Нанотехнологии на основе полупроводниковых материалов


НазваниеНанотехнологии на основе полупроводниковых материалов
страница1/7
Дата публикации01.05.2013
Размер1.05 Mb.
ТипРеферат
userdocs.ru > Физика > Реферат
  1   2   3   4   5   6   7


Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Южно – Российский государственный технический университет

(Новочеркасский политехнический институт)

Нанотехнологии на основе полупроводниковых

материалов

Курс лекций

для студентов специальности «Нанотехнология в электронике»

автор: Власенко Н.В., доцент кафедры О и ПФ

Новочеркасск 2009
Содержание

1. Введение 4

1.1. Краткий обзор содержания курса. Построение курса,

учебный план дисциплины 4

1.2. Основные понятия и определения нанотехнологии 7

1.3. История развития нанотехнологий 13

1.4. Состояние и перспективы развития нанотехнологии в

электронике 18

1.5. Организационное и финансовое обеспечение развития

нанотехнологий 22

2. Физические и технологические основы наноэлектроники 26

2.1. Фундаментальные явления, лежащие в основе

функционирования наноэлектронных приборов 26

2.2. Классификация низкоразмерных объектов 28

2.2.1. Квантовая яма 31

2.2.2. Квантовая нить 31

2.2.3. Квантовая точка 31

2.3. Влияние квантового ограничения на энергетический спектр

и плотность состояния электронов 33

2.3.1. Введение 33

2.3.2. Энергетический спектр и плотность состояний

3D - электронного газа (неограниченный кристалл) 33

2.3.3. Энергетический спектр и плотность состояний

2D – электронного газа (квантовая яма) 34

2.3.4. Энергетический спектр и плотность состояний

1D – электронного газа (квантовая нить) 36

2.3.5. Энергетический спектр и плотность состояний

0D – электронного газа (квантовая точка) 37

2.4. Баллистический транспорт электронов и квантование

электропроводности нанопроводников 38

2.5. Туннельный эффект. Резонансное туннелирование 41

2.6. Перспективные полупроводниковые материалы и структуры

для наноэлектроники 45

2.6.1. Требования, предъявляемые к полупроводниковым

материалам 45

2.6.2. Основные технологические этапы изготовления

полупроводниковых материалов и структур на их основе 46

2.6.3. Наноразмерные полупроводниковые структуры для

современной электроники 49

3. Методы изготовления наноразмерных структур (нанотехнологии) 55

3.1. Эпитаксиальные методы 55

3.1.1. Газофазная эпитаксия. Газофазная эпитаксия из

металлоорганических соединений 56

3.1.2. Молекулярно-лучевая эпитаксия 61

3.1.3. Значение технологии МЛЭ для современной электроники 66

3.2. Нанотехнологии на основе самоорганизации и самосборки 69

3.2.1. Физико-химические основы процесса самоорганизации 69

3.2.2. Самоорганизация при эпитаксиальном росте как способ

формирования квантовых точек 74

3.3. Метод искусственного наноформирования на основе

напряжённых гетероструктур 79

3.3.1. Метод изготовления нанотрубок саморазворачиванием

полупроводниковых гетероструктур 81

3.3.2. Метод изготовления периодически гофрированных тонких

плёнок, содержащих квантовые точки 84

3.4. Нанолитография как основной метод создания поверхностных

наноструктурных объектов 87

3.4.1. Литография и её виды 87

3.4.2. Разрешающая способность фотолитографии 89

3.4.3. Основные достижения традиционных методов фотолитографии 90

3.4.4. Электронно-лучевая литография 93

3.4.5. Имприт-литография 95

3.5. Методы зондовой нанотехнологии 98

3.5.1. Физические основы зондовой микроскопии 98

3.5.2. Физико-химические процессы в зондовой нанотехнологии 103

3.5.3. Нанотехнологии на основе СТМ 108


1. Введение

1.1. Краткий обзор содержания курса (построение курса, учебный

план дисциплины)
Курс «Нанотехнологии на основе полупроводниковых соединений» относится к специальным дисциплинам и предназначен для студентов специальности «Нанотехнологии в электронике». Читается он в 9-ом (осеннем) семестре, т.е. для студентов 5-го курса. Учебным планом предусмотрены лекции – 2 часа в неделю (всего 34 часа), лабораторные и практические занятия – 2 часа в неделю, а также курсовое проектирование.

