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半导体和电子产品

半导体和电子产品

纳米圣尔德的挑战

01 Jun 1998

在下个世纪早期的某个时候,传统电子设备的小型化将磨损到停止。在过去24年中,已经看到单个硅芯片上的晶体管数量增加了16 000倍的可靠进展不能无限期地继续。原因的组合–成本,技术和基础物理学–将负责摩尔的最终细分’S法,通过令人印象深刻的数十年来指导半导体产业的拇指规则。当在纳米中测量器件的关键尺寸时,这些问题将真正启动。

新材料和制造技术将在电子行业中必不可少。基于有机分子和碳纳米管的器件是目前在世界各地的研究实验室中研究的一种可能性。本月’s 物理世界 杂志James Gimzewski如何 总结 扫描探针显微镜用于探索单分子的电子和设备性质。然而,使用这种显微镜的有用装置的制造将是不切实际的,并且现在正在探索各种微机械和化学方法。

由于设备中的最小特征大小变小,量子效应将变得更加重要。起初这些效果将是一个问题。例如,电子将通过薄的绝缘层隧道抵御芯片设计人员的愿望,而是根据量子力学规律。晶体管将包含更少且更少的电子,因为它们变小,热量波动会模糊到之间的区别“on” and “off” states.

但量子现象还具有提高一系列电子,光学,磁性和化学装置的性能。挑战是制造大量纳米级结构,具有极其均匀和控制的尺寸,形状和组成。此外,这些器件中的单个掺杂剂和缺陷的数量和位置必须以单原子分辨率控制。

然而,在此之前,仍然有很大的协议来了解半导体中电子的量子行为。在杂志中,Leo Kouwenhoven和Charles Marcus描述了如何实验” 量子点”有助于提高我们对纳米结构中的电子监禁和运输的知识。这些实验具有很大的基础和技术兴趣。

虽然这一切都听起来非常未来派,纳米技术–定义为使用其中在纳米中测量一个尺寸的材料的任何产品–已经很大了业务(例如,参见,例如 WTEC学习)。应用范围从磁读取头通过涂层到传感器和药物输送系统。单独的光学涂层市场价值数十亿美元。证明,实际上,在纳米技术中,奖励,就像挑战一样巨大。

从Bernoulli到Bergkamp

向读者抱歉,他们希望物理世界可能提供来自世界杯决赛的小足球避风港,该决赛在本月晚些时候在法国开始,或者对那些不享受经典力学和流体动力学的人– the article on “足球的物理学”不适合你。然而,即使你不是Bernoulli或Bergkamp的粉丝,它也是一个令人遗憾的是,全世界数百万个支持者的情绪将取决于玩家产生足够的马戏团力量来弯曲球的能力。

在阿根廷,据 敌人 (1996 Phoenix), “足球[和政治]是一位尊敬的学术领域,几乎像粒子物理学”. For this month 物理世界 必须同意。

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