Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 1 12 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ Áîëüøîå çíà÷åíèå èìååò êëèìàòè÷åñêîå èñïîëíå- íèå ïðèáîðîâ. Åñëè îáåñïå÷èòü âåðõíþþ ãðàíèöó äèàïàçîíà ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð èçìåðèòåëüíûõ ïðè- áîðîâ íà óðîâíå ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòóðû îêðó- æàþùåãî âîçäóõà, òî ìîæíî îòêàçàòüñÿ îò ïðèìåíå- íèÿ ñèñòåìû êîíäèöèîíèðîâàíèÿ ñòàíöèè.  îòêëþ- ÷åííîì ñîñòîÿíèè ïðèáîðû äîëæíû âûäåðæèâàòü óñëîâèÿ õðàíåíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùèå ãðàíè÷íûì êëè- ìàòè÷åñêèì ïàðàìåòðàì îêðóæàþùåãî âîçäóõà. Ïðè ðåàëèçàöèè âûøåèçëîæåííûõ ïîëîæåíèé ïî- ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü âîîáùå îòêàçàòüñÿ îò ñèñòå- ìû æèçíåîáåñïå÷åíèÿ ãàçîàíàëèòè÷åñêîãî èçìåðè- òåëüíîãî êîìïëåêñà. Âñå íåîáõîäèìûå äëÿ ýòîãî ôóí- êöèè ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ èì ñàìèì. Ðåçêî ñíèæàþòñÿ ãàáàðèòû, ìàññà, ýíåðãîïîòðåáëåíèå. Àâòîìàòè÷åñêàÿ ñòàöèîíàðíàÿ ñòàíöèÿ ñòàíîâèòñÿ ìàëîãàáàðèòíûì èçìåðèòåëüíûì ïðèáîðîì, êîòîðûé ìîæíî ðàçìåùàòü íåïîñðåäñòâåííî «íà ñòîëáå». Ñòîèìîñòü ìàëîãàáà- ðèòíîé ÀÑÊÇÀ ïðèáëèæàåòñÿ ê ñòîèìîñòè ñòàöèî- íàðíîãî ìíîãîêîìïîíåíòíîãî ïðèáîðà äëÿ èçìåðå- íèÿ ìèêðîêîíöåíòðàöèé âðåäíûõ âåùåñòâ. Ýòî ïî- çâîëèò ñóùåñòâåííî ðàñøèðèòü ñåòü ïîñòîâ íåïðå- ðûâíîãî àòìîñôåðíîãî ìîíèòîðèíãà è ïîëó÷àòü áî- ëåå äîñòîâåðíóþ èíôîðìàöèþ î êîíöåíòðàöèÿõ è ìå- ñòå ëîêàëèçàöèè âðåäíûõ âåùåñòâ â âîçäóõå íàñå- ëåííûõ ïóíêòîâ. Íà îñíîâå ÀÑÊÇÀ êàê ïåðâè÷íîãî äàò÷èêà âîç- ìîæíî ñîçäàíèå èíôîðìàöèîííî-èçìåðèòåëüíûõ ñè- ñòåì (ÈÈÑ) ðàçëè÷íîãî óðîâíÿ � íà÷èíàÿ îò ëîêàëü- íûõ ñèñòåì êðóïíûõ ïðîìûøëåííûõ ïðåäïðèÿòèé, ÈÈÑ ãîðîäîâ è íàñåëåííûõ ïóíêòîâ è äî ÈÈÑ ýêîëî- ãè÷åñêîãî ìîíèòîðèíãà ðåãèîíîâ è ñòðàíû â öåëîì.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàçâîðà÷èâàåòñÿ ÈÈÑ ýêîëî- ãè÷åñêîãî ìîíèòîðèíãà â ã. Êèåâå. Ïîñëå çàâåðøå- íèÿ ðàáîò ïî îïðåäåëåíèþ ïðåäñòàâèòåëüíûõ òî÷åê â ãîðîäå ïëàíèðóåòñÿ ðàçâåðíóòü ñåòü èç øåñòíàäöàòè ñòàíöèé ÀÑÊÇÀ, èíôîðìàöèÿ îò êîòîðûõ áóäåò ïîñòó- ïàòü â Óïðàâëåíèå ýêîëîãèè è ïðèðîäíûõ ðåñóðñîâ ãîðîäà. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. Êàøèí À. Â., Ñèäîðîâ Â. À., Èëüèí À. È., Êàòèí Ñ. Â. Èíôîðìàöèîííàÿ ñèñòåìà äëÿ êîíòðîëÿ çà çàãðÿçíåíèåì âîçäóõà // Ãàçîâàÿ ïðîìûøëåííîñòü.� 1999.� ¹ 12.� Ñ. 66 � 67. 2. Àâòîìàòè÷åñêèå èçìåðèòåëüíûå ñåòè äëÿ îõðàíû îêðóæàþ- ùåé ñðåäû / Ïðîñïåêò ô. DORNIER, Ãåðìàíèÿ. 3. Mobile Air Pollution Monitoring Laboratory / Ïðîñïåêò ô. HORIBA, ßïîíèÿ. 4. Ñèñòåìà êîíòðîëÿ çàãðÿçíåíèÿ àòìîñôåðíîãî âîçäóõà SYSTEM 7000 / Ïðîñïåêò. ô. LEAR SIEGLER, ÑØÀ. ÍÀÍÎÌÅÒÐÎÂÛÅ ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÏÐÈÁÎÐÛ. ÏÅÐÑÏÅÊÒÈÂÍÛÅ ÂÅÐÑÈÈ Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ 01.11 2002 ã. Îïïîíåíò ä. ô.-ì. í. Â. Â. ÃÎËÎÂÀÍΠ(Þæíîóêð. ïåä. óí-ò èì. Ê. Ä. Óøèíñêîãî, ã. Îäåññà) Ä. ô.-ì. í. Â. À. ÄÐÎÇÄÎÂ, ê. ô.-ì. í. Ì. À. ÄÐÎÇÄÎÂ, ê. ô.-ì. í. Â. Â. ÊÎÂÀËÜ×ÓÊ Óêðàèíà, Îäåññêèé èíñòèòóò Ñóõîïóòíûõ âîéñê, Þæíîóêðàèíñêèé ãîñ. ïåäàãîãè÷åñêèé óíèâåðñèòåò èì. Ê. Ä. Óøèíñêîãî, ã. Îäåññà E-mail: wladik@tekom.odessa.ua Ðàññìîòðåíû îñíîâíûå ïîäõîäû è çàêî- íîìåðíîñòè ôîðìèðîâàíèÿ è óïðàâëåíèÿ ñèñòåìîé íàíîìåòðîâûõ àòîìàðíûõ êëàñòåðîâ êàê îñíîâíîé ñîñòàâëÿþùåé íàíîïðèáîðîâ. Àíàëèç òåíäåíöèè ðàçâèòèÿ ñîâðåìåííîé ôèçèêè íàíîìåòðîâîãî äèïàçîíà ïðèâîäèò ê çàêîíîìåðíîìó âîïðîñó î âîçìîæíîñòè ñîçäàíèÿ ýëåêòðîííîãî ïðè- áîðà (ÝÏ) ñ ãåîìåòðè÷åñêèìè ðàçìåðàìè â íåñêîëü- êî àòîìîâ ëèáî îòäåëüíîé