Из названия спецкурса вытекает, что в его содержании должны быть отражены вопросы получения полупроводниковых структур для наноэлектроники. Предварительно эти вопросы уже изучались на 1-ом курсе по дисциплине «Введение в специальность». Настоящий спецкурс является более углублённым, причём акцент делается на нанотехнологии применительно к полупроводниковым материалам (кроме полупроводниковых соединений, будут рассматриваться и бинарные системы Si-Ge, а также углеродные наноматериалы – УНТ, графен). Это означает, что речь будет идти о формировании полупроводниковых структур, содержащих активные области ( р и n-области) и p-n переходы, причём размеры активных областей и структур в целом лежат в наноразмерной области, т.е. составляют ~1 – 10 нм. Как известно, в низкоразмерных структурах проявляются квантоворазмерные эффекты (эти вопросы также уже изучались ранее), на основе которых возможно создание принципиально новых высокоэффективных полупроводниковых приборов. В этой связи чрезвычайно важно научиться изготавливать наноструктуры на основе квантовых нитей (проволок, шнуров) и квантовых точек. Следовательно, в спецкурсе должны найти отражение как вопросы физики низкоразмерных систем на основе полупроводниковых материалов, так и вопросы технологии их массового производства.

Спецкурс состоит из 3-х модулей. Первый модуль имеет характер введения. В нём студенты знакомятся с основными понятиями и определениями нанотехнологии. Приводится историческая хронология основных идей, открытий, достижений и т.д., которые способствовали становлению и развитию нанотехнологий применительно прежде всего к полупроводниковым материалам, т.е. к наноэлектронике. Обсуждаются состояние и перспективы развития нанотехнологий в мире и, в особенности, России.

Дисциплина «Нанотехнологии на основе полупроводниковых соединений» базируется на знаниях, полученных при изучении общеобразовательных предметов таких, как химия, физика полупроводников, квантовая механика, а также спецдисциплин, например, «Материалы и методы нанотехнологий», «Физика низкоразмерных систем» и «Элементы и приборы наноэлектроники».

Основное содержание спецкурса «Нанотехнологии на основе полупроводниковых соединений» можно разбить на два модуля (модуль 2 и 3 ). Поскольку наноэлектроника базируется на использовании наноразмерных полупроводниковых структур, в которых проявляются так называемые квантовые эффекты, то представляется целесообразным напомнить (повторить) особенности поведения электронов в наноразмерных структурах. Эти вопросы обсуждаются в модуле 2 («Физические и технологические основы наноэлектроники»). Здесь же показана преемственность развития электроники от микро к наносистемам. В третьем блоке (Методы изготовления наноразмерных структур) изучаются различные технологические приемы получения (формирования) наноразмерных полупроводниковых структур. Особое внимание уделяется трем основным способам: эпитаксия, самоорганизация и нанолитография. Специально рассматривается ряд вопросов, связанных с перспективами применения пористого кремния и наноматериалов на основе углерода (УНТ, графен) для нужд наноэлектроники.

Кроме лекций, учебным планом предусмотрены практические занятия и курсовые проекты. На практических занятиях (семинарах) будут изучаться вопросы из лекционного материала, но более глубоко и расширено, с привлечением студентов (докладчиков) и ресурсов Интернета. Также предполагается изучение лабораторных работ (инструкций к ним) по вопросам нанотехнологии в электронике. Не позднее 1 ноября студенты должны от лектора получить задание на курсовой проект. Темы курсовых проектов могут быть предложены самими студентами либо преподавателем. Без сдачи курсового проекта к экзамену студенты не допускаются.

1.2. Основные понятия и определения нанотехнологии
В последние годы много говорят о нанотехнологиях не только ученые и специалисты, но и простые люди, а также СМИ. И это не удивительно: по прогнозам большинства экспертов именно развитие нанотехнологий определит облик ХХ1 столетия, подобно тому, как открытие атомной энергии, изобретение лазера и транзистора сформировали лицо века ХХ –го. Влияние нанотехнологий на жизнь, здоровье и безопасность человечества в наступившем столетии можно сравнить с общим влиянием на технический прогресс изобретения компьютера и последовавшего за этим «информационного бума» во второй половине ХХ-го века.

В самом названии «нанотехнология» мы видим два существенных для нас термина – «нано» и «технология». Определимся сначала со вторым понятием.

