Наноэлектромеханические системы - Nanoelectromechanical systems

Часть серии статей о
Наноэлектроника
Одномолекулярная электроника
Твердотельная наноэлектроника
Связанные подходы
  • Приложения Nuvola kalzium.svg Научный портал
  • Nuvola apps ksim.png Электронный портал
  • Telecom-icon.svg Технологический портал
SiTime SiT8008 - это программируемый генератор, обеспечивающий кварцевую точность, высокую надежность и низкую g-чувствительность. Транзисторы нанометрового масштаба (слева) и механические компоненты наноразмеров (справа) интегрированы на одном кристалле.

Наноэлектромеханические системы (NEMS) представляют собой класс устройств, объединяющих электрические и механические функции на наноразмер. NEMS образуют следующий логический шаг миниатюризации из так называемого микроэлектромеханические системы, или устройства MEMS. NEMS обычно включают транзисторные наноэлектроника с механическими приводами, насосами или двигателями и, таким образом, могут образовывать физические, биологические и химические датчики. Название происходит от типичных размеров устройства, указанных в нанометр диапазон, приводящий к малой массе, высокие частоты механического резонанса, потенциально большие квантово-механический эффекты, такие как движение нулевой точки и высокое отношение поверхности к объему, полезное для поверхностных сенсорных механизмов.[1] Приложения включают акселерометры и датчики для обнаружения химические субстанции в воздухе.

История

Фон

Дальнейшая информация: Нанотехнологии и История нанотехнологий

Как отмечает Ричард Фейнман в своем знаменитом выступлении в 1959 г. "Внизу много места, «есть много потенциальных применений машин меньшего и меньшего размера; создание и управление устройствами меньшего размера - все преимущества технологии. Ожидаемые преимущества включают большую эффективность и уменьшенный размер, снижение энергопотребления и более низкие производственные затраты в электромеханических системах.[1]

В 1960 г. Мохамед М. Аталла и Давон Канг в Bell Labs сфабрикованный первый МОП-транзистор с оксид ворот толщина 100 нм.[2] В 1962 году Аталла и Канг изготовили нанослой -основание переход металл – полупроводник (Перекресток M – S) транзистор что использовал золото (Au) тонкие пленки толщиной 10 нм.[3] В 1987 г. Биджан Давари привел IBM исследовательская группа, которая продемонстрировала первый полевой МОП-транзистор с толщиной оксида 10 нм.[4] Многозатворные МОП-транзисторы включено масштабирование ниже 20 нм длина канала, начиная с FinFET.[5] FinFET возник в результате исследования Дай Хисамото в Центральная исследовательская лаборатория Hitachi в 1989 г.[6][7][8][9] В Калифорнийский университет в Беркли, группа во главе с Хисамото и TSMC с Ченмин Ху изготовлены устройства FinFET до 17 нм длина канала в 1998 г.[5]

NEMS

В 2000 году первый очень крупномасштабная интеграция (VLSI) Устройство NEMS продемонстрировали исследователи из IBM.[10] Его предпосылкой был массив наконечников AFM, которые могут нагревать / воспринимать деформируемую подложку, чтобы функционировать как запоминающее устройство. Другие устройства были описаны Стефаном де Хааном.[11] В 2007 году Международная техническая дорожная карта для полупроводников (ITRS)[12] содержит память NEMS в качестве новой записи в разделе Emerging Research Devices.

Атомно-силовая микроскопия

Ключевым приложением NEMS является атомно-силовой микроскоп чаевые. Повышенная чувствительность, достигаемая с помощью NEMS, позволяет создавать более компактные и эффективные датчики для обнаружения напряжений, вибраций, сил на атомном уровне и химических сигналов.[13] Наконечники АСМ и другие методы обнаружения в наномасштабе во многом зависят от НЭМС.

Подходы к миниатюризации

Можно найти два дополнительных подхода к изготовлению NEMS. В сверху вниз В подходе используются традиционные методы микротехнологии, т.е. оптический, электронно-лучевая литография и термическая обработка для производства устройств. Будучи ограниченным разрешением этих методов, он позволяет в значительной степени контролировать получаемые структуры. Таким образом, устройства, такие как нанопровода, наностержни и узорчатые наноструктуры изготавливаются из металлических тонких пленок или травленых полупроводник слои. Для нисходящих подходов увеличение отношения площади поверхности к объему увеличивает реакционную способность наноматериалов.[14]

Подходы «снизу вверх», напротив, используют химические свойства отдельных молекул, чтобы заставить компоненты одной молекулы самоорганизоваться или самоорганизовываться в некую полезную конформацию, или полагаться на позиционную сборку. Эти подходы используют концепции молекулярного самосборка и / или молекулярное распознавание. Это позволяет изготавливать структуры гораздо меньшего размера, хотя часто за счет ограниченного контроля над процессом изготовления. Кроме того, хотя из исходной конструкции удаляются остаточные материалы для нисходящего подхода, минимальное количество материала удаляется или тратится впустую для нижней части. вверх подход.[14]

Также может быть использована комбинация этих подходов, в которой наноразмерные молекулы интегрируются в структуру сверху вниз. Одним из таких примеров является углерод нанотрубка наномотор.[нужна цитата ]

Материалы

Аллотропы углерода

Многие из обычно используемых материалов для технологии NEMS были углерод основанный, в частности алмаз,[15][16] углеродные нанотрубки и графен. В основном это связано с полезными свойствами материалов на основе углерода, которые напрямую удовлетворяют потребности NEMS. Механические свойства углерода (например, большие Модуль для младших ) имеют фундаментальное значение для стабильности NEMS, в то время как металлические и полупроводник проводимость материалов на основе углерода позволяет им функционировать как транзисторы.

