Материалы и устройства наноэлектроники

Содержание книги "Материалы и устройства наноэлектроники : электроника после Мура"

Предисловие
Глава 1. Основные ограничения действия закона Мура
1.1. Физические ограничения процесса масштабирования субмикронных микросхем
1.2. Конструктивно-технологические ограничения масштабирования микросхем
1.3. Схемотехнические ограничения при масштабировании субмикронных микросхем
1.4. Системотехнические ограничения при масштабировании субмикронных КМОП микросхем
1.5. Энергетические ограничения пределов масштабирования
1.6. Ограничение максимального количества новых материалов при изготовлении субмикронных микросхем
1.7. Смена драйверов развития современной микроэлектроники
1.8. Усиление деструктивного действия эффекта YieldKiller
1.9. Состояние и перспективы развития технологии FinFET
1.10. Технологические проблемы современной субмикронной микроэлектроники
1.11. Так когда же закон Мура реально перестанет работать
Глава 2. Углеродные наноматериалы и устройства на их основе
2.1. Технологические методы получения графена
2.2. Технологические методы получения углеродных нанотрубок
2.3. Методы манипулирования и интегрирования углеродных наноструктур в электронные приборы
2.3.1. Диэлектрофорез
2.3.2. Метод Ленгмюра — Блоджетт
2.4. Методы интегрирования углеродных наноструктур в наноэлектронные приборы
2.4.1. Метод формирования элементов на основе дискретных углеродных наноструктур
2.4.2. Метод формирования тонких пленок на основе массива углеродных наноструктур
2.5. Наноэлектронные устройства на основе углеродных наноматериалов
2.5.1. Тензометрический сенсор на основе пленок из многослойного графена
2.5.2. Механические реле на углеродных нанотрубках
2.5.3. Биосенсоры на основе графена
2.5.4. Биосенсоры на основе оксида графена
2.6. Графеновый долинный транзистор
Глава 3. Двумерные (2D) наноматериалы для вычислительных технологий нового поколения
3.1. Ограничения классических архитектурных решений высокопроизводительных вычислительных систем
3.2. Вычислительные технологии нового поколения
3.3. Элементная база новых вычислительных технологий
3.4. 2D-материалы для матричных вычислительных приложений
3.5. 2D-материалы для логических вычислений
3.6. Состояние, перспективы и проблемы использования 2D-материалов для новых вычислительных технологий
Глава 4. Метаматериалы и области их применения
4.1. Свойства метаматериалов
4.2. Краткая история создания метаматериалов
4.3. Примеры метаматериалов для использования в устройствах, работающих в микроволновой области спектра
4.4. Особенности фокусировки устройств на основе метаматериалов
4.5. Эффект сверхразрешения в метаматериалах
4.6. Принципы создания фотонных кристаллов на основе метаматериалов
4.7. Принцип создания магнонных кристаллов на основе метаматериалов
4.8. Магнитоплазменные и магнонные кристаллы на основе монокристаллических пленок феррит-гранатов
Глава 5. Наноматериалы для нейроморфных вычислений
5.1. Основы теории нейроморфных вычислений
5.1.1. Ретроспективный анализ результатов нейроморфных исследований
5.1.2. Искусственные синапсы, нейроны и нейронные сети
5.1.3. Основные принципы функционирования искусственных нейронных сетей
5.1.4. Базовые принципы функционирования искусственных нейронных сетей
5.1.5. Основные типы искусственных нейронных сетей
5.1.6. Принципы обучения нейронной сети
5.2. Нульмерные (0D) нейроморфные материалы
5.2.1. Проблемы выбора базовых материалов для создания искусственного нейрона
5.2.2. Особенности нейроморфной реализации фотонных устройств
5.3. Одномерные (1D) нейроморфные наноматериалы
5.4. Двумерные (2D) нейроморфные материалы