Энциклопедический словарь определяет технологию (от греческого «techne» - искусство, мастерство, умение + «logos» - наука) как совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния (свойств, формы, размеров) первоначального сырья в процессе производства конечной продукции. Задача технологии – использование ее результатов на благо человека. Существуют «технологии машиностроения», «технологии очистки воды», «медицинские технологии» и т.д., и даже «педагогические технологии». Видно, что технологии в основе своей различаются природой исходного материала.

Исторически сложились и развиваются два основных технологических подхода к изготовлению всего того, чем пользуется человек в настоящее время. Их условно называют технологиями «сверху вниз» и «снизу вверх» (см. Рис.1.1, рис.1.2 ).






В технологиях по принципу «сверху вниз» посредством химической, механической или других видов обработки из объектов больших размеров, как правило, созданных природой, получают изделия намного меньшей величины.

Пример – технология изготовления ИМС на основе кремния. Из природного материала – кремниевого песка выплавляют монокристаллические слитки, которые режут на пластины, шлифуют, подвергают химическому травлению, а затем, используя литографические методы, формируют на поверхности кремниевой пластины активные элементы микросхемы, которые мы называем «чипами». Другим примером является работа скульптора, когда художник из куска мрамора путем удаления ненужных частей материала получает заданную скульптуру.

В технологии по принципу «снизу вверх» производится сборка микрообъекта из элементарных «кирпичиков» - атомов, молекул, кластеров и т.д. Эти элементы в процессе сборки должны укладываться в строгом порядке. Именно от порядка укладки элементов зависят свойства и функциональные возможности макрообъекта. Упорядоченные одним образом атомы составляют почву, воздух и воду; упорядоченные другим образом они составляют пищу, предметы быта. Сама природа создает условия для упорядочивания атомов и, благодаря их разнообразию, окружающий нас мир и мы сами весьма разнообразны. Природная способность упорядочивать атомы лежит в основе технологии «снизу вверх». Наиболее ярко это проявляется в биологических системах. (Более подробно вопросы самоорганизации будут рассмотрены в гл.3).

Приставка «нано» обозначает одну миллиардную долю той единицы измерения, перед которой она поставлена. Так, один нанометр равен одной миллиардной доле метра, т.е. 1 нм = 10-9 м. Или одна наносекунда равна 10-9с и т.д. Типичные размеры элементов, с которыми имеет дело нанотехнология, составляет от единиц до сотен нанометров. (Рис.1.3 ). Чтобы оценить наномасштаб, представьте себе земной шар и копеечную монету – примерно так соотносятся между собой метр и нанометр.



Нанотехнология – совокупность методов изготовления и обработки изделий, имеющих протяженность 1 – 100 нм (хотя бы в одном измерении). (В.Н.Лозовский и др. Нанотехнология в электронике. Введение в специальность).

Нанотехнологии – совокупность процессов, позволяющих создавать материалы, устройства и технические системы, функционирование которых определяется в первую очередь наноструктурой; совокупность методов и приемов, применяемых при изучении, проектировании, производстве и использовании структур, устройств и систем, включающих целенаправленный контроль и модификацию формы, размера, интеграции и взаимодействия составляющих их наномасштабных элементов для получения объектов с новыми химическими, физическими и биологическими свойствами. (Ю.Д.Третьяков. Материалы лекций НОЦ МГУ) (Рис.1.4). Наиболее полное определение НТ дано в материалах национальной нанотехнологической инициативы США (финансируемой государством Программе работ в области нанотехнологий).



НТ - научно-исследовательские и технологические разработки на атомарном, молекулярном или макромолекулярном уровнях с субстанометровой шкалой по одной или более координатам для обеспечения и проявления новых (квантовых) свойств материалов при таких размерах и для изготовления и использования структур, приборов и систем, которые имеют новые свойства и функции вследствие их малых размеров.

Наноматериалы (НМ) – продукты нанотехнологий, важнейшие функциональные свойства которых определяются наноуровнем их структуры(1 – 100 нм).

Несмотря на многообразие определений нанотехнологии, можно выделить три ее существенные черты:

1) нанотехнологии позволяют создавать материалы, структуры и устройства, размеры которых составляют 1 -100 нм;

2) нанотехнологии позволяют манипулировать отдельными атомами, молекулами либо наномасштабными элементами вещества;

3) нанотехнологии позволяют реализовать квантоворазмерные эффекты и создавать на их основе новые электронные приборы.