И графен, и алмаз демонстрируют высокий модуль Юнга, низкую плотность, низкое трение, чрезвычайно низкую механическую диссипацию,[15] и большая площадь поверхности.[17][18] Низкое трение УНТ позволяет использовать подшипники практически без трения и, таким образом, является огромным стимулом к ​​практическому применению УНТ в качестве составных элементов в НЭМС, таких как наномоторы, переключатели, и высокочастотные генераторы.[18] Углеродные нанотрубки и физическая прочность графена позволяют материалам на основе углерода удовлетворять более высокие требования к напряжению, когда обычные материалы обычно не работают, и, таким образом, дополнительно поддерживают их использование в качестве основных материалов в технологическом развитии NEMS.[19]

Наряду с механическими преимуществами материалов на основе углерода, электрические свойства углеродных нанотрубок и графена позволяют использовать его во многих электрических компонентах NEMS. Нанотранзисторы были разработаны для обеих углеродных нанотрубок.[20] а также графен.[21] Транзисторы являются одними из основных строительных блоков для всех электронных устройств, поэтому при эффективной разработке используемых транзисторов углеродные нанотрубки и графен имеют очень важное значение для NEMS.

Наномеханические резонаторы часто изготавливают из графена. По мере уменьшения размеров резонаторов NEMS наблюдается общая тенденция к снижению добротности обратно пропорционально отношению площади поверхности к объему.[22] Однако, несмотря на эту проблему, было экспериментально доказано, что коэффициент качества достигает 2400.[23] Добротность характеризует чистоту тона колебаний резонатора. Кроме того, теоретически было предсказано, что прижатие графеновых мембран со всех сторон дает повышенные показатели качества. Графеновые НЭМС также могут функционировать как массовые[24], сила[25], и положение[26] датчики.

Металлические углеродные нанотрубки

Полосные структуры, рассчитанные с использованием плотный переплет приближение для (6,0) УНТ (зигзаг, металл), (10,2) УНТ (полупроводник) и (10,10) УНТ (кресло, металл)

Углеродные нанотрубки (УНТ) представляют собой аллотропы углерода с цилиндрической наноструктурой. Их можно считать свернутыми графен. При выпадении в конкретном и дискретном ("хиральный ") углы, а комбинация угла качения и радиуса определяет, имеет ли нанотрубка запрещенную зону (полупроводниковая) или нет (металлическая).

Металлический углеродные нанотрубки также были предложены для наноэлектронных соединяет так как они могут переносить токи высокой плотности.[19] Это полезное свойство, поскольку провода для передачи тока являются еще одним основным строительным блоком любой электрической системы. Углеродные нанотрубки нашли такое широкое применение в НЭМС, что уже были обнаружены методы соединения взвешенных углеродных нанотрубок с другими наноструктурами.[27] Это позволяет углеродным нанотрубкам образовывать сложные наноэлектрические системы. Поскольку изделиями на основе углерода можно надлежащим образом управлять и они действуют как межсоединения, а также как транзисторы, они служат в качестве основного материала в электрических компонентах NEMS.

Коммутаторы NEMS на основе CNT

Основным недостатком переключателей MEMS по сравнению с переключателями NEMS является ограниченная скорость переключения в микросекундном диапазоне, что снижает производительность для высокоскоростных приложений. Ограничения на скорость переключения и напряжение срабатывания можно преодолеть, уменьшив масштаб устройства от микро до нанометрового масштаба.[28] Сравнение рабочих характеристик переключателей NEMS на основе углеродных нанотрубок (CNT) и их аналога CMOS показало, что переключатели NEMS на основе CNT сохраняют производительность при более низких уровнях энергопотребления и имеют допороговый ток утечки на несколько порядков меньше, чем у переключателей CMOS. .[29] НЭМС на основе УНТ с дважды зажатыми структурами изучаются в дальнейшем как потенциальные решения для приложений энергонезависимой памяти с плавающим затвором.[30]

Трудности

Несмотря на все полезные свойства углеродных нанотрубок и графена для технологии NEMS, оба этих продукта сталкиваются с рядом препятствий на пути их реализации. Одна из основных проблем - это реакция углерода на условия реальной жизни. Углеродные нанотрубки демонстрируют большое изменение электронных свойств при воздействии кислород.[31] Точно так же другие изменения электронных и механических характеристик материалов на основе углерода должны быть полностью изучены до их внедрения, особенно из-за их большой площади поверхности, которая может легко вступать в реакцию с окружающей средой. Углеродные нанотрубки также обладают различной проводимостью, будучи металлическими или полупроводниковыми, в зависимости от их свойств. спиральность при обработке.[32] Из-за этого во время обработки нанотрубки должны подвергаться специальной обработке, чтобы гарантировать, что все нанотрубки имеют соответствующую проводимость. Графен также имеет сложные свойства электропроводности по сравнению с традиционными полупроводниками, поскольку ему не хватает энергии. запрещенная зона и существенно меняет все правила движения электронов через устройство на основе графена.[21] Это означает, что традиционные конструкции электронных устройств, вероятно, не будут работать, и для этих новых электронных устройств необходимо разработать совершенно новую архитектуру.

