納米電子技術(shù)的發(fā)展研究

摘 要：本文以納米電子技術(shù)為中心，具體闡述納米電子技術(shù)發(fā)展的歷程，再結(jié)合當(dāng)下的發(fā)展現(xiàn)狀剖析未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：納米技術(shù)；納米電子技術(shù)；發(fā)展歷程

從戰(zhàn)略意義而言，納米電子技術(shù)對(duì)提升我國(guó)的核心競(jìng)爭(zhēng)力有著重要意義。在納米技術(shù)的基礎(chǔ)上將納米科學(xué)與技術(shù)兩者融合的新技術(shù)，根據(jù)目前納米電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，其制作而成的各種材料已經(jīng)突破了各種技術(shù)的瓶頸，對(duì)提高人們生產(chǎn)生活質(zhì)量有著重要幫助。

1 納米電子技術(shù)的發(fā)展歷程

1.1 納米電子器件

目前的電子器件的市場(chǎng)對(duì)電子器件提出了更高的要求。在技術(shù)含量不斷提升的前提下，其實(shí)用性也是考察其性能的一個(gè)重要指標(biāo)[1]。納米電子器件作為構(gòu)成納米集成電路的重要元件，其在發(fā)展的過(guò)程中主要經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段是分立元件階段，第二階段是集成元件階段，第三階段是超大規(guī)模集成電路階段，隨著電子器件的尺寸逐漸微型化，電子元件進(jìn)入到納米級(jí)別已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。比較典型就是單電子晶體管，其就是利用納米級(jí)微細(xì)加工技術(shù)制作而成，這也代表了現(xiàn)有的電子技術(shù)已經(jīng)突破了原有的技術(shù)瓶頸。

1.2 納米電子系統(tǒng)

納米電子系統(tǒng)是目前納米電子技術(shù)發(fā)展的重要方向，其技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要是利用了納米電子運(yùn)算等，對(duì)納米運(yùn)算原型系統(tǒng)和納米存儲(chǔ)原型系統(tǒng)進(jìn)行探索，目的在于研究發(fā)明出兩者的單芯片集成。主要的納米電子計(jì)算機(jī)等[2]。

1.3 納米加工技術(shù)

在納米加工技術(shù)當(dāng)中，其中一種加工技術(shù)是以微觀角度從分子、原子的角度出發(fā)，通過(guò)一定環(huán)境的設(shè)置得出所需要的納米材料，然后再進(jìn)一步的制作成納米功能器件，最后得到電路系統(tǒng)。另外一種就是以現(xiàn)有的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料為主，通過(guò)薄膜生長(zhǎng)等技術(shù)制備而成各種納米級(jí)固態(tài)電子器件以及集成電路，例如納米壓印等。

1.4 納米電子材料

與普通的材料不同，納米電子材料不管是從性能上還是經(jīng)濟(jì)上都有著顯著的優(yōu)勢(shì)。通俗一點(diǎn)講，納米電子材料實(shí)際上就是將納米技術(shù)應(yīng)用于材料學(xué)上的一種延伸，主要研究的是零維量子點(diǎn)、一維量子線以及二維量子阱材料。目前主要的納米電子材料有納米半導(dǎo)體材料、納米硅材料等。其中的納米硅材料與其他材料相比，更具優(yōu)勢(shì)，不管是從生產(chǎn)成本、能耗還是穩(wěn)定性方面都有著不錯(cuò)的性能。

1.5 納米電子在醫(yī)學(xué)中的發(fā)展

在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，科技的進(jìn)步獎(jiǎng)各種先進(jìn)的高科技電子產(chǎn)品被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中，并對(duì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展有著重要幫助[3]。特別是納米電子技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)之后，各種結(jié)合了納米電子技術(shù)的電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。例如能夠直接獲取到細(xì)胞膜和細(xì)胞器表面結(jié)構(gòu)信息的掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling Microscope），還有發(fā)發(fā)豐富了傳感器理論、推動(dòng)傳感器制作水平以及拓寬了傳感器應(yīng)用領(lǐng)域的納米傳感器等等。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)方面，將生物醫(yī)學(xué)與納米電子技術(shù)結(jié)合，目的在于實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)電子設(shè)備的微型化與集成化。根據(jù)當(dāng)下的發(fā)展水平，其電子設(shè)備的尺寸大小將逐漸延伸至原子、分子的水平。

2 納米電子技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 石墨烯

在納米電子領(lǐng)域中，對(duì)石墨烯的研究一直在繼續(xù)。石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，屬于二維材料。由于石墨烯是目前最薄、最堅(jiān)硬的納米材料。其導(dǎo)熱系數(shù)高于碳納米管和金剛石，電阻率遠(yuǎn)低于銅和銀，是目前電阻率最小的材料。由于具備十分良好的性能，整個(gè)的石墨烯產(chǎn)業(yè)化也在不斷的加快，在航空航天、移動(dòng)設(shè)備等方面的領(lǐng)域范圍也在不斷的拓寬。在移動(dòng)電子設(shè)備中，由于其柔性能夠較好的應(yīng)用于移動(dòng)電子屏幕中，其整個(gè)的市場(chǎng)為石墨烯的發(fā)展提供了動(dòng)力。由于其高導(dǎo)電性、超輕薄性等優(yōu)越性能，石墨烯在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用也備受矚目。

2.2 碳納米管

碳納米管由于其獨(dú)有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等性能在光學(xué)、機(jī)械等方面展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用前景。其作為一種納米材料，屬于一維納米材料的一種，在制備碳納米管時(shí)，目前常用的有電弧放電法、固相熱解法、輝光放電法等。由于碳納米管能夠支撐透明導(dǎo)電的薄膜，因此可以替換氧化銦錫成為移動(dòng)電子設(shè)備觸摸屏的材料。

2.3 納米生物電子學(xué)

將納米電子技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合，就產(chǎn)生了納米生物電子學(xué)。其主要的應(yīng)用方向在與納米機(jī)器以及各種納米生物醫(yī)用材料等，主要是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，能夠制造出更多的醫(yī)學(xué)材料。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，納米電子技術(shù)的發(fā)展不僅是一場(chǎng)技術(shù)上的革新，可以說(shuō)是全社會(huì)的一種進(jìn)步，其發(fā)展不僅為整個(gè)科技進(jìn)步帶來(lái)了動(dòng)力，對(duì)整個(gè)社會(huì)、國(guó)家的發(fā)展都有著重要推動(dòng)作用。我國(guó)需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)納米電子技術(shù)的理論研究和應(yīng)用研究，更好的推動(dòng)我國(guó)納米電子技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王剛，閻康平，嚴(yán)季新，等.陽(yáng)極氧化鋁模板法制備納米電子材料[J].電子元件與材料.2012，13（05）：156-157.

[2]杜晉軍，洪海麗，劉振起，等.納米電子器件的研究進(jìn)展與軍事應(yīng)用前景[J].裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2014，11（04）：147-148.

[3]許高斌，陳興，王鵬，等.碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào).2010，17（10）：203.