êâàçèìîëåêóëû. Êðîìå òîãî, íåêîòîðûå òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû, íàïðè- ìåð ýëåêòðîííî-ëó÷åâàÿ ëèòîãðàôèÿ, ïîçâîëÿþò ñî- çäàâàòü ïîëóïðîâîäíèêîâûå íàíîñòðóêòóðû ðàçìåðîì ìåíåå 10 íì, ò. å. óæå ñåãîäíÿ ïîÿâëÿþòñÿ íîâûå ïðè- áîðû, ãäå «ýêñïëóàòèðóþòñÿ» êâàíòîâûå ñâîéñòâà ýëåêòðîíîâ [1�5]. Âåñüìà ïåðñïåêòèâíà èäåÿ ñîçäàíèÿ ýëåêòðîííîãî ïðèáîðà, ãäå áû èñïîëüçîâàëñÿ îäíîýëåêòðîííûé òðàíñïîðò íîñèòåëåé çàðÿäà. Ïðè åå ïðàêòè÷åñêîé ðå- àëèçàöèè âîçíèêàåò íåñêîëüêî îñíîâíûõ ïðîáëåì, ðàç- ðåøåíèå êîòîðûõ, âîçìîæíî, è îïðåäåëèò óñïåõ. Ïðåæäå âñåãî, ýòî: à) âîçìîæíîñòü óïðàâëåíèÿ ñâîéñòâàìè íàíî- ñòðóêòóð ïóòåì âàðèàöèè ãåîìåòðèè è ñòðóêòóðíîãî ñîñòàâà íàíîìåòðîâîãî ÝÏ; á) ðàçðåøåíèå ìåõàíè÷åñêèõ çàäà÷ â íì-îáëàñòè (ò. å. âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ ìåçîìåõàíèêè); â) ðàçâèòèå òåõíîëîãè÷åñêèõ ìåòîäîâ ïðîèçâîä- ñòâà íàíîìåòðîâîãî ÝÏ [3�5].  íàñòîÿùåé ñòàòüå ïðîàíàëèçèðîâàíû âîçìîæíî- ñòè ñîçäàíèÿ è ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ýëåêòðîííîãî ïðè- áîðà, ðàçìåðû êîòîðîãî ëåæàò â íì-îáëàñòè. Òåõíîëîãè÷åñêèå îãðàíè÷åíèÿ, êîòîðûå ñâîéñò- âåííû ñåãîäíÿøíèì ðåàëèÿì ïðè ïåðåõîäå ê àòîìíîìó ìàñøòàáó, âûíóæäàþò èññëåäîâàòåëåé ñêðó- ïóëåçíåå è êàê ìîæíî òî÷íåå ïðîâîäèòü èçó÷åíèå íà- íîñòðóêòóð [1, 2, 6�8].  íì-ïðèáîðàõ êâàíòîâûå ñâîéñòâà ýëåêòðîíîâ è àòîìîâ èãðàþò ðåøàþùóþ ðîëü, à âîëíîâàÿ ïðèðîäà ýëåêòðîíîâ îïðåäåëÿåò õàðàêòåð äâèæåíèÿ íîñèòåëåé ÷åðåç êàíàë. Åñëè øèðèíà êàíàëà ñîèçìåðèìà ñ äëèíîé âîëíû ýëåêòðîíîâ, òî ëîêàëèçà- öèÿ ýëåêòðîíîâ çàâèñèò îò àòîìíîé ñòðóêòóðû ìàòåðè- àëà, åãî ìîðôîëîãèè, ÷òî, ñîáñòâåííî, è îïðåäåëÿåò äîìèíèðóþùåå çíà÷åíèå ãåîìåòðèè íì-ïðèáîðà. Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 1 13 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ Íåäàâíèé óñïåõ, äîñòèãíóòûé ñïåöèàëèñòàìè êîìïàíèè Lucent Technologies â èññëåäîâàòåëüñêîì öåíòðå Bell Laboratories, âûâî- äèò ïðîöåññ ìèíèàòþðèçàöèè ýëåêòðîííîé òåõíèêè íà ãðàíü ôè- çè÷åñêèõ âîçìîæíîñòåé ìàòåðèàëüíîãî ìèðà. Ñ ïîìîùüþ ìåòîäà ò. í. �õèìè÷åñêîé àâòîñáîðêè� ó÷åíûå ïîêðûëè ïàðó êðîøå÷íûõ çîëîòûõ ýëåêòðîäîâ ñëîåì âåùåñòâà íà óãëåðîäíîé îñíîâå òîëùè- íîé â îäíó-åäèíñòâåííóþ ìîëåêóëó. Ðàññòîÿíèå ìåæäó ýëåêòðî- äàìè ñîñòàâëÿëî 1�2 íì, ò. å. áûëî ïðèìåðíî â 20 ðàç ìåíüøå äîñòèãíóòîãî ðàíåå ïðåäåëà. Îñîáî âàæíûì ÿâëÿåòñÿ è òî, ÷òî óñòðîéñòâî ñíàáæåíî è òðåòüèì ýëåêòðîäîì, ïîçâîëÿþùèì åìó ðàáîòàòü â êà÷åñòâå óñèëèòåëÿ èëè ïåðåêëþ÷àòåëÿ. Óñïåõ àìåðè- êàíñêèõ ó÷åíûõ ïîäòâåðäèë ïðèíöèïèàëüíóþ âîçìîæíîñòü ñî- çäàíèÿ íàíîòðàíçèñòîðîâ. Âìåñòå ñ òåì ñàìè ñïåöèàëèñòû ïðå- äóïðåæäàþò, ÷òî ïîòðåáóåòñÿ åùå ñ äåñÿòîê ëåò, ÷òîáû òàêèå óñ- òðîéñòâà ïðèøëè íà ñìåíó íûíåøíèì êðåìíèåâûì òðàíçèñòîðàì â ýëåêòðîííûõ ìèêðîïðîöåññîðàõ [2].  îòëè÷èå îò ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ, â íàíîòðàí- çèñòîðàõ òóííåëüíûé ýôôåêò íàáëþäàåòñÿ â òîì ñëó- ÷àå, êîãäà äâà ìåòàëëè÷åñêèõ ýëåêòðîäà ðàçäåëåíû ãåîìåòðè÷åñêèì áàðüåðîì â åäèíèöû íàíîìåòðîâ, ò. å. áàðüåðîì â äåñÿòêè àòîìîâ.  òàêîé ñèòóàöèè ýëåêòðîíû, îáëàäàþùèå ýíåðãèåé Ôåðìè, ñïîñîáíû òóííåëèðîâàòü ÷åðåç äèýëåêòðè÷åñêèé ñëîé. Ýëåêò- ðè÷åñêèå ñâîéñòâà òóííåëüíîãî ïåðåõîäà çàâèñÿò îò ïðîçðà÷íîñòè ýòîãî ñëîÿ äëÿ ýëåêòðîííûõ âîëí.  