Наноэлектромеханический акселерометр

Механические и электронные свойства графена сделали его подходящим для интеграции в акселерометры NEMS, такие как небольшие датчики и исполнительные механизмы для систем мониторинга сердца и мобильного захвата движения. Толщина графена в атомном масштабе дает возможность акселерометрам уменьшаться от микромасштаба до нанометра при сохранении требуемых уровней чувствительности системы.[33]

Подвешивая кремниевую массу на двухслойную графеновую ленту, можно создать наноразмерный пружинный и пьезорезистивный преобразователь с возможностями современных преобразователей в акселерометрах. Вес пружины обеспечивает большую точность, а пьезорезистивные свойства графена преобразуют деформацию ускорения в электрические сигналы для акселерометра. Подвешенная графеновая лента одновременно образует пружину и пьезорезистивный преобразователь, эффективно используя пространство и улучшая характеристики акселерометров NEMS.[34]

Полидиметилсилоксан (ПДМС)

Неисправности, возникающие из-за высокого сцепления и трения, вызывают беспокойство для многих NEMS. В NEMS часто используется кремний благодаря хорошо изученным методам микрообработки; однако его внутренняя жесткость часто ограничивает возможности устройств с движущимися частями.

В исследовании, проведенном учеными штата Огайо, сравнивались параметры адгезии и трения монокристаллического кремния со слоем естественного оксида с покрытием из ПДМС. PDMS - это силиконовый эластомер, который легко регулируется механически, химически инертен, термически стабилен, проницаем для газов, прозрачный, нефлуоресцентный, биосовместимый и нетоксичный.[35] Присущий полимерам модуль Юнга PDMS может изменяться более чем на два порядка за счет изменения степени сшивания полимерных цепей, что делает его жизнеспособным материалом для NEMS и биологических приложений. PDMS может образовывать плотное уплотнение с силиконом и, таким образом, легко интегрируется в технологию NEMS, оптимизируя как механические, так и электрические свойства. Полимеры, такие как PDMS, начинают привлекать внимание в NEMS из-за их сравнительно недорогих, упрощенных и эффективных по времени прототипов и производства.[35]

Время отдыха напрямую связано с силой сцепления,[36] и повышенная относительная влажность приводят к увеличению адгезионных сил для гидрофильных полимеров. Измерения краевого угла и вычисления силы Лапласа подтверждают определение гидрофобной природы PDMS, что, как и ожидалось, соответствует его экспериментально подтвержденной независимости от относительной влажности. Силы адгезии PDMS также не зависят от времени покоя, способны универсально работать в различных условиях относительной влажности и обладают более низким коэффициентом трения, чем у кремния. Покрытия PDMS способствуют устранению проблем, связанных с высокой скоростью, например предотвращению скольжения. Таким образом, трение на контактных поверхностях остается низким даже при очень высоких скоростях. Фактически, в микромасштабе трение уменьшается с увеличением скорости. Гидрофобность и низкий коэффициент трения PDMS привели к тому, что он может быть дополнительно включен в эксперименты NEMS, которые проводятся при различной относительной влажности и высоких относительных скоростях скольжения.[37]

Диафрагма пьезорезистивных наноэлектромеханических систем с покрытием из ПДМС

PDMS часто используется в технологии NEMS. Например, покрытие PDMS на диафрагме можно использовать для обнаружения паров хлороформа.[38]

Исследователи из Национального университета Сингапура изобрели диафрагму наноэлектромеханической системы с покрытием из полидиметилсилоксана (ПДМС), залитую кремниевыми нанопроводами (SiNW), для обнаружения паров хлороформа при комнатной температуре. В присутствии паров хлороформа пленка PDMS на микродиафрагме поглощает молекулы пара и, следовательно, увеличивается в размерах, что приводит к деформации микродиафрагмы. КНН, имплантированные в микродиафрагму, связаны мостом Уитстона, который преобразует деформацию в количественное выходное напряжение. Кроме того, датчик с микродиафрагмой также демонстрирует низкую стоимость обработки при низком энергопотреблении. Он обладает большим потенциалом масштабируемости, сверхкомпактной занимаемой площадью и совместимостью с процессами CMOS-IC. Путем переключения слоя абсорбирующего пар полимера можно применять аналогичные методы, которые теоретически должны обеспечивать обнаружение других органических паров.

