奈米电子元件.DOC

編註： 因奈米電子內容廣泛，不少主題仍在研究階段。 有時原先的研究成果，後來又被質疑，修改甚至推翻，連著名的貝爾實驗室曾有研究員因研究資料有問題，而被解雇。因此本書內容僅供參考，必須對照必威体育精装版的研發狀況，才能使讀者有較正確的判斷，因此本書盡量由大處著眼，以收集現有資料為主，加入少量研究心得，引用資料均列於書後，但若有遺誤，懇請原諒，並請來電名知，因編輯時間有限，將繼續收集新資料，以便再版時修定，本書之初成多賴游李興博士的全力投入，方能在此匆忙時間內完成。 奈米技術及產業通識教材(3)奈米電子元件 編著：劉致為博士、游李興博士 奈米技術及產業通識教材(3)奈米電子元件 1 定義 3 簡介 3 (A) 奈米電子學的未來發展方向 3 (1) 將現有的積體電路進一步向微小化延伸 4 (2) 利用奈米結構的量子效應而構成的全新量子結構體系 4 (B) 新型奈米電子元件的開發 4 (1) 傳統的金氧半元件 4 圖：以標準製程整合SoC的技術藍圖 4 (2) 新型奈米金氧半元件 4 表：新型CMOS－(1) Ultra-Thin Body SOI; (2) Strained Channel Transistor 5 表：新型CMOS－(3) Vertical Transistor; (4) Fin FET; (5) Double-Gate Transistor 5 (3) 庫侖堵塞效應 6 (4) 單電子電晶體－(1)理論 7 (5) 單電子電晶體元件－(2)實務…各方的預測與發展 7 (6) 奈米碳管電晶體 7 (7)其它奈米電子元件 7 圖：奈米電子的整體輪廓及發展時程 7 (C) 奈米電子元件及應用 8 (1) 奈米電子：數位電腦／類比電腦／高頻應用 8 (2) 奈米光電：廣泛應用在3C 8 (3)將奈米元件架構在現有的半導體產業上 8 (D) 超高速電腦 9 (1) 從基本原理上尋找電腦發展的突破點 9 (2) 超導電腦…約瑟夫遜－超導隧道效應原理 9 (3) 分子電腦…體積劇小、耗能劇減、造價奇低 9 (4) 光子電腦…平行處理、光學開關每秒10億次！ 10 (5) 量子電腦…多現實態的原子；2000年世界十大科技新聞！ 11 (E) 結語：量子／奈米電腦…20年後出現時？ 11 先進國家技術的研發現況 11 (A) 美國的研發現況 11 (1) 美國奈米科技的整體目標 11 表：美國參與NNI計劃的聯邦政府各部會於奈米科技上的投資及增幅(2000~2002) 12 (2) 美國企業界的共襄盛舉 12 (B) 日本的研發現況 12 (1) 日本奈米科技的整體目標 12 (2) 日本國家奈米科技戰略 13 (3) 日本新設奈米半導體相關研究所 13 表：日本新設立奈米研究所據點及其研究內容 14 (4) 日本RTKEN (理化學研究所)的量子計算機 14 (5) 日本ETL (電子技術綜合研究所) 單電子技術 14 (6) 日本量子計算機及技術 15 (C) 歐洲的研發現況 15 (1) 歐洲的奈米科技資訊元件研究計劃 15 (2) 歐洲各國的奈米科技研究計劃 15 (3) 歐洲奈米材料研究組織 16 表：歐洲奈米材料研究網的主要研究領域 16 (D) 南韓的研發現況 16 (E) 大陸的研發現況 17 (1) 大陸國家重點基礎研究－973計劃 17 (2) 大陸國家自然科學基金 17 (3) 大陸重點高等學校 17 1. 北京大學－奈米科學和技術研究中心：短單壁碳奈米管 17 2. 北京大學－智能材料研究中心：奈米尺度的資訊儲存 17 3. 南京大學－奈米科學技術研究中心：院系聯合研究！ 17 4. 復旦大學－應用表面物理國家重點實驗室：奈米電子學、分子計算機 18 市場現況及未來發展趨勢 18 (A) 全球奈米科技應用市場 18 圖：全球奈米科技應用市場預估(彙整各單位) 18 (B) 奈米技術市場規模 (領域別) 18 表4：奈米技術市場規模 (領域別)(日立總研預測) (單位：億日元/年) 18 (C) 奈米碳管場發射顯示器 19 (1) 奈米碳管場發射顯示器 (CNT-FED)的優點 19 (2) 場發射顯示器(FED)技術原理 19 (3) 仍致力於研究或製造薄膜式FED的廠商 20 1. 美國PixTech 20 圖：美國PixTech／友達光電代工的薄膜式FED 20 2. Sony/Candescent 20 圖：Sony/Candescent公司的薄膜式FED 20 (4) 半導體薄膜製程製作FED的發展限制：中／小尺寸 20 (5) 大尺寸的CNT-FED：關鍵在操作電場、場發射電流密度 21 (6) 厚膜式CNT-FED之CNT的製備 21 (D) 奈米掃描探針顯微術 21