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納米電子技術(shù)的發(fā)展
納米電子技術(shù)的發(fā)展【1】
摘 要 隨著電子學(xué)的不斷發(fā)展，納米電子技術(shù)逐漸演變?yōu)槲覈?guó)實(shí)現(xiàn)信息科學(xué)技術(shù)的主要方向。
納米電子技術(shù)的發(fā)展不但有利于新技術(shù)的研發(fā)，更重要的是代表著微電子學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。
本文主要對(duì)納米電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上分析了納米電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，可以看出納米電子技術(shù)的發(fā)展對(duì)于我們?nèi)祟惾粘Ｉ钋闆r有很大的影響。
【關(guān)鍵詞】納米 電子學(xué) 趨勢(shì)
隨著納米技術(shù)的廣泛運(yùn)用，已經(jīng)延伸到社會(huì)中的各個(gè)領(lǐng)域。
目前已經(jīng)研究出的納米電子技術(shù)產(chǎn)品多種多樣，這些納米技術(shù)的產(chǎn)品不但性能優(yōu)良，最主要的是功能奇特。
但是值得注意的是科學(xué)家對(duì)于納米電子技術(shù)的研究還不夠深入，那么以后的還需要從新型電子元器件以及碳納米管等方向入手進(jìn)一步研發(fā)。
1 納米電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 納米電子材料的應(yīng)用
現(xiàn)階段納米材料主要有納米半導(dǎo)體材料、納米硅薄膜以及納米硅材料等類型。
在這些納米電子材料中，可以說(shuō)納米硅材料最有發(fā)展前景，同時(shí)還符合當(dāng)前社會(huì)對(duì)于電子技術(shù)的實(shí)際需求。
通過(guò)對(duì)納米硅材料與其他納米電子材料進(jìn)行比較后，可以看出納米硅材料具有以下特點(diǎn)：首先，納米硅材料在不斷研發(fā)的背景下其成本處于逐漸降低的趨勢(shì)，其次，該材料還具有能耗低、準(zhǔn)確性高以及不易受外界影響的特點(diǎn)。
最后，由于納米硅材料中分子與分子所存在的距離較小，因此可以一定程度的提升納米電子材料的反映速度，最終達(dá)到提升工作效率的目標(biāo)。
1.2 納米電子元件的應(yīng)用
可以說(shuō)納米電子元件是以集成元件以及超大規(guī)模集成元件為基礎(chǔ)的。
其具體研發(fā)歷程是在上個(gè)世紀(jì)50年代美國(guó)研究者對(duì)集成電路進(jìn)行研發(fā)之后而開始的，然后經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展后逐漸從中型、大型轉(zhuǎn)變?yōu)槌笮偷募呻娐泛吞卮箢愋偷募呻娐贰?/p>
在此背景下，其納米電子元件的尺寸越來(lái)越小，現(xiàn)階段的電子元件尺寸在0.1到100nm范圍之內(nèi)。
1.3 應(yīng)用于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
特別是在納米技術(shù)的不斷發(fā)展過(guò)程中，其納米電子技術(shù)逐漸應(yīng)用到醫(yī)學(xué)的領(lǐng)域。
可以說(shuō)在醫(yī)學(xué)治療的過(guò)程中，可以利用納米電子技術(shù)的特點(diǎn)在細(xì)微部分的檢測(cè)與觀察方面。
在普通顯微鏡無(wú)法觀測(cè)的物品可以通過(guò)納米電子技術(shù)進(jìn)一步剖析。
與此同時(shí)，還可以將電化學(xué)的信息檢測(cè)流程中融入納米傳感器的方式對(duì)生化反應(yīng)進(jìn)行診斷。
同時(shí)，在納米電子技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，產(chǎn)生了很多方面的高科技醫(yī)學(xué)產(chǎn)品，例如伽馬刀、螺旋CT以及MRI等。
可以說(shuō)生物醫(yī)學(xué)以及電子學(xué)的融合對(duì)于納米電子技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義，納米電子技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)的電子設(shè)備集成化具有很大的發(fā)展空間，在未來(lái)的發(fā)展中，可以將納米電子元件的尺寸控制在分子與原子的大小之間，進(jìn)而就會(huì)將微小生物體的研究帶到一個(gè)新的領(lǐng)域。
