Шишкин Г. Г., Агеев И. М.

Рассматриваются особенности квантовых компьютеров, электронных устройств на сверхпроводниках, а также приборов нанобиоэлектроники. Каждая глава снабжена контрольными вопросами и заданиями для самоподготовки.

Для студентов технических вузов, аспирантов, преподавателей и практических специалистов в области электроники.

Издательство: БИНОМ. Лаборатория знаний
Год издания: 2011
Формат: 60x90/16
Страниц: 408

Оглавление

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Раздел 1. Физические и технологические основы

наноэлектроники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

Глава 1. Теоретические основы наноэлектроники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

1.1.

Основные положения квантовой механики,

используемые в наноэлектронике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.2. Момент импульса и спин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

1.3. Магнитный резонанс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.4. Туннельный переход через потенциальный барьер . . . . . . . . . . . . . . . . 21

1.5. Квантовые потенциальные ямы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

1.6. Интерференционные эффекты в наноструктурах . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

1.7.

Элементы зонной теории и транспортные явления

в наноразмерных структурах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

1.8. Сверхрешетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1.9.

Плотность энергетических состояний

в низкоразмерных структурах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

1.10. Одноэлектроника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

1.11.

Физические основы спинтроники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Глава 2. Физические свойства наноструктур

и наноструктурированных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

2.1. Классификация низкоразмерных структур и наноматериалов. . . . . . . . . 54

2.2. Свойства двумерных структур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

2.3. Свойства одномерных структур и материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76

2.4. Свойства углеродных наноструктур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80

2.5.

Свойства наночастиц и материалов с наночастицами . . . . . . . . . . . . . . . . .92

Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

Глава 3. Технология создания наноматериалов

и наноструктур и методы их диагностики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

3.1. Методы диагностики нанообъектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97

3.2.

Эпитаксиальные методы создания тонких пленок

и гетероструктур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104

3.3. Технология создания квантовых точек и нитей . . . . . . . . . . . . . . . . 112

3.4.

Основные технологические методы создании

углеродных наноматериалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118

3.5. Методы зондового сканирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122

3.6.

Нанолитография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124

Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Раздел 2. Наноэлектронные приборы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

Глава 4. Полупроводниковые гомо+ и гетероструктуры

и приборы на их основе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

4.1. Электрические гомо+ и гетеропереходы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131

4.2. Туннельные диоды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159

4.3. Биполярные транзисторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168

4.4.

Полевые транзисторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232

Глава 5. Наноэлектронные приборы на основе

квантово+размерных структур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

5.1. Резонансно+туннельные приборы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

5.2. Одноэлектронные приборы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

5.3. Спинтронные приборы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260

5.4. Полупроводниковые фотоприборы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

5.5.

Полупроводниковые инжекционные лазеры и светодиоды . . . . . . . . . . . 290

Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

Глава 6. Базовые логические элементы квантовых компьютеров. . . . . . . 318

6.1. Общие сведения о квантовых компьютерах . . . . . . . . . . . . . . . . . .318

6.2.

Базовые элементы полупроводникового кремниевого

квантового компьютера на основе ядерно+магнитного

резонанса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .324

6.3.

Базовые элементы для квантовых компьютеров

на квантовых точках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

6.4.

Логические элементы квантовых компьютеров

на сверхпроводниках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .341

Глава 7. Сверхпроводимость и электронные устройства

на сверхпроводниках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342

7.1. Основные свойства сверхпроводящего состояния . . . . . . . . . . . . . 342

7.2. Сверхпроводники 1+го и 2+го рода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .355

7.3.

Джозефсоновские переходы и их модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .364

7.4. Аналоговые сверхпроводниковые устройства . . . . . . . . . . . . . . . . 374

7.5.

Криотроны, логические элементы и элементы памяти

на джозефсоновских переходах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .383

7.6.

Электронные устройства, использующие ВТСП . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

Глава 8. Нанобиоэлектроника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

8.1. Общие положения и термины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  391

8.2. Электропроводные свойства ДНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .394

8.3. Приборы на основе биоэлектроники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396

8.4.

Конечный биоавтомат Шапиро . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401

Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  403

Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .404

 

Скачать книгу