Почему диапазон наноразмеров вызывает повышенный интерес ученых и технологов? Дело в том, что именно на этом уровне наблюдаются многие процессы фундаментальной важности – от химических реакций до квантовых эффектов. С другой стороны, оперировать с наноразмерами исследователи научились совсем недавно. Выяснилось также, что наноразмерные структуры придают материалам и устройствам полезные, а иногда просто необыкновенные свойства.

Способы создания таких наноразмерных структур как раз и называются нанотехнологиями.

В заключении надо заметить, что многие из нас даже не догадываются, что некоторые из привычных вещей вокруг нас уже являются достижениями нанотехнологий. Природа «изобрела» нанотехнологии (как и многое другое) задолго до человека, который лишь в последние несколько десятилетий идет по тому же пути, пытаясь повторить некоторые из ее изобретений. Успехи пока что достаточно скромные, но кое-каких достижений в области нанотехнологий ученым добиться уже удалось.

1.3. История развития нанотехнологий
Известно, что еще во времена Римской империи опытным путем ученые установили, что достаточно мелкие частицы различных веществ обладают свойствами, зачастую совершенно не похожими на свойства этих веществ в объемной фазе. Например, древние римляне добавляли сверхмалые частицы (они не могли видеть эти частицы и оценить их размер) золота и серебра в расплав стекла, чтобы придавать бокалам и другим стеклянным изделиям характерную окраску. Изменяя размер частиц, получали стекло различного цвета от фиолетового до красного. Совсем недавно ученые раскрыли секрет дамасской стали. Оказывается в ее структуре при ковке образуются наночастицы в виде углеродных нитей, напоминающих нанотрубки. Именно присутствием в составе дамасской стали наноструктур углерода объясняются необыкновенные прочностные характеристики дамасской стали. Следует заметить, что в 1857 году М.Фарадей впервые получил устойчивые коллоидные растворы золота, имеющие красный цвет.

Основы нанотехнологий, как считает значительное число экспертов, заложил знаменитый американский физик-теоретик и лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман, который достаточно подробно рассмотрел последствия безграничной миниатюризации с позиций теоретической физики в своей знаменитой лекции «Там внизу – много места», произнесенной им в декабре 1959 года в Калифорнийском технологическом институте на заседании американского физического общества. Фейман научно доказал, что с точки зрения фундаментальных законов физики нет никаких препятствий к тому, чтобы создавать вещи прямо из атомов (Рис.1.5 ). Идеи Феймана казались слушателям фантастическими, поскольку практическая реализация предлагаемых им механизмов считалась проблемой далекого будущего или вообще невозможной. Сегодня же мы убеждаемся,



что идеи великого физика оказались вполне реалистичными, а многие из них уже воплощены в технологии.

Сотрудники научного подразделения американской компании Bell, Альфред Чо и Джон Артур, в 1968 году разработали теоретические основы нанообработки поверхностей.

Термин «нанотехнологии» был введен профессором токийского университета Норио Танигучи в 1974 году в контексте сборки и изменения материалов путем воздействия на них одним атомом или одной молекулой. Термин быстро завоевал популярность в научных кругах (Рис.1.6а,б).





Очень важным моментом в истории нанотехнологий стало изобретение сканирующего туннельного микроскопа в конце 1981 года, позволяющего строить трехмерную картину расположения атомов на поверхности проводящих материалов. Нобелевскую премию в области физики за изобретение этого ценного прибора получили в 1986 году Герд Биннинг и Генрих Рорер из исследовательской лаборатории фирмы IBM в Швейцарии. Важность их открытия заключается в том, что оно затем привело к созданию целой серии приборов, позволяющих анализировать и управлять поведением вещества на атомном уровне.

В период с 1985 по 1986 год Ричард Смолли, Роберт Керл и Гарольд Крото (нобелевские лауреаты по химии 1996 г ) создали технологию, позволяющую точно измерять объекты диаметром в один нанометр, и продемонстрировали ее, открыв новую форму углерода – фуллерен С60. Молекулы фуллерена С60 состоит из 60 атомов углерода, расположенных в форме сферы. В этот же период (1986 г ) Герд Биннинг из IBM разработал сканирующий атомно-силовой зондовый микроскоп, позволивший наконец визуализировать атомы любых материалов (не только проводящих), а также манипулировать ими.