2 納米電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
通過(guò)對(duì)納米電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析后可以看出納米電子技術(shù)在未來(lái)發(fā)展具有很大的空間，對(duì)此主要可以從新型電子元器件、石墨烯以及碳納米管等方向入手。
2.1 新型電子元器件
對(duì)納米電子技術(shù)的當(dāng)前模式分析后，可以斷定在未來(lái)十年內(nèi)必然會(huì)經(jīng)過(guò)飛速發(fā)展的歷程。
特別是當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)于新型電子元器件的需求逐漸增多的背景下，還需要根據(jù)實(shí)際需求來(lái)對(duì)新型電子元器件進(jìn)行擴(kuò)展與完善。
對(duì)此，可以從單電子器件、共振隧穿電子器件、納米場(chǎng)效應(yīng)晶體管、納米尺度MOS器件、分子電子器件、自旋量子器件、單原子開關(guān)等新型信息器件的方向入手，在保證了納米電子技術(shù)朝著良好的方向發(fā)展的同時(shí)，還可以延續(xù)摩爾定律以及CMOS的研究成果。
2.2 碳納米管
可以說(shuō)碳納米管是納米電子技術(shù)的發(fā)展重要方式，碳納米管的本質(zhì)是一種一維的納米材料，其最大的特點(diǎn)是具有重量輕以及完美六邊形的結(jié)構(gòu)。
因此在實(shí)際的運(yùn)用中，碳納米管具有良好的傳熱性能、光學(xué)性能、導(dǎo)電性能、力學(xué)性能以及儲(chǔ)氫性能等。
與此同時(shí)，碳納米管在納米電子方面具有重要的作用，并作為現(xiàn)階段晶體管中主要的材料，對(duì)此有效的碳納米管可以對(duì)集成電路的效率進(jìn)行提升。
2.3 憶阻器
所謂憶阻器就是就是經(jīng)過(guò)了繼電阻器、電容器以及電感元件發(fā)展之后而發(fā)展的一種模式。
并且憶阻器是模擬信號(hào)的方式來(lái)對(duì)非線性動(dòng)態(tài)納米元件而組成的具有交叉開關(guān)模式的納米電子技術(shù)。
憶阻器的屬性不但與CMOS類似，更主要的是其具有功率低、體積小以及不受外界因素影響的特點(diǎn)，進(jìn)而在未來(lái)的發(fā)展中可以有效的代替硅芯片等材料。
2.4 石墨烯
同時(shí)，石墨烯作為新型的納米材料來(lái)說(shuō)，不但具有超薄的特征，最主要的是其質(zhì)地還是非常堅(jiān)硬的。
并且在正常狀態(tài)下石墨烯電子的傳輸速度要比其他類型的納米電子材料快，正是由于多方面的因素使得對(duì)于石墨烯的研究具有重要的意義。
石墨烯和其他導(dǎo)體具有很大的區(qū)別，進(jìn)而在碰撞的過(guò)程中其能量不會(huì)有損失。
在對(duì)石墨烯的未來(lái)進(jìn)行研究與設(shè)想后，根據(jù)專家預(yù)計(jì)在10年后可成功研制性能優(yōu)異的石墨烯類型的導(dǎo)體材料與晶體管。
2.5 納米生物電子
最后，納米電子技術(shù)還可以與生物技術(shù)進(jìn)行有效的融合，也可以認(rèn)為納米生物電子是以多個(gè)領(lǐng)域?yàn)楹诵墓餐ㄔO(shè)的。
在對(duì)納米電子技術(shù)帶入生物領(lǐng)域的過(guò)程中，利用納米電子技術(shù)的自身特點(diǎn)可以制造出關(guān)于納米機(jī)器以及附屬的納米生物醫(yī)用的材料產(chǎn)品等，進(jìn)而可以在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中取得一定的成果，最終達(dá)到為人類健康做出巨大貢獻(xiàn)的目標(biāo)。
3 結(jié)束語(yǔ)
總之，在電子科學(xué)不斷發(fā)展的背景下，其納米電子技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越受到國(guó)際的重視。
通過(guò)對(duì)納米電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析后，可以發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，也就是說(shuō)納米電子技術(shù)完全融入到我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中指日可待。
通過(guò)采用納米電子技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一種高效、科學(xué)而環(huán)保的生物材料、電子晶體管以及醫(yī)學(xué)設(shè)備等，最終達(dá)到改善人們的生活現(xiàn)狀的目標(biāo)，讓人們切切實(shí)實(shí)地體驗(yàn)納米時(shí)代。