Помимо присущих ему свойств, обсуждаемых в разделе «Материалы», PDMS можно использовать для поглощения хлороформа, эффекты которого обычно связаны с набуханием и деформацией микродиафрагмы; В этом исследовании также измерялись различные органические пары. При хорошей устойчивости к старению и надлежащей упаковке скорость разложения PDMS в ответ на нагревание, свет и излучение может быть снижена.[39]

Биогибридные НЭМС

Основная статья: Биологическая машина
А рибосома это биологическая машина который использует динамика белка на наномасштаб

Возникающая область биогибридных систем объединяет биологические и синтетические структурные элементы для биомедицинских или роботизированных приложений. Составляющие элементы био-наноэлектромеханических систем (БиоНЭМС) имеют наноразмерный размер, например ДНК, белки или наноструктурированные механические части. Примеры включают легкое нисходящее наноструктурирование тиоленовых полимеров для создания сшитых и механически прочных наноструктур, которые впоследствии функционализируются с помощью белков.[40]

Симуляции

Компьютерное моделирование долгое время было важным аналогом экспериментальных исследований устройств NEMS. Через механика сплошной среды и молекулярная динамика (MD), важное поведение устройств NEMS можно предсказать с помощью компьютерного моделирования, прежде чем проводить эксперименты.[41][42][43][44] Кроме того, сочетание методов континуума и МД позволяет инженерам эффективно анализировать стабильность устройств NEMS, не прибегая к ультратонким сеткам и трудоемким симуляциям.[41] У моделирования есть и другие преимущества: они не требуют времени и опыта, связанных с изготовлением устройств NEMS; они могут эффективно предсказывать взаимосвязанные роли различных электромеханических эффектов; и параметрические исследования могут быть проведены довольно легко по сравнению с экспериментальными подходами. Например, вычислительные исследования предсказали распределение заряда и электромеханические характеристики «втягивания» устройств NEMS.[45][46][47] Использование моделирования для прогнозирования механического и электрического поведения этих устройств может помочь оптимизировать конструктивные параметры устройства NEMS.

Надежность и жизненный цикл NEMS                                                                 

Надежность и проблемы

Надежность обеспечивает количественную оценку целостности и работоспособности компонента без сбоев в течение указанного срока службы продукта. Отказ устройств NEMS может быть объяснен множеством источников, таких как механические, электрические, химические и тепловые факторы. Выявление механизмов отказа, повышение производительности, недостаток информации и проблемы воспроизводимости были определены как основные проблемы на пути к достижению более высокого уровня надежности для устройств NEMS. Такие проблемы возникают как на этапах производства (т. Е. Обработка пластин, упаковка, окончательная сборка), так и на стадиях постпроизводства (т. Е. Транспортировка, логистика, использование).[48]

Упаковка                                                  

Проблемы с упаковкой часто составляют 75–95% общих затрат на MEMS и NEMS. Факторы нарезки пластин, толщина устройства, последовательность окончательного высвобождения, тепловое расширение, изоляция от механических напряжений, рассеяние мощности и тепла, минимизация ползучести, изоляция среды и защитные покрытия учитываются при разработке упаковки для согласования с конструкцией компонента MEMS или NEMS. .[49] Анализ расслоения, анализ движения и испытание на срок службы использовались для оценки методов инкапсуляции на уровне пластины, например, от крышки к пластине, от пластины к пластине и инкапсуляции тонкой пленки. Методы инкапсуляции на уровне пластины могут привести к повышению надежности и увеличению производительности как микро-, так и наноустройств.[50]

Производство

Оценка надежности NEMS на ранних этапах производственного процесса имеет важное значение для повышения урожайности. Формы поверхностных сил, такие как сила сцепления и электростатические силы, в значительной степени зависят от топографии поверхности и геометрии контакта. Выборочное производство нанотекстурированных поверхностей уменьшает площадь контакта, улучшая как адгезию, так и характеристики трения для NEMS.[51] Кроме того, нанесение нанопокрытия на сконструированные поверхности увеличивает гидрофобность, что приводит к снижению как адгезии, так и трения.[52]

Адгезией и трением также можно управлять с помощью нанонарисовки, чтобы отрегулировать шероховатость поверхности для соответствующих применений устройства NEMS. Исследователи из Университета штата Огайо использовали атомно-силовую микроскопию / микроскопию силы трения (AFM / FFM), чтобы изучить влияние наноразмеров на гидрофобность, адгезию и трение для гидрофильных полимеров с двумя типами шероховатостей с рисунком (низкое соотношение сторон и высокое соотношение сторон). Было обнаружено, что шероховатость гидрофильных поверхностей по сравнению с гидрофобными поверхностями имеет обратно коррелированные и прямо коррелированные отношения соответственно.[53]

Из-за большого отношения площади поверхности к объему и чувствительности адгезия и трение могут снизить производительность и надежность устройств NEMS. Эти трибологические проблемы возникают из-за естественного уменьшения размеров этих инструментов; однако систему можно оптимизировать, манипулируя конструкционным материалом, поверхностными пленками и смазкой. По сравнению с пленками из нелегированного Si или поликремния, пленки SiC обладают самым низким выходным трением, что приводит к повышенной стойкости к царапинам и улучшенным функциональным возможностям при высоких температурах. Покрытия из твердого алмазоподобного углерода (DLC) обладают низким коэффициентом трения, высокой твердостью и износостойкостью, помимо химической и электрической стойкости. Шероховатость, фактор, снижающий смачивание и повышающий гидрофобность, может быть оптимизирован путем увеличения угла контакта, чтобы уменьшить смачивание и обеспечить низкую адгезию и взаимодействие устройства с окружающей средой.[54]