В 1986 году нанотехнология стала известна широкой публике. Американский ученый-футуролог Эрик Дрекслер, работавший в лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического Института, написал книгу «Машины созидания», в которой выдвинул концепцию универсальных молекулярных роботов, работающих по заданной программе и собирающих все, что угодно из подручных молекул. Ученый довольно точно предсказал немало грядущих достижений нанотехнологий, и, начиная с 1989 года, его прогнозы сбываются, причем нередко со значительным опережением сроков.

В 1991 году японский профессор Сумио Идзима из компании NEC использовал фуллерены для создания углеродных нанотрубок диаметром 0,8 нм. На их основе уже сейчас выпускаются материалы, которые в 100 раз прочнее стали. Кроме того, открылась возможность собирать из нанотрубок различные наномеханизмы с зацепами и шестеренками.

Применение нанотехнологий в электронике началось в 1989 году, когда голландский физик Сеез Деккер создал на основе углеродной нанотрубки первый транзистор,

В конце прошлого столетия группа физиков из ФТИ им. Иоффе (г.Санкт-Петербург) активно работала над созданием оптоэлектронных приборов на основе гетероструктур в системе AlAs – GaAs, содержащих наноразмерные элементы (квантовые точки, сверхрешетки и т.д.). Результаты этих исследований получили высокую оценку в мире, а руководитель работ Ж.И.Алферов в 2000 г получил Нобелевскую премию.

Начало 21-го века характеризуется в нанотехнологии активными исследованиями свойств фуллеренов и углеродных нанотрубок, а также возможными их применениями. В 2002 году голландец Сеез Деккер соединил углеродную нанотрубку с ДНК, получив единый наномеханизм. В эти же годы было показано, что, в зависимости от условий получения, УНТ могут быть хорошими проводниками, либо полупроводниками с разным типом проводимости, что открывало перспективы их применения в наноэлектронике. В 2004 году группа британских и российских ученых получили плоский моноатомный слой углерода, который назвали графен. В настоящее время ведутся активные работы по получению графена большой площади и изучению его электрофизических свойств. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения графена в электронике и возможности замены кремния на графен.

1.4*. Состояние и перспективы развития нанотехнологии в электронике


Современный научно-технический прогресс несомненно определяется развитием электроники, основой которой являются достижения в различных областях фундаментальных наук, главным образом, физики твердого тела, а также твердотельной технологии. Последние достижения науки показывают, что в отличие от традиционной микроэлектроники, потенциальные возможности которой в ближайшее десятилетие, по-видимому, будут исчерпаны, дальнейшее развитие электроники возможно только на базе принципиально новых физических и технологических идей. В этой связи перспективы возлагаются на нанотехнологии в электронике (или на наноэлектронику).

Под наноэлектроникой понимается область электроники, основными задачами которой является:

- разработка физических основ работы активных приборов с нанометровыми

размерами, в первую очередь, квантовых;

- разработка физических основ технологических процессов;

- разработка самих приборов и технологий их изготовления;

- разработка интегральных схем с нанометровыми технологическими

размерами и изделий на основе наноэлектронной элементной базы.

На протяжении ряда десятилетий повышение функциональной сложности и быстродействия электронных микросхем достигалось увеличением плотности размещения и уменьшением размеров элементов, принцип действия которых не зависел от их масштаба. При переходе к размерам элементов порядка десятков или единиц нанометров возникает качественно новая ситуация, состоящая в том, что квантовые эффекты (размерное квантование, туннелирование, интерференционные

*Ж.И.Алферов и др. Наноматериалы и нанотехнологии. Части 1 и 2.

http://popnano/ru/analit/ 06.03.2009

эффекты и т.д.) оказывают определяющее влияние на физические процессы в наноструктурах и функционирование приборов на их основе.

Создание наноструктур базируется на новейших технологических достижениях в области конструирования на атомном уровне твердотельных поверхностных и многослойных структур с заданным электронным спектром и необходимыми электрическими, оптическими, магнитными и другими свойствами. Наряду с квантово-размерными планарными структурами (двумерный электронный газ в квантовых ямах, сверхрешетки) нанотехнологии позволяют сформировать одно- и нульмерные квантовые объекты (квантовые нити и квантовые точки), интерес к которым связан с надеждами на открытие новых физических явлений и, как следствие, на получение новых возможностей эффективного управления электронными и световыми потоками в таких структурах.

