纳米材料和技术在电子信息领域的应用进展课件.ppt

1、纳米材料和技术在电子信息领域的应用进展报告内容研究背景研究背景1.应用进展应用进展2.总结与展望总结与展望3.报告内容研究背景研究背景1.应用进展应用进展2.总结与展望总结与展望3.19741974年，年，TaniguchiTaniguchi最最早使用纳米科技一词描早使用纳米科技一词描述精细机械加工述精细机械加工7070年代末，德雷克斯勒年代末，德雷克斯勒成立了纳米科技研究小成立了纳米科技研究小组组研究背景研究背景19901990年年IBMIBM公司在镍表面排出公司在镍表面排出“IBM”IBM”19911991年人类发现碳纳米管年人类发现碳纳米管19981998年制备成功量子磁盘年制备成功量子

2、磁盘19991999年研制成功年研制成功100nm100nm芯片，同年纳米技术逐芯片，同年纳米技术逐步走向市场步走向市场19811981年相继发明了扫描年相继发明了扫描隧道显微镜（隧道显微镜（STMSTM）、原）、原子力显微镜（子力显微镜（AFMAFM）等微）等微观表征和操纵仪器。观表征和操纵仪器。19901990年第一届国际纳米年第一届国际纳米科学技术会议在美国巴科学技术会议在美国巴尔的摩召开，尔的摩召开，标志着纳标志着纳米科学技术的正式诞生米科学技术的正式诞生。90年代后年代后到现在到现在80809090年代年代7070年代年代19591959诺贝尔奖获得者理查德诺贝尔奖获得者理查德 费曼

3、发表题为费曼发表题为 There is Plenty fo Room at the There is Plenty fo Room at the BottomBottom的演讲，的演讲，预示着纳米技术的出现预示着纳米技术的出现研究背景物质达到纳米尺度出现的各种效应物质达到纳米尺度出现的各种效应表面效应表面效应小尺寸小尺寸效应效应宏观量子宏观量子隧道效应隧道效应量子尺寸量子尺寸效应效应研究背景图图1 纳米器件的分类纳米器件的分类报告内容研究背景研究背景1.应用进展应用进展2.总结与展望总结与展望3.抗热障、耐磨损的纳抗热障、耐磨损的纳米结构涂层材料以及米结构涂层材料以及包括化学探测、生物包括化学

4、探测、生物探测、单分子探测在探测、单分子探测在内的新型方法内的新型方法产生氢、有效利用产生氢、有效利用太阳能、降解有机太阳能、降解有机物、处理尾气、治物、处理尾气、治理污水等理污水等微处理器、存储器、微处理器、存储器、传感器功能更优越传感器功能更优越体积更小体积更小家电、纺织和建材产品家电、纺织和建材产品更坚固、更持久耐用而更坚固、更持久耐用而且成本更低且成本更低应用进展癌细胞探测、基因诊断和治疗、新药的制造癌细胞探测、基因诊断和治疗、新药的制造和药物靶向技术、人工组织和器官的制造和药物靶向技术、人工组织和器官的制造应用进展A.Bachtold等人关于碳纳米管等人关于碳纳米管三极管的研究工作三

5、极管的研究工作Science V294,1317(2001)图2 碳纳米管构建的三极管（左）单根SWCNT三极管的原子力显微镜像；（右）结构剖面图应用进展图3 碳纳米管三极管的I-Vg特性（室温测量），虚线为理论计算结果图4 纳米管三极管室温对于不同 Vg的I-VSD特性应用进展图图5 利用纳米硅颗粒制备的窄通道单电子存储器利用纳米硅颗粒制备的窄通道单电子存储器应用进展图图6 轮烷分子开关轮烷分子开关图图7 扭曲开关扭曲开关应用进展图图8 实验装置图实验装置图图图9 STM下纳米金粒子形貌图下纳米金粒子形貌图应用进展图图10 分子电导随外加偏压的变化曲线分子电导随外加偏压的变化曲线图图11 电

6、子输运示意图电子输运示意图应用进展1992年年16MB芯片芯片3200万个元件万个元件90年代到现在20世纪5060年代20世纪70年代超大规模集成电路超大规模集成电路VLSI105个元件个元件20世纪80年代1985年，年，1MB ULSI的集成度的集成度达到达到200万个元件万个元件应用进展这款这款45nm 45nm 芯片拥有芯片拥有153Mbit153Mbit容量，容量，内置了内置了1010亿晶体管，而面积只有亿晶体管，而面积只有110110平方毫米。其晶体管的面积平方毫米。其晶体管的面积为为0.3460.346平方微米，只有平方微米，只有65nm65nm制制程产品的一半。据称，程产品的一半。据称，45nm45nm技术技术将使芯片减少五倍漏电，晶体管将使芯片减少五倍漏电，晶体管密度提高密度提高1 1倍倍。图图 45nm晶圆近照晶圆近照图图 45nm晶体管晶体管 报告内容研究背景研究背景1.应用进展应用进展2.总结与展望总结与展望3.总结与展望