Свойства материала зависят от размера. Следовательно, анализ уникальных характеристик НЭМС и наноразмерных материалов становится все более важным для сохранения надежности и долгосрочной стабильности устройств НЭМС.[55] Некоторые механические свойства, такие как твердость, модуль упругости и испытания на изгиб, для наноматериалов определяются с помощью наноиндентора на материале, который прошел производственные процессы. Эти измерения, однако, не учитывают, как устройство будет работать в промышленности при длительных или циклических нагрузках и деформациях. Тета-структура - это модель NEMS, которая демонстрирует уникальные механические свойства. Структура, состоящая из Si, обладает высокой прочностью и способна концентрировать напряжения на наномасштабе для измерения определенных механических свойств материалов.[56]

Остаточные напряжения

Для повышения надежности структурной целостности все более актуальным становится определение характеристик структуры материала и внутренних напряжений в соответствующих масштабах длины.[57] Эффекты остаточных напряжений включают, помимо прочего, разрушение, деформацию, расслоение и наноразмерные структурные изменения, которые могут привести к сбою в работе и физическому износу устройства.[58]

Остаточные напряжения могут влиять на электрические и оптические свойства. Например, в различных применениях фотоэлектрических и светоизлучающих диодов (СИД) ширина запрещенной зоны полупроводников может регулироваться соответствующим образом за счет эффектов остаточного напряжения.[59]

Атомно-силовая микроскопия (АСМ) и спектроскопия комбинационного рассеяния могут использоваться для характеристики распределения остаточных напряжений на тонких пленках с точки зрения визуализации силового объема, топографии и силовых кривых.[60] Кроме того, остаточное напряжение можно использовать для измерения температуры плавления наноструктур с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) и температурно-зависимой дифракции рентгеновских лучей (XRD).[59]

Будущее

Основные препятствия, мешающие коммерческому применению многих устройств NEMS, включают низкую производительность и высокую изменчивость качества устройства. Прежде чем устройства NEMS могут быть реализованы, необходимо создать разумную интеграцию продуктов на основе углерода. Недавний шаг в этом направлении был продемонстрирован для алмаза, достигнув уровня обработки, сопоставимого с уровнем кремния.[61] В настоящее время акцент смещается от экспериментальной работы к практическим приложениям и структурам устройств, которые будут реализовывать и извлекать выгоду из таких новых устройств.[18] Следующая проблема, которую необходимо преодолеть, включает понимание всех свойств этих инструментов на основе углерода и использование этих свойств для создания эффективных и долговечных NEMS с низким уровнем отказов.[47]

Материалы на основе углерода служили основными материалами для использования NEMS из-за их исключительных механических и электрических свойств.[нужна цитата ]

По прогнозам, к 2022 году мировой рынок NEMS достигнет 108,88 млн долларов.[62]

Приложения

Наноэлектромеханическое реле

Масс-спектрометр наноэлектромеханических систем

Консоли на основе наноэлектромеханики

Исследователи из Калифорнийского технологического института разработали кантилевер на основе NEM с механическими резонансами вплоть до очень высоких частот (VHF). Включение электронных датчиков смещения на основе пьезорезистивной тонкой металлической пленки обеспечивает однозначное и эффективное считывание показаний с наноустройства. Функционализация поверхности устройства с использованием тонкого полимерного покрытия с высоким коэффициентом распределения для целевых частиц позволяет кантилеверам на основе NEMS обеспечивать измерения хемосорбции при комнатной температуре с разрешением по массе менее одного аттограмма. Дополнительные возможности кантилеверов на основе NEMS были использованы для приложений датчиков, сканирующих зондов и устройств, работающих на очень высокой частоте (100 МГц).[63]

