практический и научный интерес представляют описания приборов и изделий спроектированных и изготовленных на основе нанотехнологий. Много внимания уделено вопросам нанонауки и нанотехнологии, как направлению на основе уникальных квантоворазмерных эффектах (КРЭ) – свойств вещества (твёрдого тела) при субатомных наноразмерах – дискретный спектр разрешённых энергий для электронов (носителей заряда). Эти аспекты сейчас слабо понимаются или вообще не понимаются многими «специалистами», которые с лёгкостью рассуждают о технологических размерах в СБИС – 90 нм, 45 нм, 28 нм, 7 нм. Для них и 5 нм и, даже, 3 нм – не предел. Если бы они в своих рассуждениях опирались бы на понимание КРЭ, то уже на уровне 45 нм, задумались бы об обеспечении термодинамической устойчивости объектов с такими размерами. В самом деле, как при комнатной температуре (Т=300К) обеспечить устойчивость объекта, например, куба или параллепипеда, высота и толщина которого состоит из 90 шаров – 45 нм это, примерно, 90 атомов. Как быстро такой куб или параллепипед «разъедется» в разные стороны. За наносекунды и разъедется. А куб или параллепипед со стороной (высотой и толщиной) в 15 атомов, соответствующий 7 нм? Такой разделится в разные стороны за фемтосекунды. Поэтому и существуют физические пределы миниатюризации топологии СБИС, обусловленные КРЭ. И специфический выход из тупика, основанный на использовании самих КРЭ как основы для разработки и производства наноэлементов и наносистем.

Уже после выхода этой книги появилось направление QCA – quantum cellular automate – ККА – квантовых клеточных автоматов. ККА позволяют полностью сохранить инвестиции в схемотехнику КМОП и инвестиции, в соответственно, программное обеспечение КМОП СБИС, но при этом полностью обойти – реально обойти, фундаментальные топологические ограничения и пределы топологии КМОП, обусловленные КРЭ.

Сама эта книга по прежнему актуальна и очень полезна.