4)Эффект гигантского магнитного сопротивления
возникает вследствие изменения рассеяния электронов на поверхностях раздела слоев при наложении внешнего магнитного поля, параллельного слоям. Физическая природа ГМС обусловлена тем, что в отсутствие внешнего поля спины в чередующихся слоях ориентируются по-разному (благодаря антиферромагнитному связыванию), вследствие чего в сечении рассеяния возникает соответствующий пик. При наложении достаточно сильного внешнего магнитного поля (независимо от его направления) спины начинают ориентироваться вдоль поля, в результате чего рассеяние на границах раздела уменьшается. В 1991 году исследователи фирмы IBM показали, что структуры с эффектом ГМС (называемые также спиновыми затворами) могут быть получены достаточно простыми методами и использованы для регистрации очень слабых магнитных полей, что открыло возможности их практического применения в считывающих головках дисководов магнитных дисков. Коммерческое производство устройств такого типа началось в декабре 1997 года.
5)Эффект(принцип) суперпозиции квантовых состояний
способность квантового объекта находиться в суперпозиции, то есть одновременно в двух когерентных состояниях. Изолированная двойная квантовая точка (наноскопическая пространственная неоднородность), созданная на кремниевом кристалле, проявляет себя как кубит со временем декогерентизации, во много раз большим, чем реализация в арсениде галлия. Эффект имеет значимость для создания квантовых компьютеров.
6)Эффект спиновой поляризации электронов.
В качестве высокочувствительных датчиков магнитного поля используются наноструктуры, состоящие из чередующихся слоев наномасштабных магнитных и немагнитных материалов. Перенос поляризованных по спину электронов между магнитными слоями на расстояние в несколько нанометров позволяет таким структурам реагировать на ничтожно малое изменение магнитного поля, которое соответствует биту информации, хранимой на компьютерном диске.
7) Эффект квантового удержания – увеличение оптической ширины запрещённой зоны квантовых точек при увеличении размера квантовой точки. Этот эффект позволяет приблизить оптические свойства кремния к свойствам арсенида галлия.
8)Эффект ядерного и электронного спинового резонанса. Позволяет создать магнитный резонансный микроскоп для измерения характеристик магнитных доменов и описания магнитных сред записи информации.
9)Эффект экситонного поглощения состоит в поглощении световой энергии
путём образованию водородоподобного связанного состояния между электроном и дыркой, что приводит к поглощению света наноматериалом на более низких частотах. Эффект имеет большое значения для создания оптических наноматериалов.
МОП-транзисторы со структурой
"Кремний-на-изоляторе"
МОП-транзисторы, изготовленные по технологии "кремний на изоляторе" (КНИ), являются весьма перспективными для создания микромощных и высокоскоростных СБИС с напряжением питания до 1,2 В и менее, поскольку наличие толстого окисла вместо кремния под областями истока и стока существенно уменьшает величину ёмкости на подложку. Вторым преимуществом является простой процесс изоляции компонентов и высокая плотность интеграции благодаря отсутствию изолирующих карманов. КНИ-структуры отличаются высокой радиационной стойкостью и повышенной надёжностью при высоких температурах. Короткоканальные эффекты в КНИ-приборах могут быть подавлены простым уменьшением толщины кремниевого слоя. Наклон подпороговой характеристики у КНИ-транзисторов получается практически идеальным. Транзисторы высокого качества получаются на плёнках кремния толщиной 8 нм.
КНИ-структур не является бесспорной. Основная проблема состоит в том, что КНИ-транзисторы имеют увеличенный подпороговый ток вследствие эффекта плавающей подложки, который устанавливает предел понижению потребляемой мощности в выключенном состоянии транзисторного ключа. Попытка понизить этот ток приводит к увеличению порогового напряжения, которое не позволяет уменьшить напряжение питания для уменьшения потребляемой мощности. Вторым принципиальным аргументом является то, что малая собственная ёмкость КНИ-транзистора перестаёт быть его преимуществом при дальнейшем сокращении размеров, поскольку уже в современных СБИС задержка в межсоединениях превышает задержку в вентилях.
Для КНИ-структур используют три способа изоляции: локальное окисление кремния (LOCOS), изоляция мелкими канавками (STI) и меза-изоляция. LOCOS-изоляцию трудно использовать при нормах проектирования менее 0,25 мкм из-за "птичьего клюва", который ограничивает возможности получения изолирующих областей малой площади.
STI-изоляция является сравнительно дорогостоящим процессом.
Оригинальная КНИ-структура – «кремний ни на чём» (Silicon-on-Nothing, SON) . В качестве изолятора в ней использован воздух. Эта технология объединяет положительный качестваобычной структуры транзисторов на кремнии с достоинствами КНИ.
КНИ-структура с длиной канала 0,28 мкм и шириной 9,1мкм
МОП-транзисторы с толщиной р-п переходов и толщиной канала 5 нм.
МОП-ТРАНЗИСТОРЫ С УПРАВЛЯЕМОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ КАНАЛА
Эти приборы нельзя непосредственно отнести к альтернативному типу – по своей структуре они подобны традиционным МОП-транзисторам. Но метод их изготовления существенно отличается от современной КМОП-технологии. Он основан на естественном стремлении атомов соединения к упорядоченной ориентации друг относительно друга. При осаждении кремния на подложку из материала с отличным от него межатомным расстоянием кристаллической решетки (например, на кремний-германиевую) атомы кремния стремятся выровняться в соответствии с атомами подложки. Если это расстояние больше, чем в кремнии, происходит "растяжение" атомов последнего, т.е. кремний оказывается напряженным и скорость дрейфа электронов будет на 70% выше, чем в обычном кремнии. В результате, даже не изменяя размеров транзисторов, можно увеличить быстродействие чипа на 35%.