Нанотехнологии в электронике призваны решить следующие задачи:

- резкое повышение производительности вычислительных систем;

- резкое увеличение пропускной способности каналов связи;

- резкое увеличение информационной емкости и качества систем

отображения информации с одновременным снижением энергозатрат;

- резкое повышение чувствительности сенсорных устройств и существенное

расширение спектра измеряемых величин, что важно, в частности, для

задач экологии;

- создание высокоэкономичных твердотельных осветительных приборов;

(отказ от традиционных нагревательных источников света);

- существенное увеличение удельного веса использования электронных

и оптоэлектронных компонентов в медицинских биологических,

химических, машиностроительных и других технологиях.

Резкое повышение производительности вычислительных систем возможно при использовании ИМС с элементами нанометрового масштаба. Иными словами развитие традиционной технологии ИМС подразумевает переход к нанотехнологии. Развитие нанотехнологии позволит сконструироватьи принципиально новые элементы ИС, такие, например, как «одноэлектронные устройства, потребляющие предельно малые энергии на переключение, или сверхбыстродействующие биполярные Si-Ge транзисторы с базами толщиной в несколько нанометров. Устройства на основе наноструктур принципиально необходимы и для считывания информации в вычислительном процессе из-за предельно низких уровней сигналов.

Резкое увеличение пропускной способности каналов связи подразумевает создание высокоэффективных излучающих и фотоприемных устройств для ВОЛС и устройств СВЧ техники для терагерцевого и субтерагерцевого диапазонов. Следует подчеркнуть, что для этих целей уже созданы наногетероструктуры (в лаборатории ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАН ) с толщиной активной области несколько нанометров. Эффективные фотоприемные устройства также базируются на таких полупроводниковых гетероструктурах. Дальнейшее развитие излучающих и фотоприемных приборов с неизбежностью связано с развитием нанотехнологии квантовых точек – нанообластей в полупроводниковом кристалле, ограничивающих движение электронов в трех направлениях. Здесь можно ожидать появления устройств принципиально нового типа, использующих квантовомеханические закономерности.

Задачи увеличения информационной емкости и повышения качества систем отображения информации с одновременным снижением энергозатрат также могут быть решены на основе нанотехнологий. Прежде всего, это монолитные и гибридные матрицы светоизлучающих диодов на основе полупроводниковых наноструктур. Полупроводниковые лазеры средней и большой мощности, изготовленные на основе наноструктур, эффективны для использования в проекционных системах различного назначения (в том числе для проекционных телевизоров). Наноструктурированные материалы (например, на основе углеродных нанотрубок) чрезвычайно перспективны при создании эффективных катодов для плазменных панелей любой площади.

Резкое повышение чувствительности сенсорных устройств и значительное расширение спектра измеряемых величин возможно при переходе к размерам, при которых становятся существенными квантово-механические эффекты, в частности, высокая поверхностная чувствительность наноструктурированных материалов. Примером использования нанотехнологии для этих целей может служить создание на основе квантовых полупроводниковых наноструктур лазеров дальнего и среднего ИК диапазонов, позволяющих контролировать загрязнение атмосферы с высокой чувствительностью и точностью.

Создание высокоэкономичных твердотельных осветительных приборов – важнейшая задача современного общества. На освещение сейчас расходуется около 20% потребляемой в мире энергии и перевод хотя бы половины освещения на высокоэкономичные полупроводниковые источники света на основе наноструктур уменьшит мировые затраты энергии в двое.

Наноэлектроника все активнее будет использоваться в медицинских, биологических, химических, машиностроительных и других технологиях. Здесь важно иметь в виду несколько обстоятельств. Прежде всего, нанотехнологии позволяют создавать источники и приемники излучения с перестраиваемым оптическим спектром, что позволяет селективно воздействовать на биологические и химические процессы и получать сигналы в необходимых спектральных диапазонах для контроля таких процессов. Другое важное обстоятельство состоит в том, что именно благодаря применению наноструктур удается использовать очень компактные мощные источники лазерного излучения. Это позволит развить высокоточные, экономичные и экологически чистые технологии обработки материалов, в том числе биоматериалов, т.е. живой ткани.

