1. Тенденції розвитку мікроелектроніки
Мікроелектроніка - розділ електроніки, пов'язаний з вивченням і виробництвом електронних компонентів, з геометричними розмірами характерних елементів порядка декілька мікрометрів і менше.
Такі з напівпровідників, використовують процеси фотолітографії і легування. Більшість компонентів звичайної електроніки, так само застосовуються і в мікроелектроніці: резистори, конденсатори, котушки індуктивності, діоди, транзистори, ізолятори і провідник, але вже у вигляді мініатюрних пристроїв в інтегрального виконання.
Цифрові інтегральні мікросхеми в основному складаються з транзисторів. Аналогові схеми в основному містять резистори і конденсатори. Котушки індуктивності використовуються в схемах тих, що працюють на високих частотах.
З розвитком техніки, розміри компонентів постійно зменшуються. При дуже великому ступені інтеграції компонентів, а отже і при максимальній мінімізації їх розмірів, питання міжелементної взаємодії стає дуже актуальним.
Перший напрямок розвитку мікроелектроніки – це кремнієва технологія. Її застосування обмежено тим, що при температурі >300ºC рухливість електронів обмежена, іншим напрямком розвитку є арсенід-галієвая технологія (на основі кристалів арсеніду галію). Рухливість електронів в цих кристалах є набагато більшою.
Функціональна мікроелектроніка як напрямок розвитку мікроелектроніки характеризується тим, що для побудови приладів використовуються різноманітні явища в твердих тілах - акустоелектронні, оптоелектронні, магнітні ефекти, надпровідність, тощо.
Наступним кроком в мікроелектроніці є наноелектроніка – це напрямок розвитку мікроелектроніки, коли розміри елементів становлять менше 100 нм, тобто наближаються до розмірів атомів, молекул.
2. Напрямки функціональної електроніки
Мікроелектроніка розвивається у напрямі функціональної мікроелектроніки, що ґрунтується на фізичній інтеграції різних процесів і явищ у твердому тілі. Для побудови приладів використовуються різноманітні явища в твердих тілах.
Акустоелектроніка базується на використанні властивостей поверхнево-акустичних хвиль у твердих тілах (взаємне перетворення акустичного і електричного полів). Оптоелектроніка базується на використанні оптичних явищ у твердих тілах, джерелом яких є когерентне (лазерне) випромінювання. Кріоелектроніка базується на використанні явища надпровідності. При дуже низьких температурах (Т<100ºK) спостерігається таке явище, як не підпорядкування принципу Паулі , тобто електрони можуть займати один енергетичний рівень, бо їм бракує енергії для переходу на вищий рівень, вони стають одно частотними, когерентними.
3. Принципи акустоелектроніки. Поверхневі акустичні хвилі (пах)
Акустична хвиля у твердому тілі – це деяке збудження, пов'язане з деформаціями матеріалу. Такі деформації виникають тоді, коли під час руху окремих атомів відстань між ними змінюється. При цьому виникають внутрішні пружні сили, що намагаються повернути матеріал до вихідного стану. Якщо деформація залежить від часу, до рух кожного окремого атома визначається цими силами, а також силами інерції. У наслідку цього рух атомів набуває вигляду хвилі. Що поширюється; атоми коливаються поблизу положення рівноваги. Якщо сили, які намагаються повернути матеріал до вихідного стану, пропорційні деформації, то матеріал вважають пружним, а хвилі, що виникають в ньому – пружними, або акустичними.
У однорідному середовищі з пласкою поверхнею можуть існувати поверхнево-акустичні хвилі (ПАХ), існування яких передбачив лорд Релей, тому їх ще називають релеєвськими хвилями. Напрямком цих хвиль можна керувати; їх амплітуда спадає з глибиною за законом експоненти, таким чином 90% її енергії зосереджено в поверхневому шарі глибиною не більше однієї довжини хвилі. Частотна дисперсія відсутня, типове значення швидкості становить 3000 м/с, що приблизно в 105 разів нижче за швидкість світла, що робить можливим використання ПАХ у пристроях для затримки сигналу.