Основні галузі функціональної електроніки
Використання нових носіїв інформації, а також використання великої кількості фізичних закономірностей, явищ та процесів (працює майже вся фізика конденсованого стану) забезпечує розвиток всіх напрямів ( галузей) функціональної електроніки. Основними галузями є :
Оптоелектроніка – використовує ефекти взаємного перетворення оптичних сигналів і сигналів електричної та термічної природи.
Акустоелектроніка та акустооптика – використовує ефекти взаємного перетворення акустичних сигналів і сигналів електричної та оптичної природи.
Діелектроніка– використовує ефекти взаємного перетворення діелектричних сигналів і сигналами електричної та термічної природи.
Магнітоелектроніка – використовує ефекти взаємного перетворення магнітних сигналів і сигналів електричної та термічної природи.
Напівпровідникова та квантова електроніка (частково) – використовує ефекти взаємного перетворення електричних сигналів і сигналів оптичної та термічної природи. Це є частиною можливих використань, інша стосується використань властивостей напівпровідників та квантових процесів в інтегральній мікроелектроніці, лазерній техниці, тощо.
Розвиток функціональної електроніки дозволяє відмовитися від подальшого підвищення рівня інтеграції окремих елементів ІМС шляхом їх мікромініатюризації, підвищити швидкодію, зменшити розсіювання потужності, створити нові класи приладів та значно розширити коло прикладних задач завдяки використанню різноманітних функціонально активних матеріалів та фізичних явищ. Наприклад, оптоелектронні методи обробки інформації дозволили створити новий клас обчислювальних приладів, які не мають аналогів у напівпровідниковій мікроелектроніці. При цьому швидкодія оптоелектронних приладів збільшена до 1014 сек-1.
Підсумовуючи, основні напрями та галузі сучасної мікроелектроніки
можна представити у вигляді блок-схеми на рис. 1.5.
Мікроелектроніка
Інтегральна
Функціональна
Рис.1.5.
Блок-схема основних напрямі і галузей
мікроелектроніки
Подальший розвиток основних перспективних галузей функціональної електроніки дозволить вирішувати задачі розробки обчислювальних систем, комп’ютерного моделювання, надвисокочастотного зв’язку, систем генерації, збереження та передачі енергії, інформаційно-комунікаційних, нанометричних
та інших технологій.
Слід зауважити, що версії реєстріїв перспективних напрямів можуть бути різноманітними. Однак, при всьому різноманітті вони пов’язані з глобальними тенденціями розвитку матеріалознавства та твердотільної електроніки.
Класифікація матеріалів функціональної електроніки
Розглянемо систематизований опис існуючих типів функціонально активних матеріалів, класифікації цих матеріалів за різними ознаками та принципами їх функціонування, що базуються на відомих фізичних явищах.
Агрегатний стан та різновиди матеріалів
В даній класифікації функціонально активні матеріалів у стані газу не
розглядаються як нечисленні, а от стан твердого тіла представлений різновидами, що відрізняються ступенем упорядкування своєї внутрішньої будови (рис.1.6). Монокристали визначають як однорідний кристал, що має єдину кристалічну гратку. Полікристалічні тіла – агрегати з дрібних (10-6 – 1 см) взаємно дезорієнтованих монокристалів – зерен (наприклад, кераміка, металеві злитки, тошо). Скло – аморфне тверде тіло, його будові, на відміну від кристалів, властива відсутність далекого порядку. Полімери представляють собою високомолекулярні сполуки, молекули яких завдяки хімічним зв’язкам мають вигляд ланцюжків (поліетилен, поліоксіетилен, тощо). Твердими електролітами називають суперіонні провідники – тверді тіла з іонним зв'язком, іонна провідність яких різко зростає при досягненні певної температури, меншої від температури плавлення. Іонна електропровідність досягає величин, притаманних рідинам – електролітам. Інакше кажучи, тверді електроліти поєднують властивості твердого тіла та рідини. Наноматеріали – твердотільні матеріали та системи, які мають хоча б в одному вимірі розміри ~ 10 нм і менше, наприклад, нанокристали з розмірами кристалітів 5 – 10 нм, нанокомпозити з розмірами вміщуваної фази << довжини хвилі видимого світла, напівпровідникові надструктури з періодом < 102 нм. Рідкі кристали – рідини, яким притаманний певний порядок розміщення молекул і, як наслідок цього, анізотропія ряда фізичних властивостей. Анізотропія характерна багатьом кристалам. Тобто,