1.5. Организационное и финансовое обеспечение развития

нанотехнологий
Последнее десятилетие ХХ-го века характеризовалось бурным развитием нанотехнологий во многих областях человеческой деятельности. Результаты многочисленных исследований и практические разработки неоспоримо свидетельствовали о влиянии нанотехнологий на всю инфраструктуру общества. Правительства ряда стран увидели и осознали, что развитие нанотехнологий стало приоритетным и непосредственно влияет на экономику, оборону и благосостояние населения.

США первые выработали государственную стратегию по отношению к нанотехнологиям. В январе 2000 года президент Б.Клинтон объявил о принятии долгосрочной государственной программы, получившей название «Национальная нанотехнологическая инициатива». Основная идея этого документа сформулирована следующим образом: «Национальная нанотехнологическая инициатива определяет стратегию взаимодействия различных федеральных ведомств США с целью обеспечения приоритетного развития нанотехнологии, которая должна стать основой экономики и национальной безопасности США в первой половине ХХ1-го века». В своей речи президент США Б.Клинтон сказал: «Я выделяю 500 млн. долларов в текущем финансовом году на государственную нанотехнологическую инициативу, которая позволит нам в будущем создавать новые материалы (превосходящие по характеристикам существующие в тысячи раз), записать всю информацию Библиотеки Конгресса на крошечном устройстве, диагностировать раковые заболевания при появлении нескольких пораженных клеток и добиться других поразительных результатов. Предполагаемая инициатива рассчитана, по крайней мере, на двадцать лет и обещает привести к внешним практическим результатам». В 2002 году сумма ассигнований была увеличена до $604 млн. На 2003 г. «ННИ» запросила $ 710 млн., а в 2004 г. Правительство США приняло решение увеличить финансирование научных исследований в этой области до $ 3,7 млрд. в течение четырех лет.

Европейские страны избрали стратегию независимого от США развития в области нанотехнологий.

Так в Германии, начиная с 1997 года нанотехнологические исследования и разработки выполняются и финансируются в основном Министерством образования, науки, исследований и технологий. Только в 1998 году в Германии были созданы пять исследовательских нанотехнологических центров.

В Великобритании нанотехнологии курирует Совет по физико-техническим исследованиям, который принял специальную программу по получению наноматериалов. В Англии действует и национальная инициатива по нанотехнологиям, в которой определены основные направления исследований на ближайшие годы.

Развитие нанотехнологий во Франции определяет Национальный центр научных исследований, который основной упор делает на исследование нанопорошков и нанокомпозиционных материалов,

Япония занимает второе место после США по вложениям финансовых средств в нанотехнологии и наноиндустрию. В Японии до сих пор нет программы аналогичной ННИ США. В настоящее время основными получателями бюджетных средств в Японии являются Министерство образования и науки и Министерство экономики и промышленности. Судя по вкладываемым средствам, основное соперничество сегодня происходит именно между США и Японией, хотя Китай вплотную приблизился к этим странам, судя по количеству публикаций и патентам по нанотематике.

В настоящее время в Китае насчитывается около 800 компаний, занимающихся нанотехнологиями и более 100 научно-исследовательских лабораторий. Предполагается, что большинство НИР китайских исследователей носит закрытый характер и ориентированы на удовлетворение нужд оборонно-промышленного комплекса. Судя по последним публикациям, наибольший интерес китайских военных вызывают микрочипы, способные повышать живучесть личного состава при применении противником оружия массового поражения. Учитывая амбициозные программы США и Японии китайское правительство еще в 2001 году выделило на развитие нанотехнологий более 300 млн. долларов. В настоящее время головной организацией по нанотехнологиям в КНР является Национальный центр нанонауки в технике.

Российская Федерация сравнительно недавно включилась в наногонку, но уже сегодня совокупное финансирование нанотехнологий в России не уступает аналогичным показателям в США, Японии или Китае.

Первые упоминания в Российских официальных документах о нанотехнологиях относятся к 2002 году, когда президент Путин В.В. утвердил «Перечень критических технологий Российской Федерации», в котором были отражены три направления исследований, относящихся к нанотехнологиям:

1. Материалы для микро- и наноэлектроники;

2. Прецизионные и нанометрические технологии обработки, сборки и

контроля;

3. Элементная база микроэлектроники, наноэлектроники и квантовых

компьютеров.

