32

Реферат

ПЗ: 55 с., 7 табл., 23 рис., 28 джерел.

Об’єкт дослідження – одноелекторнний транзистор.

Мета роботи – з’ясувати фізику роботи приладів, створених за теорією одноелектроніки, прослідкувати вірність математичних викладок та за допомогою отриманих графіків підтвердити теорію.

Метод дослідження – аналітичний підхід до розрахунку та пояснення отриманих даних з допомогою ЕОМ.

Даний курсовий проект складається з теоретичної, аналітичної та практичної частини. В теоретичній частині за допомогою сучасних статей про одноелектроніку представлена теорія зарядження окремого кластеру, введено базове поняття одноелектроніки “кулонівська блокада”, показано дискретність заряду у виді сходинок ("кулонівські сходи"), тунелювання на основі найпростішого одноелектронного приладу, запропоновано прилади одноелектронний “ящик” та одноелектронний транзистор.

Основу практичної частини складають розрахунки залежностей вільної енергії системи від напруги затвору та провідності від напруги затвору, які дають наглядний приклад дії одноелектронного транзистору.

Особливістю даної роботи є аналітичний підхід до оцінювання отриманих результатів та теоретичного матеріалу.

Для більш чіткого та автоматизованого розрахунку застосовується ЕОМ .

ОЕТ, ТУНЕЛЮВАННЯ, КЛАСТЕР, КУЛОНІВСЬКА БЛОКАДА, ВІЛЬНА ЕНЕРГІЯ, ЕЛЕКТРОН, ПРОВІДНІСТЬ, ВАХ, ТУНЕЛЬНИЙ ПЕРЕХІД, ЙМОВІРНІСТЬ.

ЗМІСТ

Завдання на курсову роботу 2

Реферат 4

Перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень, термінів 6

Вступ 7

1 Теоретична частина 9

1. Найпростіший одноелектронний прилад 9

1.1.1 Енергетика зарядження окремого кластеру 9

1.1.2 Демонстрація тунельного переходу 11

1.1.3 Одноелектронний “ящик” 14

1.1.4 Аналіз теорії найпростішого одноелектронного приладу 19

1.1.5 Можливе застосування приладу 21

2. Одноелектронний транзистор 23

   1. Експериментальні приклади 23

2. Детальний розгляд ОЕТ 25

3. Результати вимірів 31

2 Аналіз теоретичної частини 34

2.1 Постановка задачі 34

2.2 Аналіз теорії 34

3 Практична частина 37

Висновки 50

Перелік посилань 54

Перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень, термінів

ОЕТ – одноелектронний транзистор

ВАХ – вольт – амперна характеристика

ВСТУП

У 1965 році, на зорі комп'ютерної ери, директор відділу дослідницької компанії Fairchild Semiconductors Гордон Мур пророчив, що кількість транзисторів на мікросхемі буде щорічно подвоюватися. Пройшло вже 38 років, а "закон Мура" як і раніше діє. Правда, згодом практика мікроелектронного виробництва внесла в нього невелике виправлення: сьогодні вважається, що подвоєння числа транзисторів відбувається кожні 18 місяців. Таке уповільнення росту викликане ускладненням архітектури мікросхем. І все-таки, для кремнієвої технології пророкування Мура не може виконуватися вічно.

Але є й інше, принципове обмеження на "закон Мура". Зростання щільності розміщення елементів на мікросхемі досягається за рахунок зменшення їхніх розмірів. Уже сьогодні відстань між елементами процесора може складати 0,13х10^-6 метра (так називана 0,13 – мікронна технологія). Коли розміри транзисторів і відстані між ними досягнуть декількох десятків нанометрів, наберуть сили так називані розмірні ефекти - фізичні явища, що цілком порушують роботу традиційних кремнієвих пристроїв. Крім того, зі зменшенням товщини діелектрика в польових транзисторах росте імовірність проходження електронів через нього, що також перешкоджає нормальній роботі приладів.

Ще один шлях підвищення продуктивності - застосування замість кремнію інших напівпровідників, наприклад арсеніду галію (GaAs). За рахунок більш високої рухливості електронів у цьому матеріалі можна збільшити швидкодія пристроїв ще на порядок. Однак технології на основі арсеніду галію набагато складніше кремнієвих. Тому, хоча за останні два десятки років у дослідження GaAs вкладені чималі засоби, інтегральні схеми на його основі використовуються в основному у військовій області. Тут їхня дорожнеча компенсується низьким енергоспоживанням, високою швидкодією і радіаційною стійкістю. Однак і при розробці пристроїв на GaAs залишаються в силі обмеження, обумовлені як фундаментальними фізичними принципами, так і технологією виготовлення.

От чому сьогодні фахівці в різних областях науки і техніки шукають альтернативні шляхи подальшого розвитку мікроелектроніки. Один зі шляхів рішення проблеми пропонує теорія одноелектронних приладів.