參考文獻(xiàn)
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納米電子技術(shù)的發(fā)展與展望【2】
【摘 要】本分分析了納米電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)于納米電子技術(shù)的未來(lái)展望提出了自己的看法。
【關(guān)鍵詞】納米電子技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀;未來(lái)展望
隨著對(duì)納米電子技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，納米電子技術(shù)在多項(xiàng)領(lǐng)域中都展現(xiàn)出了其強(qiáng)大潛力，隨著對(duì)納米電子技術(shù)的深入研發(fā)，納米技術(shù)勢(shì)必將廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，并成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢商娲谋匦杵贰?/p>
一、納米電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著納米電子技術(shù)的發(fā)展，各種性能優(yōu)越、功能獨(dú)特的納米電子產(chǎn)品已經(jīng)逐漸應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，納米電子技術(shù)的具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：納米電子材料、納米電子元件、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
(一)納米電子材料
納米電子技術(shù)在材料運(yùn)用上的成果主要包括：納米半導(dǎo)體材料、納米硅薄膜、納米硅材料等。
其中尤以納米硅材料最具技術(shù)優(yōu)勢(shì)，想比起傳統(tǒng)材料，納米硅材料更符合未來(lái)發(fā)展需求，其所具有的優(yōu)勢(shì)有：
1.硅分子間距較短，在傳遞電子信號(hào)時(shí)速度更快，不僅提高了運(yùn)行效率，而且降低了信號(hào)傳遞過(guò)程中的能耗。
2.準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定可靠，同時(shí)受環(huán)境影響小，符合人們對(duì)電子材料性能的需求。
3.成本低，而且隨著納米電子技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，其成本在未來(lái)會(huì)再次降低。
(二)納米電子元件
電子元件的發(fā)展經(jīng)歷了集成、超大規(guī)模集成兩個(gè)發(fā)展歷程，如果說(shuō)集成元件是電子元件的一次突破，那么小規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模集成不過(guò)是對(duì)集成的衍生，在本質(zhì)上超大規(guī)模集成和普通集成并沒有太大區(qū)別，要擴(kuò)大集成規(guī)模，提高運(yùn)算速度，高能耗便不可避免。
而納米電子元件這是對(duì)集成元件的一次革命性突破，它能夠在擴(kuò)大集成規(guī)模的同時(shí)，縮小電子元件的尺寸，這符合未來(lái)電子產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)。
同時(shí)納米電子元件的一個(gè)電子信號(hào)就代表一位信息數(shù)據(jù)，打破了傳統(tǒng)電子元件隨著集成規(guī)模擴(kuò)大，能耗必然提高的僵局，符合電子行業(yè)對(duì)電子元件低能耗的發(fā)展需求。
(三)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)應(yīng)用
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)是朝著更微觀的方向發(fā)展，研究生物體的分子或者原子，而納米電子技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的應(yīng)用，很好地幫助其解決了微觀發(fā)展的問(wèn)題。