íà- íîïðèáîðàõ èñïîëüçóåòñÿ òîò ôàêò, ÷òî åñëè ïåðåõîä îáëàäàåò äîñòàòî÷íî áîëüøèì ñîïðîòèâëåíèåì, òî ïå- ðåäà÷à «èíôîðìàöèè» ÷åðåç áàðüåð êâàíòóåòñÿ. Ïðîöåññ êâàíòîâàíèÿ ìîæíî ïðîèëëþñòðèðîâàòü íà ïðèìåðå ìîäåëè (ðèñ. 1), êîòîðóþ öåëåñîîáðàçíî íàçâàòü îäíîýëåêòðîííûì ãåòåðîñëîåì. Åñëè èñòî÷íèê íàïðÿæåíèÿ çàðÿæàåò êîíäåíñàòîð 1 ÷åðåç îáû÷íûé ðåçèñòîð 2, òî ïîòåíöèàëüíàÿ íà- ãðóçêà íà êîíäåíñàòîðå ñòðîãî ïðîïîðöèîíàëüíà íà- ïðÿæåíèþ è íå ïðîÿâëÿåò íèêàêèõ ïðèçíàêîâ êâàí- òîâàíèÿ. Íî åñëè îäíà èç ñòîðîí ïåðåõîäà ôîðìèðóåò «îñòðîâîê», îêðóæåííûé èçîëÿöèîííûìè ìàòåðèàëà- ìè, òî â ñëó÷àå çàìåíû äèýëåêòðèêà â êîíäåíñàòîðå òóííåëüíûì ïåðåõîäîì (íà ðèñ. 1 ýòî ïðîìåæóòîê ìåæäó ïëàñòèíàìè êîíäåíñàòîðà) ïåðåäà÷à íàãðóçêè íà ýòîò «îñòðîâîê» áóäåò ïðîõîäèòü äèñêðåòíî (êâàíòîâàíî), ÷òî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ íàïðÿ- æåíèÿ (âîçíèêíîâåíèþ ò. í. «êóëîíîâñêîé ëåñòíè- öû»). Òàêîé ýôôåêò íàáëþäàëñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî [5, ñ. 160�161].  îäíîýëåêòðîííîì ãåòåðîñëîå ïîòåíöèàëüíàÿ íà- ãðóçêà íà ïåðåõîäå óïðàâëÿåòñÿ ïðèêëàäûâàåìûì íà- ïðÿæåíèåì. Ïðè óâåëè÷åíèè òåìïåðàòóðû èëè ïðîâî- äèìîñòè áàðüåð óâåëè÷èâàåòñÿ, «ñòóïåíüêè» óìåíü- øàþòñÿ è, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, ñëèâàþòñÿ â ïðÿìóþ ëèíèþ, òèïè÷íóþ äëÿ îáû÷íîãî ðåçèñòîðà. Ýôôåêò «êóëîíîâñêîé ëåñòíèöû» ïðîÿâëÿåòñÿ ïðè îïðåäåëåí- íûõ óñëîâèÿõ. Âî-ïåðâûõ, ýíåðãèÿ ýëåêòðîíîâ èç-çà òåïëîâûõ êîëåáàíèé äîëæíà áûòü çíà÷èòåëüíî ìåíüøå, ÷åì êóëîíîâñêàÿ ýíåðãèÿ, êîòîðàÿ íåîáõîäèìà äëÿ ïåðåìåùåíèÿ îòäåëüíîãî ýëåê- òðîíà íà «îñòðîâîê», êîãäà ïðèëîæåííîå íàïðÿæåíèå ðàâíî íóëþ. Ýòà ýíåðãèÿ ðàâíà e2/2C, ãäå e � çàðÿä ýëåêòðîíà, C � ïîëíàÿ åìêîñòü êîíäåíñàòîðà («âîðîò») è òóííåëüíûõ ïåðåõîäîâ. Âî- âòîðûõ, ñàì òóííåëüíûé ýôôåêò äîëæåí áûòü äîñòàòî÷íî ñëàáûì, ÷òîáû ïðåäîòâðàòèòü íàðàñòàíèå êîíöåíòðàöèè òóííåëèðóþùèõ ýëåêòðîíîâ íà ýëåêòðîäàõ ïåðåõîäà, ïîñêîëüêó âîçìîæíî âîçíèê- íîâåíèå õèìè÷åñêîãî ðàçäåëåíèÿ çàðÿäîâ â äèýëåêòðèêå. Ñîãëàñ- íî òåîðåòè÷åñêèì îöåíêàì [9], ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïðîâîäèìîñòü òóííåëüíîãî ïåðåõîäà äîëæíà áûòü ãîðàçäî ìåíüøå, ÷åì êâàíò ïðîâîäèìîñòè (2e2/h, ãäå h � ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà). Êîãäà âûïîë- íÿþòñÿ îáà ýòè óñëîâèÿ, ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå â ñèñòåìå, àíàëîãè÷íû ïðîÿâëåíèþ êðàòíîñòè çàðÿäà íà ìàñëÿíûõ êàïëÿõ, êîòîðîå íàáëþäàë Ðîáåðò Ìèëëèêåí [10]. Ðàññìîòðèì ïîäðîáíåå ïðèíöèï ðàáîòû íàíî- ïðèáîðà, â êîòîðîì èñïîëüçîâàí îäíîýëåêòðîííûé òðàíñïîðò.  êîíñòðóêöèè ïðèáîðà ïðåäóñìàòðèâàþò- ñÿ äâà èçîëèðîâàííûõ ïåðåõîäà � äëÿ âõîäà è âûõî- äà îòäåëüíûõ íîñèòåëåé òîêà, íàïðèìåð, ýëåêòðîíîâ (ðèñ. 2). Òàêîé ïðèáîð ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ïî- ëåâîé òðàíçèñòîð, â êîòîðîì êàíàë çàìåíåí äâóìÿ òóí- íåëüíûìè ïåðåõîäàìè 1, ôîðìèðóþùèìè ìåòàëëè- ÷åñêèé «îñòðîâîê»* 2. Íàïðÿæåíèå, ïðèêëàäûâàåìîå ê ýëåêòðîäó ïåðåõîäà, âàðüèðóåò ïëîòíîñòü ýíåðãèè, íåîáõîäèìóþ äëÿ èçìåíåíèÿ êîíöåíòðàöèè íîñèòåëåé íà «îñòðîâêå». Èç ôèçè÷åñêèõ ñîîáðàæåíèé ïîíÿòíî, ÷òî îäíî- ýëåêòðîííûå òðàíçèñòîðû ìîãóò áûòü äâóõ òèïîâ � «ìåòàëëè÷åñêèå» è «ïîëóïðîâîäíèêîâûå», â çàâèñè- ìîñòè îò ïðèíöèïà ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàçäåëåíèÿ òóííåëüíûõ áàðüåðîâ. Ïåðâîíà÷àëüíûì âàðèàíòîì îäíîýëåêòðîííîãî òðàíçèñòîðà áûëà «ìåòàëëè÷åñêàÿ» ìîäåëü, ïðåäëîæåííàÿ Ôóëòîíîì è Äîëàíîì [12]. Ýòè èññëåäîâàòåëè èñïîëüçîâàëè òîíêóþ àëþìèíèåâóþ ôîëüãó, ñëóæàùóþ òàêæå ìàòåðèàëîì äëÿ èçãîòîâ- ëåíèÿ ýëåêòðîäîâ. ×åðåç òåíåâóþ ìàñêó ìåòàëë èñ- ïàðÿëñÿ äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ýìèòòåðà, áàçû è êîëëåê- òîðà. Òóííåëüíûå ïåðåõîäû ôîðìèðîâàëèñü çà ñ÷åò åñòåñòâåííîãî îêèñëåíèÿ ìåòàëëà. Âòîðîé ñëîé ìå- òàëëà, èçìåíåííûé ïî îòíîøåíèþ ê ïåðâîìó ïóòåì âðàùåíèÿ îáðàçöà, èñïàðÿëñÿ òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ñôîðìèðîâàòü «îñòðîâîê».  