Рекомендации

  1. ^ а б Хьюз, Джеймс Э. Младший; Вентра, Массимилиано Ди; Эвой, Стефан (2004). Введение в наноразмерную науку и технологии (Nanostructure Science and Technology). Берлин: Springer. ISBN  978-1-4020-7720-3.
  2. ^ Зе, Саймон М. (2002). Полупроводниковые приборы: физика и технологии (PDF) (2-е изд.). Wiley. п. 4. ISBN  0-471-33372-7.
  3. ^ Паса, Андре Авелино (2010). "Глава 13: Металлический транзистор на основе нанослоя". Справочник по нанофизике: наноэлектроника и нанофотоника. CRC Press. С. 13–1, 13–4. ISBN  9781420075519.
  4. ^ Давари, Биджан; Тинг, Чунг-Ю; Ahn, Kie Y .; Basavaiah, S .; Ху, Чао-Кун; Таур, Юань; Wordeman, Matthew R .; Aboelfotoh, O .; Крусин-Эльбаум, Л .; Джоши, Раджив В .; Полкари, Майкл Р. (1987). «Субмикронный МОП-транзистор с вольфрамовым затвором и оксидом затвора 10 нм». 1987 Симпозиум по технологии СБИС. Сборник технических статей: 61–62.
  5. ^ а б Цу ‐ Джэ Кинг, Лю (11 июня 2012 г.). «FinFET: история, основы и будущее». Калифорнийский университет в Беркли. Симпозиум по технологии СБИС Краткий курс. Получено 9 июля 2019.
  6. ^ Колиндж, Дж. П. (2008). FinFET и другие транзисторы с несколькими затворами. Springer Science & Business Media. п. 11. ISBN  9780387717517.
  7. ^ Hisamoto, D .; Кага, Т .; Kawamoto, Y .; Такеда, Э. (декабрь 1989 г.). «Полностью обедненный транзистор с обедненным каналом (ДЕЛЬТА) - новый вертикальный ультратонкий КНИ МОП-транзистор». Международный технический дайджест по электронным устройствам: 833–836. Дои:10.1109 / IEDM.1989.74182.
  8. ^ «Получатели премии IEEE Andrew S. Grove Award». Премия IEEE Эндрю С. Гроув. Институт инженеров по электротехнике и электронике. Получено 4 июля 2019.
  9. ^ «Прорывное преимущество для ПЛИС с технологией Tri-Gate» (PDF). Intel. 2014. Получено 4 июля 2019.
  10. ^ Despont, M; Brugger, J .; Drechsler, U .; Dürig, U .; Häberle, W .; Lutwyche, M .; Rothuizen, H .; Stutz, R .; Видмер, Р. (2000). «Микросхема СБИС-НЭМС для параллельного хранения данных АСМ». Датчики и исполнительные механизмы A: физические. 80 (2): 100–107. Дои:10.1016 / S0924-4247 (99) 00254-X.
  11. ^ де Хаан, С. (2006). «NEMS - новые продукты и приложения наноэлектромеханических систем». Восприятие нанотехнологий. 2 (3): 267–275. Дои:10.4024 / N14HA06.ntp.02.03. ISSN  1660-6795.
  12. ^ ITRS Главная В архиве 2015-12-28 в Wayback Machine. Itrs.net. Проверено 24 ноября 2012.
  13. ^ Массимилиано Вентра; Стефан Эвой; Джеймс Р. Хефлин (30 июня 2004 г.). Введение в наноразмерную науку и технологии. Springer. ISBN  978-1-4020-7720-3. Получено 24 ноября 2012.
  14. ^ а б Разница между подходами «сверху вниз» и «снизу вверх» в нанотехнологиях. (2011, июль). Извлекаются из https://www.differencebetween.com/difference-between-top-down-and-vs-bottom-up-approach-in-nanotechnology/
  15. ^ а б Tao, Y .; Boss, J.M .; Moores, B.A .; Деген, К. Л. (2014). «Монокристаллические алмазные наномеханические резонаторы с добротностью более миллиона». Nature Communications. 5: 3638. arXiv:1212.1347. Bibcode:2014 НатКо ... 5,3638 т. Дои:10.1038 / ncomms4638. PMID  24710311.
  16. ^ Дао, Е; Деген, Кристиан (2013). «Простое изготовление монокристаллических алмазных наноструктур со сверхвысоким соотношением сторон». Современные материалы. 25 (29): 3962–7. Дои:10.1002 / adma.201301343. PMID  23798476.
  17. ^ Bunch, J. S .; Ван дер Занде, А. М .; Verbridge, S. S .; Франк, И. В .; Tanenbaum, D.M .; Parpia, J.M .; Craighead, H.G .; Макьюэн, П. Л. (2007). «Электромеханические резонаторы из листов графена». Наука. 315 (5811): 490–493. Bibcode:2007Научный ... 315..490B. Дои:10.1126 / science.1136836. PMID  17255506. S2CID  17754057.
  18. ^ а б c Кис, А .; Зеттл, А. (2008). «Наномеханика углеродных нанотрубок» (PDF). Философские труды Королевского общества A. 366 (1870): 1591–1611. Bibcode:2008RSPTA.366.1591K. Дои:10.1098 / rsta.2007.2174. PMID  18192169. Архивировано из оригинал (PDF) 27 сентября 2011 г.
  19. ^ а б Германн, S; Ecke, R; Шульц, S; Гесснер, Т. (2008). «Контроль образования наночастиц для определенного роста углеродных нанотрубок для межсоединений». Микроэлектронная инженерия. 85 (10): 1979–1983. Дои:10.1016 / j.mee.2008.06.019.
  20. ^ Деккер, Сис; Загар, Сандер Дж .; Вершуерен, Алвин Р. М. (1998). «Транзистор комнатной температуры на основе одной углеродной нанотрубки». Природа. 393 (6680): 49–52. Bibcode:1998Натура 393 ... 49Т. Дои:10.1038/29954.
  21. ^ а б Вестервельт, Р. М. (2008). «ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА: графеновая наноэлектроника». Наука. 320 (5874): 324–325. Дои:10.1126 / science.1156936. PMID  18420920.
  22. ^ Бартон, Р. А., Парпия, Дж., И Крейгхед, Х. Г. (2011). Изготовление и эксплуатация графеновых наноэлектромеханических систем. Журнал вакуумной науки и технологий B, Нанотехнологии и микроэлектроника: материалы, обработка, измерения и явления, 29 (5), 050801.
  23. ^ Бартон, Р. А., Илик, Б., Ван дер Занде, А. М., Уитни, В. С., Макьюэн, П. Л., Парпия, Дж. М., и Крейгхед, Г. Г. (2011). Высокая добротность в зависимости от размера в массиве графеновых механических резонаторов. Нано-буквы, 11 (3), 1232–1236.
  24. ^ Экинчи, К. Л., Хуанг, X. М. Х., и Роукс, М. Л. (2004). Сверхчувствительный наноэлектромеханический масс-детектор. Письма по прикладной физике, 84 (22), 4469–4471.
  25. ^ Мамин, Х. Дж., И Ругар, Д. (2001). Определение силы субаттоньютона при милликельвиновых температурах. Письма по прикладной физике, 79 (20), 3358–3360.
  26. ^ ЛаХэй, М. Д., Буу, О., Камарота, Б., и Шваб, К. С. (2004). Приближение к квантовому пределу наномеханического резонатора. Наука, 304 (5667), 74–77.
  27. ^ Bauerdick, S .; Linden, A .; Stampfer, C .; Helbling, T .; Хиерольд, К. (2006). «Прямая разводка углеродных нанотрубок для интеграции в наноэлектромеханические системы». Журнал вакуумной науки и техники B. 24 (6): 3144. Bibcode:2006JVSTB..24.3144B. Дои:10.1116/1.2388965. Архивировано из оригинал 23 марта 2012 г.
  28. ^ Хуанг, X. М. Х., Зорман, К. А., Мехрегани, М., и Роукс, М. Л. (2003). Движение наноустройства на сверхвысоких частотах. Природа, 421 (6922), 496–496.
  29. ^ Юсиф М. Ю., Лундгрен П., Гаванини Ф., Энокссон П. и Бенгтссон С. (2008). Соображения CMOS в наноэлектромеханических переключателях на основе углеродных нанотрубок. Нанотехнологии, 19 (28), 285204.
  30. ^ Rueckes, T., Kim, K., Joselevich, E., Tseng, G.Y., Cheung, C.L., & Lieber, C.M. (2000). Энергонезависимая оперативная память на основе углеродных нанотрубок для молекулярных вычислений. наука, 289 (5476), 94–97.
  31. ^ Коллинз, П.Г .; Брэдли, К; Исигами, М; Зеттл, А (2000). «Чрезвычайная кислородная чувствительность электронных свойств углеродных нанотрубок». Наука. 287 (5459): 1801–4. Bibcode:2000Sci ... 287.1801C. Дои:10.1126 / science.287.5459.1801. PMID  10710305.
  32. ^ Ebbesen, T. W .; Lezec, H.J .; Hiura, H .; Bennett, J. W .; Ghaemi, H.F .; Тио, Т. (1996). «Электропроводность индивидуальных углеродных нанотрубок». Природа. 382 (6586): 54–56. Bibcode:1996Натура 382 ... 54Э. Дои:10.1038 / 382054a0.
  33. ^ Гролмс, М. (сентябрь 2019 г.). Наноразмерный графеновый акселерометр. Новости современной науки. Извлекаются из https://www.advancedsciencenews.com
  34. ^ Фан, X., Фишер, А. К. Форсберг, Ф., Лемме, М. К., Никлаус, Ф., Эстлинг М., Рёдьегард, Х., Шредер, С., Смит А. Д., Вагнер, С. (сентябрь 2019 г.). Графеновые ленты с подвешенными массами в качестве преобразователей в сверхмалых наноэлектромеханических акселерометрах. Nature Electronics, 2, 394–404.
  35. ^ а б Макдональд, Дж. К., и Уайтсайдс, Г. М. (2002). Поли (диметилсилоксан) как материал для изготовления микрофлюидных устройств. Счета химических исследований, 35 (7), 491–499.
  36. ^ Бхушан, Б. (1999). Принципы и приложения трибологии. Джон Уайли и сыновья
  37. ^ Тамбэ, Н.С., и Бхушан, Б. (2005). Микро / нанотрибологические характеристики PDMS и PMMA, используемых для приложений BioMEMS / NEMS. Ультрамикроскопия, 105 (1–4), 238–247.
  38. ^ Го, Х., Лу, Л., Чен, X., и Ли, К. (2012). Пьезорезистивная диафрагма NEMS с покрытием из ПДМС для обнаружения паров хлороформа. Письма об электронных устройствах IEEE, 33 (7), 1078–1080.
  39. ^ Чаудри, А. Н., и Биллингем, Н. С. (2001). Определение характеристик и окислительная деструкция вулканизированного при комнатной температуре поли (диметилсилоксанового) каучука. Разложение и стабильность полимеров, 73 (3), 505–510.
  40. ^ Шафаг, Реза; Вестессон, Александр; Го, Вэйцзинь; ван дер Вейнгарт, Воутер; Харальдссон, Томми (2018). «Электронно-лучевая наноструктурирование и биофункциональная обработка тиол-энерезиста прямым щелчком». САУ Нано. 12 (10): 9940–9946. Дои:10.1021 / acsnano.8b03709. PMID  30212184.
  41. ^ а б Декеснес, Марк; Тан, Чжи; Алуру, Н. Р. (2004). «Статический и динамический анализ переключателей на основе углеродных нанотрубок» (PDF). Журнал инженерных материалов и технологий. 126 (3): 230. Дои:10.1115/1.1751180. Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-12-18.