納米電子技術(shù)以其高集成化、微型化的特性，輔助醫(yī)學(xué)對(duì)細(xì)微之處進(jìn)行研究，這是傳統(tǒng)顯微鏡無(wú)法做到的，如納米傳感器，它能夠詳細(xì)地觀察到生化反應(yīng)中各種化學(xué)信息、電化學(xué)信息等。
另外納米電子技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)應(yīng)用中誕生的一些產(chǎn)品，如伽馬刀、螺旋CT等，都對(duì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用。
二、納米電子技術(shù)的未來(lái)展望
納米電子技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)被越來(lái)越多的國(guó)家認(rèn)可，各國(guó)都加大了對(duì)納米電子技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的投入力度。
如美國(guó)的“國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃”，簡(jiǎn)稱NNI計(jì)劃;歐盟制定的2020年發(fā)展目標(biāo)，提出的“新興的納米電子學(xué)”倡議;日韓以及中國(guó)臺(tái)灣等地區(qū)關(guān)于發(fā)展納米電子技術(shù)的戰(zhàn)略計(jì)劃，中國(guó)于2006年提出未來(lái)15年的納米研究部署規(guī)劃，并制定未來(lái)45年的發(fā)展路線圖等。
由此可見，納米電子技術(shù)的發(fā)展，是時(shí)代潮流下的必然趨勢(shì)，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(一)碳納米管
碳納米管最早誕生于1991年，由日本科學(xué)家最早發(fā)明，碳納米管擁有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性都極為優(yōu)秀，可謂是將光學(xué)、機(jī)械性能、電子特性三者的優(yōu)點(diǎn)集于一體，是一種極佳的單電子器件和晶體管材料。
然而碳納米管的研究并沒有止步，2010年，日本和芬蘭科學(xué)家合作研發(fā)出新型碳納米管，并將其應(yīng)用于晶體管和順序邏輯集成電路中，推到了計(jì)算機(jī)電路的納米化發(fā)展。
同年，瑞典哥德堡大學(xué)找到了一種能夠?qū){米管形成過(guò)程進(jìn)行控制的方法，使得晶體管的尺寸變得更小、運(yùn)算速度更快，強(qiáng)化了晶體管的整體性能。
由此可見，隨著碳納米管的研究繼續(xù)深入，它將具有更廣闊的發(fā)展前景及應(yīng)用價(jià)值。
(二)納米電子元件
2010年，美國(guó)人發(fā)明了納米處理器。
同年，澳大利亞和美國(guó)聯(lián)合研發(fā)出了原子晶體管。
2011年，美國(guó)匹茲堡大學(xué)研發(fā)出了超小型單電子晶體管，實(shí)現(xiàn)了超大規(guī)模集成電路朝微型化、低能耗方向發(fā)展。
在未來(lái)的幾十年，納米電子元件將得到不斷發(fā)展，更多性能優(yōu)越的電子元件將不斷被研發(fā)出，這為人類探索更深層次領(lǐng)域提供了可能。
(三)納米生物電子
納米生物電子是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，利用納米電子技術(shù)開發(fā)出納米生物芯片，將其應(yīng)用于納米機(jī)器人中，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療中，可以利用納米機(jī)器人進(jìn)入人體的血管中，從更微觀的層面分析人體的健康狀況，并對(duì)人體內(nèi)的有害物質(zhì)進(jìn)行更全面、更徹底的清理，極大地提高了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)水平。
三、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，納米電子技術(shù)在電子材料、電子元件、生物醫(yī)學(xué)等方面得到了應(yīng)用，并取得了較好的成效。
隨著世界各國(guó)對(duì)納米電子技術(shù)的重視，增加對(duì)其研發(fā)和應(yīng)用力度，納米電子技術(shù)在未來(lái)幾十年將進(jìn)入高速發(fā)展期，隨著納米電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將會(huì)為人類的生活帶來(lái)更多的便利。
參考文獻(xiàn)：
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