В аналогичном перечне 2006 г. К критическим технологиям отнесены конкретные «нанотехнологии и наноматериалы».

Основным нормативным документом, определяющим направление развития нанотехнологий в РФ и целевое их финансирование со стороны государства, является «Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года», которая была разработана по поручению Президента РФ от 24.04.2007 г. под названием Президентская инициатива «Стратегия развития наноиндустрии». В Поручении сформулированы три основные задачи развития наноиндустрии:

1. Кардинально увеличить в ближайшие три-четыре года объемы

нанопродукции, уже выпускаемой и востребованной в настоящее

время;

2. Разработать и довести до промышленного производства новые

виды наноматериалов и нанотехнологий; 3. Создать и развить принципиально новые направления в области

нанотехнологий; обеспечить в ближайшие 10-12 лет создание в

стране надотраслевой научно-образовательной и

производственной среды, в рамках которой развить

нанотехнологии гибридных устройств и приборов био- типа,

нанобиосистем и биоробототехнических систем.

На основании и во исполнение поручения Президента Правительство РФ предприняло ряд практических шагов. К их числу прежде всего относятся: - создание в июле 2007 г государственной корпорации «Российская корпорация нанотехнологий» (РОСНАНО). Генеральным директором был назначен Леонид Меламед. С сентября 2007 г генеральным директором стал Анатолий Чубайс. В 2007 г Правительство РФ внесло имущественный взнос в размере 130 млрд. рублей для обеспечения деятельности корпорации. По состоянию на конец 2008 г в «РОСНАНО» поступило более 800 предложений о финансировании проектов на общую сумму, более чем 300 млрд. руб. Но к концу 2008 г наблюдательным советом корпорации одобрено было всего шесть инвестиционных проектов. Задачей «РОСНАНО» является довести уровень наноиндустрии на Российском рынке в 2015 г до 900 млрд. рублей.

- принятие Федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2012 годы». Утверждена Постановлением правительства РФ №498 от 02.08.2007.

www.rusnano.com.
  1   2   3   4   5   6   7

Похожие:

Нанотехнологии на основе полупроводниковых материалов iconКлассификация полупроводниковых материалов
К составляет 104 ~ 1010 Ом-1·см-1 и увеличивается с ростом температуры. Для полупроводниковых материалов характерна высокая чувствительность...
Нанотехнологии на основе полупроводниковых материалов iconПрименение полупроводниковых индикаторов
Значительные успехи, достигнутые в области вычислительной техники и разрабатываемых на ее основе цифровых аппаратур­ных комплексов,...
Нанотехнологии на основе полупроводниковых материалов iconТехнология производства строительных материалов нового поколения на безцементной основе
Производство теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных поризованных материалов в виде плит и блоков
Нанотехнологии на основе полупроводниковых материалов iconЛитература лежит в основе всех искусств в основе театра пьеса, в...
Станиславский Константин Сергеевич (Алексеев) – создал направление психологический театр (театр прямых жизненных соответствий)
Нанотехнологии на основе полупроводниковых материалов iconКнига написана на основе недавно рассекреченных материалов Службы внешней разведки России
«Мария Арбатова, Шуммит Датта Гупта "Испытание смертью или Железный филателист"»: Астрель; Москва; 2012
Нанотехнологии на основе полупроводниковых материалов iconВ развитых странах постоянно растёт доля неметаллических конструкционных...
Одна тонна полимерных материалов заменяет 5-6 тонн черных и цветных металлов. В свою очередь за счет использования различных относительно...
Нанотехнологии на основе полупроводниковых материалов iconОлимпиада по английскому языку
Подготовлено на основе материалов публикации газеты English n 5 2002; Московский комитет образования, Центральное окружное управление...
Нанотехнологии на основе полупроводниковых материалов iconВопросы для подготовки к экзамену по «Маркетингу»
Основные подходы к ценообразованию: на основе себестоимости, на основе ценности товара, на основе учета конкуренции
Нанотехнологии на основе полупроводниковых материалов iconТема 7 Статистика материальных ресурсов
Показатели материалоемкости и удельного расхода материалов, движения использования сырья, материалов и топлива
Нанотехнологии на основе полупроводниковых материалов icon1. Энергетические уровни твердого тела
Количественный анализ полупроводников и полупроводниковых приборов базируется на зонной теории твердого тела
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница