Олимпиада "Наноэлектроника"
Неофициальный сайт

2. Мемристоры (Ю.И. Бочаров)
Комментарий к теме
В 2008 году сотрудниками компании HP был практически реализован 4-ый базовый пассивный элемент электронных цепей, который считался недостающим звеном фундаментального семейства, включавшего к тому времени резистор, конденсатор и катушку индуктивности. Теоретически существование 4-го базового элемента семейства было предсказано в 1971 году Леоном Чуа, который назвал его мемристором. Предполагают, что мемристоры может существенно изменить существующую электронику. На основе имеющихся литературных источников, предлагается рассмотреть следующие вопросы: свойства мемристора, связь нанотехнологий с особенностями его практической реализации и перспективы применения этого элемента для наноэлектроники.

3. «Умная пыль» (Ю.И. Бочаров)
Комментарий к теме
Уже более десятилетия в исследовательских центрах многих стран разрабатываются, исследуются и уже активно применяются технологии распределенного сбора, обработки и передачи данных, основанные на использовании так называемой «умной пыли» (англ.: smart dust). Предлагается составить обзор литературы, а также, возможно, изложить свои взгляды на перспективы применения наноэлектроники в элементах, составляющих «умную пыль».

4. Нанороботы (Ю.И. Бочаров)
Комментарий к теме
Сейчас много говорят и пишут о нанороботах. На одной из олимпиад по нанотехнологиям была даже задача о том, сколько нанороботов может поместиться на кончике швейной иглы. А как Вы представляете себе наноробота? Есть ли сложившиеся научные представления о свойствах такого рода объектов? Попробуйте рассмотреть различные аспекты тематики, связанной с нанороботами. Учитывая большой объем доступной информации можно ограничиться и какой-то одной областью.

5. Будущее фотоприемных устройств инфракрасного диапазона на квантовых ямах
(Воронов Ю.А.)
Комментарий к теме
При контакте полупроводников с различной шириной запрещенной зоны образуется гетеропереход. Если с двух сторон от полупроводника с узкой запрещенной зоной (например, GaAs) поместить полупроводник с широкой запрещенной зоной (например, GaAlAs), т.е. сделать два гетероперехода, то между ними энергия электронов в зоне проводимости будет меньше, чем снаружи от гетеропереходов. То есть в узкозонном полупроводнике возникает потенциальная яма для электронов. Если толщина слоя этого полупроводника мала (составляет единицы нанометров), то энергия электронов в потенциальной яме не может изменяться непрерывно, а может принимать только определенные дискретные значения (уровни). В этом случае говорят, что энергия электрона квантуется, а потенциальную яму называют квантовой ямой. Электрон, находящийся на нижнем энергетическом уровне, может взаимодействовать с фотоном, который передает ему свою энергию. При этом электрон переходит на верхний энергетический уровень, а фотон исчезает (происходит поглощение света). Этот процесс, как правило, приводит к изменению сопротивления полупроводника, и используется для обнаружения оптического излучения. Следовательно, такой прибор может быть фотоприемником.
Известные в настоящее время сочетания полупроводниковых материалов, пригодные для создания квантовых ям, позволяют создавать фотоприемники на квантовых ямах, способные регистрировать оптическое излучение инфракрасного (ИК) диапазона. Такие устройства имеют свои преимущества и недостатки. Автору предлагается провести сравнительный анализ таких устройств. Многочисленная литература, посвященная фотоприемным устройствам на квантовых ямах (или на наногетероструктурах), в том числе и в Интернет, позволяет провести требуемый сравнительный анализ.

6. Технология формирования наноструктур (О.Р. Мочалкина)
Комментарий к теме
Наноразмерные приборы (например, приборы с квантованием спектра электронов, одноэлектронные транзисторы и др.) характеризуются рядом уникальных свойств. Они могут усиливать и преобразовывать очень слабые сигналы, иметь крайне низкое энергопотребление. Получение наноразмерных элементов требует разработки новых методов формирования рисунков (методов литографии) Этими методами могут быть экстремальная ультрафиолетовая литография, а так же методы зондовой литографии, в которых происходит локальная экспозиция электронного резиста. Методом зонной литографии могут быть сканирующая туннельная литография и сканирующая атомно-силовая литография.

7. Методы изготовления структур кремний на изоляторе (КНИ) (О.Р. Мочалкина)
Комментарий к теме
Рамки стандартной технологии изготовления сверхбольших интегральных схем (СБИС) ограничивают возможность получения элементов с размерами, приближающимися к 50-ти нм. Альтернативой стандартной технологии изготовления транзисторов (например, КМОП-технология на объёмном кремнии) являются транзисторы на КНИ-структурах. Получение таких структур возможно различными методами, из которых наибольшее распространение получили два метода.
Первый - имплантационный метод - внедрение в глубину кристаллов ионов кислорода. Второй - метод водородного отслоения, при котором происходит сращивание донорной окисленной пластины, облучённой водородом, с опорной кремниевой подложкой.

8. МОП транзистор как базовый элемент современной и будущей наноэлектроники
(Г.И. Зебрев)
Комментарий к теме

Круг вопросов: Почему МОП транзистор занял доминирующее положение в наноэлектронике? Как он работает? Как используется в цифровой технике? Как строится логика? Современные и будущие конфигурации МОП транзисторов.

