История наноэлектроники

История электрических изобретений настолько широка и разнообразна, что на одном сайте ее трудно поместить, и в то же время она настолько интересна, что будет подлостью не упомянуть о том или ином изобретении, перевернувшем наше мировоззрение, а может и всю нашу жизнь. В этой статье рассмотрим историю не одного конкретного изобретения, а целого направления в электронике, названном в последствии наноэлектроникой.

Что же такое наноэлектроника, кроме того что она одна из областей современной электроники?  Наноэлектроника занимается разработкой и исследованием физических и технологических процессов при создании электронных компонентов, в том числе и интегральных схем. Главная особенность наноэлектроники в том, что она охватывает только элементы с размерами менее 100 нанометров. То есть наноэлектроника на сегодняшний день разрабатывает самые маленькие электронные компоненты, а также интегральные схемы на их основе. При таком размере обычные физические процессы в материалах полупроводников, проводников и диэлектриков уже не действуют. В ход вступают квантовые процессы.

Но вернемся ближе к истории развития этой области. Можно считать, что наноэлектроника начинала свое зарождение при появлении полупроводниковых элементов. Уже тогда ученые создавали стабилитроны с шириной объемной области p-n-перехода в несколько десятков нанометров. Хотя сами стабилитроны нельзя считать нанометровыми, все же факт остается фактом. В 70-е -80-е годы прошлого столетия полупроводниковая электроника стала оперировать такими понятиями как гетеропереходы, сверхрешетки, квантовые проволоки и точки, квантовые ямы. Уже тогда можно с уверенностью считать, что наноэлектроника, как подразделение электроники стала постепенно формироваться. В производстве радиокомпонентов и электронных схем стали внедрятся такие совершенно новые технологии, как молекулярно-лучевая, ионно-плазменная, ионно-лучевое напыление фотонный отжиг и многие другие. По сути, микроэлектроника путем выхода технологий на новый более совершенный уровень плавно перешла в наноэлектронику. Результатом внедрения первых нанотехнологий стало появление новейших на то время фотоприборов, светодиодов, лазеров и микросхем.

В 80-е – 90-е годы прошлого столетия были сделаны совершенно новые приборы, давшие новый толчок развития наноэлектроники и переход ее в отдельную область науки и техники. Был изобретен сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) и атомно-силовой микроскоп (АСМ). Они дали возможность ученым манипулировать нанометровыми кластерами в полупроводниковом материале вплоть до исследования отдельных молекул и атомов. В 1991 году были созданы нанотрубки на основе структурной формы углерода. В 1998 году на базе нанотрубок ученым удалось получить транзисторный эффект. В это время зародилась идея создавать электронные компоненты не из целых частей полупроводниковых и других материалов, а из отдельных атомов и молекул. Сначала она казалась почти утопической, но дальнейшая история развития наноэлектроники показала ее вполне воплотимую реальность. Кроме того, орказалось, что нанотрубки обладают рядом уникальных свойств, один из которых сверхпроводимость. В последствие эти нанотрубки были использованы при создании совершенно новых  транзисторов и конденсаторов.

Дальнейшее развитие наноэлектроники происходило столь стремительно, что нельзя выделить конкретные даты. Изобретения появлялись, да и появляются сейчас с удивительной скоростью. Единственным сдерживающим фактором, на сегодняшний день являются недостаточно совершенные технологии. Можно сказать, что человеческая мысль намного опережает развитие технологий. Такие открытия как трехмерный транзистор, асиметричный суперконденсатор, высокоскоростной транзистор на основе графена и др. воспринимаются почти как само собой разумеющиеся.