ïîëóïðîâîäíèêîâîé ìîäåëè íì-ïðèáîðà ýìèò- òåð, áàçà è êîëëåêòîð ìîãóò áûòü ñîçäàíû çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ îáëàñòè ëîêàëèçàöèè äâóõìåðíîãî ýëåêò- ðîííîãî ãàçà, âîçíèêàþùåãî â èíòåðôåéñå ìåæäó äâóìÿ ñëîÿìè ïîëóïðîâîäíèêà, íàïðèìåð, òèïà AlGaAs è GaAs [2].  ýòîì ñëó÷àå îáëàñòü ïðîâîäè- ìîñòè îïðåäåëÿåòñÿ ìåòàëëè÷åñêèìè ýëåêòðîäàìè, ñîçäàííûìè íàä ñëîåì ïîëóïðîâîäíèêà. Îòðèöàòåëü- íûé ïîòåíöèàë, ïðèêëàäûâàåìûé ê ýòèì ýëåêòðîäàì, óìåíüøàåò êîíöåíòðàöèþ ýëåêòðîííîãî ãàçà âáëèçè * Ñîáñòâåííî «îñòðîâêîâûå» ñòðóêòóðû èññëåäîâàëèñü ðàçëè÷- íûìè àâòîðàìè, ñì., íàïðèìåð, [11]. Ðèñ. 2. Ìîäåëü íàíî- ïðèáîðà ñ îäíîýëåêò- ðîííûì òðàíñïîðòîì + � 2 1 Ðèñ. 1. Ìîäåëü îäíî- ýëåêòðîííîãî ãåòåðîñëîÿ 1 2 U Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 1 14 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ íèõ. Òàêèå îáëàñòè ñ ìàëîé êîíöåíòðàöèåé ýëåêòðî- íîâ ìîãóò áûòü äîñòàòî÷íî óçêèìè, ÷òî ñïîñîáñòâóåò òóííåëèðîâàíèþ íîñèòåëåé ìåæäó èñòî÷íèêîì, ýëåê- òðîäîì («îñòðîâêîì») è ñòîêîì. Äðóãèìè ñëîâàìè, ýëåêòðîä, êîòîðûé ôîðìèðóåò «îñòðîâîê», ìîæåò èñ- ïîëüçîâàòüñÿ êàê ýëåêòðîä ïåðåõîäà.  òàêîé ìîäåëè «îñòðîâîê» ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê êâàíòîâóþ òî÷- êó, ïîñêîëüêó ýëåêòðîíû çäåñü «áëîêèðîâàíû» âî âñåõ òðåõ íàïðàâëåíèÿõ. Ïðèìåðîì êâàíòîâîé òî÷êè ìî- ãóò áûòü àòîìàðíûå êëàñòåðíûå ñèñòåìû, íàíî- ñòðóêòóðû [6]. Çà ïîñëåäíèå íåñêîëüêî ëåò èññëåäîâàòåëè èç Òåõ- íîëîãè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà Äåëüôè (Íèäåðëàíäû) è Òîêèéñêîãî èíñòèòóòà òâåðäîãî òåëà (ßïîíèÿ) ïîêà- çàëè, ÷òî êâàíòîâûå òî÷êè âåäóò ñåáÿ ïîäîáíî èñ- êóññòâåííûì êâàçèìîëåêóëàì [13,14]. Íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíûì ïðåäñòàâëÿåòñÿ èçó÷åíèå ïðîöåññîâ â íàíîòðóáêàõ, íàíîïðîâîëîêàõ è ñôåðî- ïîäîáíûõ êëàñòåðàõ [4], ãäå ïðîÿâëÿåòñÿ êóëîíîâñ- êàÿ áëîêàäà åäèíñòâåííîãî íîñèòåëÿ òîêà íà ìîíî- àòîìíîì «îñòðîâêå». Äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷, ñâÿçàííûõ ñ èññëåäîâàíèåì àòîìíîé, ýëåêòðîííîé è ôîíîííîé ñòðóêòóð êëàñòåð- íûõ ñèñòåì, çà÷àñòóþ èñïîëüçóþò ñõåìó ìîëåêóëÿð- íî-äèíàìè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ [8, 9]. Òàêîé ìî- äåëüíûé ïîäõîä ïîçâîëÿåò ïðîñëåäèòü íå òîëüêî çà ñòðóêòóðíûìè ïåðåñòðîéêàìè êëàñòåðîâ, íî òàêæå ïðî- àíàëèçèðîâàòü èõ ýëåêòðîôèçè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè.  êà÷åñòâå ïðèìåðà èñïîëüçîâàíèÿ êëàñòåðîâ â íà- íîïðèáîðàõ ðàññìîòðèì ñëåäóþùóþ ñèñòåìó: ìåòàë- ëè÷åñêèé êëàñòåð (äëÿ îïðåäåëåííîñòè èìåþùèé ñôå- ðè÷åñêóþ ôîðìó ðàäèóñîì R), êîòîðûé ïîìåùåí â äèýëåêòðè÷åñêóþ ìàòðèöó ñ ïðîíèöàåìîñòüþ ε. Î÷å- âèäíî, ÷òî ïîòåíöèàë òàêîãî êëàñòåðà U=q/C, ãäå q � ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä, Ñ=εR � åìêîñòü êëàñòåðà. Äëÿ êëàñòåðà ðàçìåðîì â íåñêîëüêî íàíîìåòðîâ Ñ≈10�18 Ô. Ïîýòîìó îäèí ýëåêòðîí, ïîìåùåííûé â òàêîé êëàñòåð, ñîçäàåò ïîòåíöèàë, ñîîòâåòñòâóþùèé âåëè÷èíå 0,1 Â. Òàêîå çíà÷åíèå ïîòåíöèàëà âïîëíå äîñòàòî÷íî äëÿ êóëîíîâñêîé áëîêàäû òðàíñïîðòà äðó- ãèõ ýëåêòðîíîâ, ÷òî îòêðûâàåò ñîâåðøåííî íåâåðî- ÿòíûå èíûå âîçìîæíîñòè äëÿ ñîçäàíèÿ íîâîãî êëàñ- ñà ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ, ò. í. îäíîýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ. Óæå ðàçðàáîòàíî íåñêîëüêî òèïîâ òàêèõ ïðèáîðîâ: ïîëåâûå òðàíçèñòîðû, óïðàâëÿåìûå îäè- íî÷íûì ýëåêòðîíîì íà çàòâîðå, îäíîýëåêòðîííûé àíàëîã áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà, «îäíîýëåêòðîííûé íàñîñ» è äð. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà îäíîýëåêòðîí- íîãî ýëåìåíòà ïàìÿòè èçîáðàæåíà íà ðèñ. 3.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðàêòè÷åñêàÿ ðåàëèçàöèÿ òà- êèõ ñòðóêòóð, êàê ïðàâèëî, îñíîâàíà íà èñïîëüçîâà- íèè ïðåöèçèîííîé ëèòîãðàôèè òîíêèõ ìåòàëëè÷åñêèõ ïëåíîê èëè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëîåâ ñ äâóõìåðíûì ãàçîì. Ïðîñòðàíñòâåííîå ðàçðåøåíèå, õàðàêòåðíîå äëÿ ýòîãî ïîäõîäà, êàê ïðàâèëî, íå ïîçâîëÿåò ñîçäàòü îáúåêòû äîñòàòî÷íî ìàëîãî ðàçìåðà, ÷òî îãðàíè÷è- âàåò ðàáî÷óþ òåìïåðàòóðó òàêèõ óñòðîéñòâ íà óðîâíå òåìïåðàòóðû æèäêîãî ãåëèÿ è íèæå. Ñëåäóåò, îäíàêî, îòìåòèòü çíà÷èòåëüíûé ïðîãðåññ ýòîé òåõíîëîãèè, êîòîðûé äîñòèãíóò â ïîñëåäíåå âðåìÿ. Òàê, â [2�5] ñîîáùàåòñÿ î ñîçäàíèè îäíîýëåêòðîííîé ïàìÿòè, ðà- áîòàþùåé ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå, íà îñíîâå ïî- ëåâîãî òðàíçèñòîðà ñ î÷åíü óçêèì êàíàëîì è ïëàâà- þùèì çàòâîðîì íàíîìåòðîâîãî ðàçìåðà. Èíôîðìà- öèÿ îá èññëåäîâàíèè àòîìàðíûõ êëàñòåðîâ, ïðåäñòàâ- ëåííàÿ â îáçîðå [6], òàêæå ïîçâîëÿåò íàäåÿòüñÿ íà ñêîðóþ òåõíîëîãè÷åñêóþ ðåàëèçàöèþ ïðîåêòà ïîëó- ÷åíèÿ êëàñòåðîâ ðàçìåðîì â åäèíèöû íàíîìåòðîâ, ÷òî ÿâëÿåòñÿ ÷ðåçâû÷àéíî ïåðñïåêòèâíûì äëÿ ñîçäàíèÿ îäíîýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ, ðàáîòàþùèõ ïðè êîìíàò- íûõ òåìïåðàòóðàõ. Çàìåòèì, ÷òî õîòÿ êëàñòåðû â ïîëóïðîâîäíèêàõ íà÷àëè ïðèâëåêàòü ïðèñòàëüíîå âíèìàíèå èññëåäîâà- òåëåé îòíîñèòåëüíî íåäàâíî (ïîñëåäíèå 25 ëåò), â òåõ- íîëîãèè êëàñòåðîôîðìèðîâàíèÿ óæå èìååòñÿ çíà÷è- òåëüíûé ïðîãðåññ.  ðÿäå ïðàêòè÷åñêè âàæíûõ ñëó- ÷àåâ óäàåòñÿ êîíòðîëèðîâàòü õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, ðàç- ìåð, êîíöåíòðàöèþ è ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïîëîæå- íèå êëàñòåðîâ â ïîëóïðîâîäíèêå. Ïðîãðåññ â òåõíî- ëîãèè ïîëó÷åíèÿ êëàñòåðîâ ïîçâîëÿåò óæå ñåãîäíÿ èñïîëüçîâàòü èõ â ïðèáîðàõ ïîëóïðîâîäíèêîâîé ýëåêòðîíèêè. Âåñüìà ïåðñïåêòèâíû èññëåäîâàíèÿ ñîñòîÿíèé ïîçèòðîíèÿ (Ps) â òâåðäîòåëüíûõ ìàòðèöàõ è, â ÷àñòíîñòè, â âûñîêîäèñïåðñíûõ ìàòåðèàëàõ, ñîäåð- æàùèõ êâàíòîâóþ òî÷êó ñ ðàçâèòîé âíóòðåííåé ïî- âåðõíîñòüþ. Îáðàçîâàâøèåñÿ â îáúåìå âåùåñòâà àòî- ìû Ps ìîãóò äèôôóíäèðîâàòü â ïîëîñòè-ïîðû è íà- êàïëèâàòüñÿ òàì â áîëüøèõ êîëè÷åñòâàõ. Îäíîêâàíòîâàÿ àííèãèëÿöèÿ ñâîáîäíîé ïàðû (å+� å�) íåâîçìîæíà â ñèëó çàêîíîâ ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè è èìïóëüñà. ×èñëî êâàíòîâ, â çàâèñèìîñòè îò îðèåí- òàöèè ñïèíîâ ÷àñòèö, îáû÷íî ðàâíî 2 èëè 3. Çäåñü äåéñòâóåò ñïåöèôè÷åñêèé êâàíòîâûé çàêîí ñîõðàíå- íèÿ çàðÿäîâîé ÷åòíîñòè, ñîãëàñíî êîòîðîìó, íàïðèìåð, àííèãèëÿöèÿ ñ èçëó÷åíèåì ÷åòíîãî ÷èñëà γ-êâàíòîâ âîçìîæíà ëèøü èç ñèíãëåòíîãî ñîñòîÿíèÿ, êîãäà ñïèíû ÷àñòèö àíòèïàðàëëåëüíû è ïîëíûé ñïèí ðàâåí íóëþ.  ïðîòèâîïîëîæíîñòü ýòîìó, èç òðèïëåòíîãî ñîñòîÿ- íèÿ, â êîòîðîì ñïèíû ÷àñòèö ïàðàëëåëüíû è ïîëíûé ñïèí àòîìà ðàâåí åäèíèöå, âîçìîæíà àííèãèëÿöèÿ ëèøü â íå÷åòíîå ÷èñëî êâàíòîâ. Ðåãèñòðàöèÿ äàæå åäèíè÷íûõ γ-êâàíòîâ òðóäà íå ñîñòàâëÿåò, è ýòî ïî- çâîëÿåò ôàêòè÷åñêè ïðîñëåäèòü çà âîçíèêíîâåíèåì åäèíè÷íûõ àòîìîâ Ps.  îáû÷íûõ óñëîâèÿõ ýêñïåðèìåíòà êîíöåíòðàöèÿ Ps â âåùåñòâå íå ïðåâûøàåò îäíîãî àòîìà íà êóáè- ÷åñêèé ñàíòèìåòð. Ïðèåìû «ñëåæêè» çà Ps ðàçíîîáðàçíû è ïî âîç- ìîæíîñòÿì äîïîëíÿþò äðóã äðóãà.  ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ èñòî÷íèêîì ïîçèòðîíîâ îáû÷íî ñëóæèò êà- Si-ïîäëîæêà Si-îêñèä Çàòâîð Êâàíòîâàÿ òî÷êà Êàíàë Ðèñ. 3. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà óñòðîéñòâà ïàìÿòè ñ íàíîðàç- ìåðíûì êëàñòåðîì â êà÷åñòâå ïëàâàþùåãî çàòâîðà íà îñíîâå îäíîýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 1 15 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ êîé-ëèáî β+-àêòèâíûé ýëåìåíò, ÷àùå âñåãî èñêóñ- ñòâåííûé èçîòîï ìåäè Ñè64 èëè íàòðèÿ Na22. Îñîáåí- íî óäîáåí íàòðèé. Åãî ðàñïàä, ñîïðîâîæäàþùèéñÿ èñïóñêàíèåì íåéòðèíî (ν), ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ âîçáóæäåííîãî ÿäðà íåîíà Ne22*, êîòîðîå áûñòðî, ïî÷òè ìãíîâåííî, ñïóñòÿ ìåíåå ÷åì 10�11 ñ, èñïóñêà- åò ãàììà-êâàíò ñ ýíåðãèåé 1,28 Ìý è ïåðåõîäèò â îñíîâíîå ñîñòîÿíèå: Na22 → Ne22*+å++ν; Ne22* → Ne22 + ν. Ðåãèñòðàöèÿ γ-êâàíòà òàêîé ýíåðãèè � ýòî îäíî- âðåìåííî è ðåãèñòðàöèÿ ìîìåíòà ðîæäåíèÿ ïîçèòðî- íà, âñÿ æèçíü êîòîðîãî äî àêòà àííèãèëÿöèè îêàçû- âàåòñÿ â ïîëå çðåíèÿ ýêñïåðèìåíòàòîðà.  ìîìåíò ðîæäåíèÿ ïîçèòðîí èìååò ñêîðîñòü, ñîèçìåðèìóþ ñî ñêîðîñòüþ ñâåòà. Íî ïîïàäàÿ â âåùåñòâî, îí áûñòðî òîðìîçèòñÿ, ðàñõîäóÿ áîëüøóþ ÷àñòü ïåðâîíà÷àëü- íîé ýíåðãèè íà èîíèçàöèþ ñðåäû. Òåîðèÿ èîíèçàöè- îííûõ ïîòåðü î÷åíü íàäåæíà è ïîçâîëÿåò ñ õîðîøåé òî÷íîñòüþ ðàññ÷èòàòü âðåìÿ, íåîáõîäèìîå äëÿ òîð- ìîæåíèÿ [15]. Îïðåäåëÿÿ âåðîÿòíîñòü òðåõ÷àñòè÷íîé γ-àííèãèëÿ- öèè, èçìåðÿÿ âðåìÿ æèçíè ïîçèòðîíà è óãëîâóþ êîð- ðåëÿöèþ, ò. å. ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïðåäåëåíèå àííè- ãèëèðóþùèõ êâàíòîâ, óäàåòñÿ äîâîëüíî òî÷íî âîñ- ñòàíîâèòü ïîñëåäîâàòåëüíîñòü è õàðàêòåð âçàèìîäåé- ñòâèé ïîçèòðîíà è Ps ñ àòîìàìè âåùåñòâà, ÷òî ïðåä- ñòàâëÿåò èñêëþ÷èòåëüíî áîëüøîé èíòåðåñ è äëÿ òåî- ðåòè÷åñêîé õèìèè, è äëÿ ðÿäà âàæíûõ ïðàêòè÷åñêèõ ïðèëîæåíèé.  ãàçàõ ðåëÿòèâèñòñêèé ïîçèòðîí òîðìîçèòñÿ äî ñêîðîñòåé âàëåíòíûõ ýëåêòðîíîâ àòîìîâ ñðåäû (~107 ñì/ñ) çà 10�9 ñ.  æèäêîñòÿõ ýòî âðåìÿ ïî÷òè â 1000 ðàç ìåíüøå. Ïîçèòðîí, èìåÿ ñêîðîñòü, áëèçêóþ ê ñêîðîñòè âàëåíòíûõ ýëåêòðîíîâ, ñïîñîáåí ïîäõâà- òèòü êàêîé-íèáóäü èç íèõ, îáðàçîâàâ àòîì Ps: å++À → Ps+À+. Ñðàçó æå ïîñëå îáðàçîâàíèÿ íîâûé àòîì Ps åùå î÷åíü «ãîðÿ÷», åãî ýíåðãèè (ïîðÿäêà 10 ýÂ) ñîîò- âåòñòâóåò òåìïåðàòóðà ~130000°Ñ. Íî ïîñëå íå- ñêîëüêèõ ñîóäàðåíèé ñ àòîìàìè ñðåäû îí «îñòûâà- åò», åãî ýíåðãèÿ ñòàíîâèòñÿ ïðèìåðíî ðàâíîé ýíåð- ãèè àòîìîâ îêðóæåíèÿ (~0,1 ýÂ). Åñòåñòâåííîå âðåìÿ æèçíè Ps, ò. å. âðåìÿ æèçíè â âàêóóìå, çàâèñèò îò åãî ïîëíîãî ñïèíà. Òðåõêâàíòî- âàÿ àííèãèëÿöèÿ ìåíåå âåðîÿòíà, ÷åì äâóõêâàíòîâàÿ. Ïîýòîìó âðåìÿ æèçíè òðèïëåòíîãî Ps â âàêóóìå ïðè- ìåðíî â 1000 ðàç áîëüøå, ÷åì ñèíãëåòíîãî, êîòîðûé àííèãèëèðóåò ñïóñòÿ 1,25·10�10 ñ ïîñëå îáðàçîâàíèÿ.  âåùåñòâå âðåìÿ æèçíè òðèïëåòíîãî Ps çíà÷èòåëüíî ìåíüøå, ÷åì â âàêóóìå. Ïðè÷èíà � ðàçëè÷íûå ãàñÿ- ùèå ïðîöåññû âçàèìîäåéñòâèÿ Ps ñ àòîìàìè ñðåäû. Âîçìîæíà, íàïðèìåð, àííèãèëÿöèÿ ïîçèòðîíà òðèï- ëåòíîãî Ps íå íà ñâîåì ýëåêòðîíå (îíà çàòîðìîæåíà çàêîíîì ñîõðàíåíèÿ çàðÿäîâîé ÷åòíîñòè), à íà «÷ó- æîì» ýëåêòðîíå àòîìà ñðåäû. Ïîñêîëüêó ñïèí ýëåêò- ðîíà ñðåäû ìîæåò èìåòü îðèåíòàöèþ, ïðîòèâîïîëîæ- íóþ ñïèíó ýëåêòðîíà Ps, ýòîò ïðîöåññ ñîïðîâîæäà- åòñÿ èçëó÷åíèåì äâóõ γ-êâàíòîâ. Êðîìå òîãî, âîçìîæåí è ïðÿìîé îáìåí äâóõ ýëåêò- ðîíîâ ñ ïðîòèâîïîëîæíûìè ñïèíàìè, ïåðåâîäÿùèé îðòî-Ps â ïàðà-Ps, êîòîðûé áûñòðî àííèãèëèðóåò (ýòî ò. í. îðòî-ïàðà-êîíâåðñèÿ). Êîíâåðñèîííîå òóøåíèå îñîáåííî ýôôåêòèâíî ïðè íàëè÷èè ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ, èìåþùèõ íåñïàðåííûå è ïîòîìó ëåãêî îá- ìåíèâàåìûå ýëåêòðîíû. Äàæå â íè÷òîæíûõ êîíöåíò- ðàöèÿõ (äî 0,001%) òàêèå ïðèìåñè ìîãóò çàìåòíî èç- ìåíÿòü ýôôåêòèâíîå âðåìÿ æèçíè Ps â ñðåäå. Íà ýòîì ïðèíöèïå îñíîâàí î÷åíü èíòåðåñíûé ìåòîä êîíâåð- ñèîííîãî äåòåêòèðîâàíèÿ ñâîáîäíûõ ðàäèêàëîâ, êî- òîðûå èãðàþò