9. Центральный процессор компьютера: история возникновения, устройство, современной состояние, тенденции развития (Г.И. Зебрев)

Темы рефератов ЛЭТИ:

10. Нанобиочип
Комментарий к теме
В настоящее время основными методами определения маркеров инфекционных заболеваний являются иммуноферментный анализ и полимеразная цепная реакция. Эти методы зарекомендовали себя как высокоспецифичные и чувствительные. Однако, они имеют ряд недостатков - длительность постановки, отсутствие жесткого контроля качества тест-систем, возможность загрязнения исследуемых образцов ДНК или РНК, высокая стоимость реактивов и приборов. Методы, основанные на использовании нанобиотехнологий, позволяют преодолеть эти недостатки.
С этой точки зрения, среди нанотехнологических устройств наибольший интерес представляют системы на основе быстродействующих биосенсоров, позволяющие выявлять белковые маркеры заболеваний в реальном времени.
Современные нанобиосенсоры характеризуются сверхвысокой чувствительностью и быстротой анализа. Существуют два возможных способа получения информации в нанобиочипе: оптический и электронный. В основе функционирования электронного нанобиочипа лежит свойство изменения проводимости биополимера, например, при его гибридизации с комплементарным участком. Это позволяет уменьшить размер биочипа до нанометровых размеров. Оптический нанобиочип использует, преимущественно процессы спектральной люминисценсции. Нанобиочип может быть использован для диагностики различных заболеваний и идентификации участков гена, что делает реальным контроль «генетического паспорта» человека.

11. Нанопроцессор
Комментарий к теме
"Тот компьютер, на котором в 1968 году мы играли в крестики-нолики, да и все другие компьютеры в то время были большими ЭВМ: своенравными монстрами в коконах с искусственным климатом". Билл Гейтс, "Дорога в будущее".
Да, еще в 1971 году компьютер, равный по мощности ENIAC, можно было собрать на пластине площадью 1.5 см2. Так начиналось превращение электроники в микроэлектронику. Сегодня же можно с уверенностью сказать, что эра «микро» закончилась с переходом на топологические нормы производства 90 нм (то есть менее 100 нм), фактически мы перешли от микроэлектроники к наноэлектронике. И теперь правильнее будет называть сердца наших ПК не микропроцессорами, а нанопроцессорами. Однако нанопроцессоры сейчас можно реализовать не только на основе кремния. Чрезвычайно перспективными являются органические материалы, а также так называемые конвергентные системы, в которых объединяется живая и неживая природа.

12. Наноухо
Комментарий к теме
Это практически сверхминиатюрный микрофон, обладающий сверхвысокой чувствительностью, которая в десятки раз превосходит пределы слышимости человеческого уха. Основой таких искусственных систем являются сверхтонкие наноразмерные мембраны, регистрирующие акустические колебания, но мембрана это только начальный этап восприятия звуковой информации. Толщина мембраны и ее геометрический размер в конечном итоге определяет частотные свойства системы и то минимальное звуковое давление, которое может быть ей зарегистрировано. Съем информации с мембраны может осуществляться как электрическими, так и оптическими методами. Также можно делать матрицы нанотолщинных мембран, которые позволяют определять не только уровень акустического сигнала, но и его направления.

13. Наноглаз
Комментарий к теме
Основную информацию человек получает через оптический канал, а его основой является достаточно сложная биологическая многослойная биологическая система – глаз человека. К сожалению, она чрезвычайно уязвима в отношении воздействия света большой мощности, высокой температуры, а также мы практически плохо видим в полной темноте. Создать искусственный аналог человеческого глаза – это фактически сконструировать и изготовить либо биопротез, либо систему технического зрения. От чего зависит разрешающая способность глаза? С точки зрения пространственного разрешения, от количества элементов, входящих в состав матрицы – аналога человеческого глаза; с точки зрения спектральных возможностей наблюдения объектов – от совокупности материалов и их толщин и взаимного расположения. Уже имеются аналоги человеческого глаза, превышающие по своим возможностям его характеристики. Переход к наноразмерам и к новым нанотолщинным композициям материалов открывает фактически новую эпоху в создании систем искусственного зрения, которые должны реализоваться в режиме реального времени.

14. Наноязык
Комментарий к теме
В понятие наноязык ученые и практики вкладывают фактически представление о неком сенсоре который обеспечивает химический анализ как правило жидких сред, которые используются не только в качестве пищевых продуктов, но и в условиях технических систем. Что должно отличать наноязык от известных сенсоров? Он должен обладать целой совокупностью различных рецепторов, интегральное восприятие и обработка сигналов с которых обеспечивает построение химического образа того объекта, который мы изучаем. Так формируется у человека вкусовое ощущение. Создание искусственных систем, способных различать тонкости пищевых продуктов, подобно тонкостям ароматов типичных для парфюмерной промышленности, может быть реализовано именно за счет использования сверхвысокочувствительных наноразмерных элементов различной физико-химической природы и структуры. Вкус, как обоняние - основа восприятия человека окружающей его среды обитания.