5.5. Нейроморфные гетероструктуры Ван-дер-Ваальса
5.6. Основные проблемы и перспективы применения наноматериалов в нейроморфных устройствах
5.7. Особенности реализации нейросетевых алгоритмов на мемристорных кроссбарах
5.8. Универсальный нейроморфный процессор Tianjic
Глава 6. Магноника — теоретические основы, материалы и устройства
6.1. Теоретические основы магноники
6.1.1. Магнонные кристаллы и их роль в области магнонной спинтроники
6.2. Основы динамики спиновых волн
6.2.1. Спиновые волны в тонких магнитных пленках и волноводах
6.2.2. Магнитные материалы для магнонных кристаллов
6.2.3. Методы возбуждения и детектирования спиновых волн
6.3. Статические магнонные кристаллы
6.3.1. Условия брэгговского рассеяния спиновых волн в магнонных кристаллах
6.3.2. Магнонные кристаллы иттрий — железо — гранат с периодическим изменением толщины пленки
6.3.3. Металлические магнонные кристаллы на основе периодического изменения ширины спинового волновода
6.4. Металлические магнонные кристаллы на основе периодического изменения величины намагниченности насыщения
6.5. Реконфигурируемые, динамические и движущиеся магнонные кристаллы
6.5.1. Оптически индуцированные реконфигурируемые магнонные кристаллы
6.5.2. Управляемые током динамические магнонные кристаллы
6.5.3. Движущиеся магнонные кристаллы на основе поверхностных акустических волн
6.6. Принципы обработки данных на основе магнонных кристаллов
6.6.1. СВЧ-фильтры на основе магнонных кристаллов
6.6.2. Генерация СВЧ-сигнала на основе магнонных кристаллов с обратной связью
6.6.3. Инверсия частоты и обращение времени с использованием динамических магнонных кристаллов
6.6.4. Буферизация данных в режимах статического магнонного кристалла
6.6.5. Магнонные кристаллы в спинтронных логических устройствах
6.6.6. Магнонный транзистор
6.7. Создание и исследование двухкомпонентных планарных магнонных кристаллов на основе пленок ферромагнитных металлов с различной величиной модуляции магнитного параметра
6.7.1. Технология изготовления двухкомпонентных магнонных кристаллов на основе пленок ферромагнитных металлов и экспериментальные образцы
6.7.2. Спектр спин-волновых возбуждений двухкомпонентных магнонных кристаллов
6.7.3. Создание и исследование ферритовых магнонных кристаллов с наличием дефектов и более чем одного пространственного периода
Заключение
Глава 7. Полупроводниковые квантовые точки - физические механизмы, синтез, применение
7.1. Физические основы квантовых точек
7.2. Оптические и электронные свойства квантовых точек
7.3. Поверхностные молекулы — стабилизаторы квантовых точек
7.4. Методы реализации квантовых точек
7.4.1. Введение в проблему
7.4.2. Методы формирования тонких пленок
7.4.3. Технология Ленгмюра — Блоджетт
7.4.4. Формирование монослоев квантовых точек на границе раздела «жидкость - газ»
7.4.5. Стабильность монослоев на границе раздела «жидкость - газ»
7.4.6. Предельная минимальная площадь монослоев квантовых точек
7.4.7. Влияние температуры субфазы наленгмюровские монослои
7.4.8. Методы молекулярно-лучевой и мосгидридной газофазовой эпитаксии
7.4.9. Метод коллоидного синтеза
7.4.10. Эпитаксиальные квантовые точки
7.4.11. Жидкие кристаллы
7.4.12. Ленгмюровские монослои жидкого кристалла
7.4.13. Ленгмюровские монослои смесей поверхностно-активных веществ
7.4.14. Композитный материал на основе квантовых точек и жидкого кристалла
7.5. Методы компьютерного моделирования квантовых точек
Глава 8. Спинтроника - теоретические основы, материалы, устройства
8.1. Квантово-механические явления как физические основы спинтроники
8.1.1. Квантовое ограничение