âàæíåéøóþ ðîëü â êèíåòèêå ìíîãèõ ïðàêòè÷åñêè âàæíûõ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Ñîçäàíèå íîâûõ ñèñòåì òðåáóåò îïðåäåëåííîé èí- æåíåðíî-èññëåäîâàòåëüñêîé ñíîðîâêè, ïîñêîëüêó íóæíî ïðîÿâèòü èíòóèöèþ, ÷òîáû ðàñïîëîæèòü àòî- ìû â êâàçèìîëåêóëå ïî çàðàíåå îáäóìàííîé ñõåìå è òåì ñàìûì ïîëó÷èòü íîâûå ñâîéñòâà. Íåêîòîðûå èç ïîëó÷àåìûõ ïðè ýòîì êëàñòåðîâ ïðîÿâëÿþò íåîáûêíî- âåííûå ñâîéñòâà. Ó÷èòûâàÿ îïûò, íàêîïëåííûé õèìèêàìè â èñ- ñëåäîâàíèè ïîëèýäðè÷åñêèõ ñèñòåì, èìåþùèõ âíóòðè «çàêàïñóëèðîâàííûå» àòîìû äðóãîãî ñîðòà è ïîëó÷èâøèõ íàçâàíèå � «êëàòðàòû» (clathrate), ìîæ- íî âûäâèíóòü ìîäåëü íàíîìåòðîâîãî ýëåêòðîííîãî ïðèáîðà, «ïîñòðîåííîãî» íà êëàñòåðíîé îñíîâå. Âíóò- ðè ïîëèýäðè÷åñêîé êëàñòåðíîé êîíôèãóðàöèè (ìîëå- êóëÿðíî äèíàìè÷åñêîå èçó÷åíèå ïîëèýäðè÷åñêèõ ñòðóêòóð íà îñíîâå Si ïðî- âîäèëîñü àâòîðàìè [6, 8, 16]) âîçìîæíà ëîêàëèçà- öèÿ àòîìîâ íàòðèÿ, êàê ýòî ïîêàçàíî íà ðèñ. 4. Ëîêà- ëèçàöèÿ àòîìà íàòðèÿ âíóò- ðè êðåìíèåâîãî ïîëèýäðà âûçûâàåò ïåðåðàñïðåäåëå- íèå ýëåêòðîííîé ïëîòíîñ- òè ñèñòåìû. Èëëþñòðàöè- åé ýòîãî ñëóæàò êîíòóðíûå êàðòû ýëåêòðîííîé ïëîòíî- ñòè (ðèñ. 5), ðàññ÷èòàííûå â ðàìêàõ ìåòîäà ôóíêöèî- íàëà ýëåêòðîííîé ïëîòíî- ñòè [14, 17]. Ñàìî ïî ñåáå îáðàçîâàíèå ïîëèýäðè÷åñ- êîé ñòðóêòóðû ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ óäåëüíîãî îáúåìà êëàñòåðà (ïî ñðàâíåíèþ ñ àëìàçîïîäîáíîé ñòðóêòóðîé). Òàêîå «ðàñïóõàíèå» ñòàíîâèòñÿ ïðè÷è- íîé óâåëè÷åíèÿ øèðèíû çàïðåùåííîé çîíû ∆Eg èç- Ðèñ. 5. Ðàñïðåäåëåíèå ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè â ïîëèýä- ðè÷åñêèõ êëàñòåðàõ êðåìíèÿ (46 àòîìîâ), íå ñîäåðæàùèõ (ñëåâà) è ñîäåðæàùèõ àòîì íàòðèÿ Si Na Si Na Na Na Na Si Si Si Si Na Si Ðèñ. 4. Ëîêàëèçàöèÿ àòî- ìà íàòðèÿ â öåíòðå ïîëè- ýäðè÷åñêîãî êëàñòåðà êðåìíèÿ, îáëàäàþùåãî ñèììåòðèåé Td Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 1 16 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ çà èçìåíåíèÿ óãëîâ ìåæäó õèìè÷åñêèìè ñâÿçÿìè â êëàñòåðå (äëÿ 46-àòîìíîãî êðåìíèåâîãî ïîëèýäðà ðàñ- øèðåíèå çîíû ñîñòàâëÿåò 0,65 ýÂ, ò. å. ∆Eg ≈1,75 ýÂ). Ðàáîòà ñ ïîëóïðîâîäíèêîâûìè êëàòðàòàìè � ýòî, ïî ñóòè äåëà, àëüòåðíàòèâíàÿ ìåòîäèêà, êîòîðàÿ ìî- æåò áûòü èñïîëüçîâàíà èíæåíåðàìè äëÿ èçìåíåíèÿ çíà÷åíèÿ øèðèíû çàïðåùåííîé çîíû è ñâÿçàííûõ ñ íåé ýëåêòðîôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ çà ñ÷åò èçìåíå- íèÿ ãåîìåòðèè ñòðóêòóðû áåç íàãíåòàíèÿ êèñëîðîäà â ìàòåðèàë.  íàñòîÿùåå âðåìÿ èññëåäîâàòåëè ïûòàþòñÿ ñî- çäàòü íîâûå êëàñòåðíûå ñèñòåìû, çàñòàâëÿÿ ðåàãèðî- âàòü ìåæäó ñîáîé òå, êîòîðûå óæå ñóùåñòâóþò (çà- ìåòèì, ÷òî ïîëèýäð èç 46 àòîìîâ êðåìíèÿ ïðåäñòàâ- ëÿåò ñîáîé ñèñòåìó ñîåäèíåííûõ ïîëèýäðîâ ìåíüøå- ãî ðàçìåðà: 20- è 26-àòîìíîãî êëàñòåðîâ, îïèñàííûõ â [8, 16�18]). *** Òàêèì îáðàçîì, ðàññìîòðåíû îñíîâíûå ïîäõîäû è çàêîíîìåðíîñòè ôîðìèðîâàíèÿ è óïðàâëåíèÿ ñèñ- òåìîé íàíîìåòðîâûõ àòîìàðíûõ êëàñòåðîâ êàê îñíîâ- íîé ñîñòàâëÿþùåé íàíîïðèáîðîâ. Ýòî ïîçâîëÿåò ðàñ- ñ÷èòûâàòü íà òî, ÷òî óæå â íåäàëåêîì áóäóùåì ñòàíåò âîçìîæíûì ñîçäàíèå ýôôåêòèâíûõ ñâåòîèçëó÷àòåëü- íûõ ïðèáîðîâ íà îñíîâå êëàñòåðíîãî êðåìíèÿ è ðåà- ëèçàöèþ îäíîýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ, ðàáîòàþùèõ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. Õàéðóòäèíîâ Ð. Ô. Õèìèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ íàíî÷àñòèö // Óñïåõè õèìèè.� 1998.� Ò. 67.� Ñ. 125�139. 2. Ìèëüâèäñêèé Ì. Ã., ×àëäûøåâ Â. Â. Íàíîðàçìåðíûå àòîì- íûå êëàñòåðû â ïîëóïðîâîäíèêàõ � íîâûé ïîäõîä ê ôîðìèðîâà- íèþ ñâîéñòâ ìàòåðèàëîâ // ÔÒÏ.� 1998.� Ò. 32, ¹ 5.� C. 513�522. 