  42. ^ Кэ, Чанхун; Эспиноза, Орасио Д. (2005). «Численный анализ устройств НЭМС на основе нанотрубок - Часть I: Распределение электростатического заряда на многослойных нанотрубках» (PDF). Журнал прикладной механики. 72 (5): 721. Bibcode:2005JAM .... 72..721K. Дои:10.1115/1.1985434. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-13.
  43. ^ Кэ, Чанхун; Espinosa, Horacio D .; Пуньо, Никола (2005). "Численный анализ устройств НЭМС на основе нанотрубок - Часть II: Роль конечной кинематики, растяжения и концентрации заряда" (PDF). Журнал прикладной механики. 72 (5): 726. Bibcode:2005JAM .... 72..726K. Дои:10.1115/1.1985435.[постоянная мертвая ссылка ]
  44. ^ Garcia, J.C .; Хусто, Дж. Ф. (2014). «Скрученные ультратонкие кремниевые нанопроволоки: возможное торсионное электромеханическое наноустройство». Europhys. Латыш. 108 (3): 36006. arXiv:1411.0375. Bibcode:2014EL .... 10836006G. Дои:10.1209/0295-5075/108/36006.
  45. ^ Кеблински, П .; Nayak, S .; Запол, П .; Аджаян, П. (2002). «Распределение заряда и стабильность заряженных углеродных нанотрубок». Письма с физическими проверками. 89 (25): 255503. Bibcode:2002PhRvL..89y5503K. Дои:10.1103 / PhysRevLett.89.255503. PMID  12484896.
  46. ^ Ke, C; Эспиноза, HD (2006). "Электронная микроскопия in situ электромеханические характеристики бистабильного устройства NEMS". Малый (Вайнхайм-ан-дер-Бергштрассе, Германия). 2 (12): 1484–9. Дои:10.1002 / smll.200600271. PMID  17193010.
  47. ^ а б Ло, О; Wei, X; Ke, C; Салливан, Дж; Эспиноза, HD (2011). «Надежные наноэлектромеханические устройства на основе углеродных нанотрубок: понимание и устранение распространенных видов отказов с использованием альтернативных электродных материалов». Малый (Вайнхайм-ан-дер-Бергштрассе, Германия). 7 (1): 79–86. Дои:10.1002 / smll.201001166. PMID  21104780.
  48. ^ Араб А. и Фенг К. (2014). Исследование надежности микро- и нано-электромеханических систем: обзор. Международный журнал передовых производственных технологий, 74 (9–12), 1679–1690.
  49. ^ Крон, В. К. (2008). Краткое введение в MEMS и NEMS (стр. 203–228). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Springer.
  50. ^ Питерс, П. (2005, июль). Вафельная упаковка микро / наносистем. На 5-й конференции IEEE по нанотехнологиям, 2005 г. (стр. 130–133). IEEE.
  51. ^ Zou, M., Cai, L., Wang, H., Yang, D., & Wyrobek, T. (2005). Исследования адгезии и трения на поверхности с избирательной микро / нанотекстурой, полученной путем кристаллизации аморфного кремния с помощью УФ-излучения. Письма о трибологии, 20 (1), 43–52.
  52. ^ Фаулер Дж., Мун Х. и Ким К. Дж. (2002). IEEE 15-я Международная конференция по микроэлектромеханическим системам (MEMS). Лас-Вегас, Невада, 97–100.
  53. ^ Бартон, Р. А., Криагхед, Х. Г., Парпия, Дж. (2011, сентябрь). Изготовление и эксплуатация графеновых наноэлектромеханических систем. Журнал вакуумной науки и технологий B, 29 (5), 050801
  54. ^ Бхушан, Б. (2007, март). Нанотрибология и наномеханика материалов и устройств MEMS / NEMS и BioMEMS / BioNEMS. Микроэлектронная техника, 84 (3), 387–412.
  55. ^ Бэк, К. В., Бхушан, Б., Ким, Ю. К., Ли, X., Такашима, К. (октябрь – ноябрь, 2003 г.). Механическая характеристика микро / наноразмерных структур для приложений MEMS / NEMS с использованием методов наноиндентирования. Ультрамикроскопия. 97 (1–4), 481–494.
  56. ^ Осборн, В. А., Маклин, М., Смит, Д. Т., Гербиг, Ю. (2017, ноябрь). Измерения и стандарты прочности в наномасштабе. NIST. Извлекаются из https://www.nist.gov
  57. ^ Сальвати, Э. (2017). Residual stress evaluation and modelling at the micron scale (Doctoral dissertation, University of Oxford).
  58. ^ Van Spengen, W. M. (2003). MEMS reliability from a failure mechanisms perspective. Microelectronics Reliability, 43 (7), 1049-1060.
  59. ^ а б Huang, X. J. (2008). Nanotechnology research: new nanostructures, nanotubes and nanofibers. Nova Publishers.
  60. ^ Gupta, S., Williams, O. A., Patel, R. J., & Haenen, K. (2006). Residual stress, intermolecular force, and frictional properties distribution maps of diamond films for micro-and nano-electromechanical (M/NEMS) applications. Journal of materials research, 21(12), 3037–3046.
  61. ^ Y. Tao and C. L. Degen. "Facile Fabrication of Single-Crystal-Diamond Nanostructures with Ultra High Aspect Ratio". Advanced Materials (2013)
  62. ^ "Global Market of NEMS projection". 2012-10-24.
  63. ^ Li, M., Tang, H. X., & Roukes, M. L. (2007). Ultra-sensitive NEMS-based cantilevers for sensing, scanned probe and very high-frequency applications. Nature nanotechnology, 2 (2), 114.