8.1.2. Баллистический транспорт носителей заряда
8.1.3. Туннелирование носителей заряда
8.1.4. Спиновые эффекты
8.2. Графеновая спинтроника - теоретические основы и экспериментальные исследования
8.2.1. Физические механизмы электрической инжекции и переноса спина в графене
8.2.2. Магнитные моменты от дефектов и адатомов
8.2.3. Экспериментальные методы обнаружения магнитных моментов в графене
8.2.4. Особенности спин-орбитальной связи в материале графен
8.2.5. Особенности механизма спиновой релаксации в графене
8.2.6. Основные возможные приложения графена как базового материала спинтроники
8.2.7. Технологические и конструктивные особенности биологических сенсоров на основе оксида графена
8.3. Ферромагнитная элементная база спинтроники
8.3.1. Спиновый вентиль
8.3.2. Вихревый спиновый диод
8.3.3. Спинтронный транзистор
8.3.4. Туннельный спин-вентильный транзистор
8.3.5. Спин-транзистор с полупроводниковой базой
8.3.6. Спиновый полевой транзистор
8.3.7. Спинтронный СВЧ-генератор
8.3.8. Спинтронное реле
8.3.9. Спинтронные светодиоды
8.3.10. Спинтронные аккумуляторы
8.4. Спин-поляризованный электрический ток
8.4.1. Механизм формирования спин-поляризованного электрического тока
8.4.2. Спин-ток, или «спиновый транспорт»
8.4.3. Соотношение между спин-поляризованным электрическим током и магнитным спин-током
8.4.4. Спин-поляризованный электрический ток и спин-ток
8.4.5. Особенности прохождения спин-поляризованного тока сквозь контакт ферромагнетика с немагнитным проводником
8.4.6. Особенности прохождения спин-поляризованного тока сквозь контакт ферромагнетика с полупроводником
8.5. Ферромагнитные полупроводники
8.6. Энергонезависимая магнитная память - состояние, проблемы и перспективы
8.7. Спинтронные магнитные датчики - состояние, проблемы и перспективы
8.8. Спинтронные радиочастотные и микроволновые устройства
8.8.1. Конфигурации и принципы работы спинтронных радиочастотных устройств для систем беспроводной связи
8.8.2. Магнонные технологии для обработки радиочастотных сигналов
8.8.3. Спинтронные устройства для реализации логических и небулевых функций
8.9. Спиновый транзистор для оптически управляемых спиновых логических элементов
8.10. Спиновый транзистор для спиновых (квантовых) запоминающих устройств
8.11. Основные материалы спинтроники
8.12. Особенности моделирования спинтронных устройств
8.13. Перспективы развития и проблемы спинтронных устройств
Выводы
Глава 9. Стрейнтроника — теоретические основы, материалы, устройства
9.1. Теоретические основы стрейнтроники
9.1.1. Две ветви развития стрейнтроники
9.1.2. Перекрестные эффекты с участием упругой подсистемы
9.1.3. Деформационная инженерия
9.1.4. Композиционные материалы магнитной стрейнтроники
9.1.5. Принцип действия магнитных стрейнтронных устройств
9.2. Физические эффекты в магнитных микро- и наночастицах и структурах, индуцированные механическими напряжениями
9.2.1. Переключение намагниченности в наночастицах
9.2.2. Изменения микромагнитной структуры под действием механических напряжений
9.2.3. Магнитные превращения, наведенные механическими напряжениями
9.2.4. Термоиндуцированный магнитоупругий эффект
9.2.2. Преобразование полей в композитных структурах
9.3. Композитные материалы и устройства магнитной стрейнтроники
9.3.1. Состав и методы изготовления структур
9.3.2. Устройства памяти и логики, переключаемые электрическим полем
9.3.3. Датчики, преобразователи энергии, микродвигатели
9.3.4. Устройства обработки радиосигналов, перестраиваемые электрическим полем
9.3.5. Производные элементы стрейнтроники: гираторы, трансторы и нейроморфные элементы
9.4. Перспективы развития стрейнтроники