3. Devoret M. H., Esteve D., Urbina C. Single-electron transfer in metallic nanostructures // Nature.� 1992.� Vol. 360.� P. 547�553. 4. Shirakashi J. Single-electron charging effects in Nb/Nb oxide- based single-electron transistors at room temperature // Appl. Phys. Lett.� 1998.� Vol. 72.� Ð. 1893�1899. 5. Sohn L. L., Kouwenhoven L. P., Schoen G. Mesoscopic elec- tron transport.� Dordrecht: Kluwer (Nato series),1997. 6. Êîâàëü÷óê Â. Â. Óëüòðàäèñïåðñíûå ñóáôàçû â ìîëåêóëÿð- íîé ýëåêòðîíèêå // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå.� 2002.� ¹ 3.� Ñ. 6�14. 7. Tanaka K. Nanotechnology towards the 21st century // Thin Sol. Films.� 1999.� Vol. 341.� P. 120�125. 8. Êîâàëü÷óê Â. Â. Òåîðåòè÷íå îá´ðóíòóâàííÿ øòó÷íîãî ñèí- òåçóâàííÿ êëàñòåðíèõ ñïîëóê íà îñíîâ³ êðåìí³þ // Ô³çèêà êîíäåí- ñîâàíèõ âèñîêîìîëåêóëÿðíèõ ñèñòåì.� 2002.� ¹ 9.� Ñ. 27�31. 9. Õàëäååâ Ã. Â., Ïåòðîâ Ñ. Í. Êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íà ìåæôàçíîé ãðàíèöå // Óñïåõè õèìèè.� 1998.� ¹ 2.� Ñ. 107�124. 10. Õðàìîâ Þ. À. Áèîãðàôèÿ ôèçèêè. Õðîíîëîãè÷åñêèé ñïðà- âî÷íèê.� Ê.: Òåõíèêà, 1982.� Ñ. 160�161. 11. Òðóñîâ Ë. È., Õîëìÿíñêèé Â. À. Îñòðîâêîâûå ìåòàëëè÷åñ- êèå ïëåíêè.� Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1973. 12. Zhuang L., Guo L., Chou S. Y. Silicon single-electron quan- tum-dot transistor switch operating at room temperature //Appl. Phys. Lett.� 1998.� Vol. 72.� P. 1205�1211. 13. Saito S., Oshiyama A. Electronic structure of Si46 and Na2Ba6Si46 // Phys. Rev. B.� 1995.� Vol. 51.� P. 2628�2631. 14. Moriguchi K., Yonemura M., Shintani A., Yamanaka S. Elec- tronic structures of Na8Si46 and Ba8Si46 // Ibid.� 2000.� Vol. 61.� P. 9859�9862. 15. Luschik A., Feldbach E., Kink R., Luschik Ch. Secondary excitons in alkali halide crystals // Ibid.� Vol. 53.� P. 5379�5387. 16. Äðîçäîâ Â. À., Êîâàëü÷óê Â. Â. Òåîðåòè÷íèé àíàë³ç ñòðóê- òóðíèõ òà îïòè÷íèõ õàðàêòåðèñòèê óëüòðàäèñïåðñíèõ ôàç êðåì- í³þ // Ôîòîåëåêòðîí³êà.� 2002.� ¹ 11.� Ñ. 34�39. 17. Kovalchuk V. V. Real nanodimensional silicon particles: cluster approximation // Photoelectronics.� 2001.� N 10.� P. 12�17. 18. Nagase S. Polyhedral compounds of the heavier group-14 elements � silicon, germanium, tin, and lead // Account of Chem. Research.� 1995.� Vol. 28 (11).� Ð. 469�476. ÂÛÑÒÀÂÊÈ. ÊÎÍÔÅÐÅÍÖÈÈ. ÑÈÌÏÎÇÈÓÌÛ «ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ È ÈÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ—2003» Íàó÷íûå íàïðàâëåíèÿ ðàáîòû êîíôåðåíöèè · Ôèçèêà è òåõíîëîãèÿ ìèêðî- è íàíîýëåêòðîíèêè. · Ìàòåðèàëû è êîìïîíåíòû ýëåêòðîííîé òåõíèêè. · Ïðîåêòèðîâàíèå ýëåêòðîííûõ êîìïîíåíòîâ è ñèñòåì. · Ìèêðîñèñòåìû è ìèêðîìåõàíèêà. · Áèîìåäèöèíñêàÿ ýëåêòðîíèêà. · Îïòî- è àêóñòîýëåêòðîíèêà. · Ìàòåìàòè÷åñêèå ìîäåëè è àëãîðèòìû â èíôîðìàòèêå. · Óïðàâëÿþùèå è âû÷èñëèòåëüíûå ñèñòåìû è ïðèáî- ðû. · Àâòîìàòèçèðîâàííûå èíôîðìàöèîííûå ñèñòåìû. · Òåëåêîììóíèêàöèîííûå ñèñòåìû è ñâÿçü. · Òåõíîëîãè÷åñêîå îáîðóäîâàíèå ìèêðîýëåêòðîíèêè. · Ýêîëîãè÷åñêèå àñïåêòû ìèêðî- è íàíîýëåêòðîíèêè. · Ìåíåäæìåíò è ìàðêåòèíã íàóêîåìêèõ ïðîèçâîäñòâ. · Ãóìàíèòàðíûå ïðîáëåìû èíôîðìàòèçàöèè. Ó÷åíûé ñåêðåòàðü Ôðîëîâà Ãàëèíà Âëàäèìèðîâíà. Îòâåòñòâåííûé ñåêðåòàðü Õàðà÷ Âàëåíòèíà Ïàâëîâíà. Ïî÷òîâûé àäðåñ Îðãêîìèòåòà: 124498, Ìîñêâà, Ê-498, Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé èíñòèòóò ýëåêòðîííîé òåõíèêè (ÌÈÝÒ), ÎÍÒÈ, íà êîíôåðåíöèþ "ÌýÈ-2003". 10-ÿ Âñåðîññèéñêàÿ ìåæâóçîâñêàÿ íàó÷íî-òåõíè÷åñêàÿ êîíôåðåíöèÿ ñòóäåíòîâ è àñïèðàíòîâ 23�24 àïðåëÿ 2003 ã. Ðîññèÿ Ìîñêâà