|
I FƏSİL. NANOELEKTRONIKANING Jismoniy ASOSLARI
|
| bet | 4/51 | | Sana | 19.12.2023 | | Hajmi | 2,83 Mb. | | #123700 |
Bog'liq 2017-2422 TayyorI FƏSİL. NANOELEKTRONIKANING Jismoniy ASOSLARI
1.1. Nanotexnologiyalarning rivojlanish istiqbollari
Nanotexnologiyalar xarakteristikalari mavjud mikro va makro miqyosdagi materiallar va qurilmalardan ustun bo'lgan tubdan yangi materiallar va qurilmalarni yaratishga imkon beradi.
So'nggi o'n yilliklarda nanotexnologiyalarga bo'lgan qiziqishning tez sur'atlar bilan o'sib borishini bir necha sabablar bilan izohlash mumkin:
-bu texnologiya yordamida hozirgi qurilma va materiallarning mavjud darajasidan oshib ketadigan yangi qurilmalar va materiallar olish mumkin.Bu fan va texnikaning turli sohalarini rivojlantirishning eng muhim vositalaridan biridir.Ushbu ishlanma amal qiladi. elektronikaga ham, tibbiyotga ham, tibbiyotga ham.Nanotexnologiyalarning rivojlanishi ilm-fan va texnikaning ko'plab sohalari uchun katta istiqbollarni va'da qiladi.
- nanotexnologiya turli sohalarni birlashtirgan fandir, chunki u fizika, kimyo, materialshunoslik, biologiya, sog'liqni saqlash, kompyuter injiniringi va hokazo sohalardagi bilim va texnologiyalarni o'zida mujassam etgan.Shu sababli nanotexnologiyalar yangi yo'nalishlarning paydo bo'lishiga olib keldi. barcha sohalar, masalan, kvant kompyuterlari, spin elektronika va boshqalar Nanotexnologiyalar turli sohalardagi mutaxassislar: fiziklar, kimyogarlar, materialshunoslar, turli sohalardagi muhandislar, u biologlar, fiziologlar va boshqalar mutaxassislari tomonidan olib borilgan tadqiqotlar natijasida rivojlanadi.
– Nanotexnologiyalarning rivojlanishi materiya haqidagi mavjud bilimlarning ham fundamental, ham amaliy nuqtai nazardan mukammal emasligini aniqladi, bu esa olimlar va muhandislarning e'tiborini ushbu muammolarni hal qilishga qaratdi.
Nanostrukturalar zamonaviy mikroelektronikaning asosini tashkil etuvchi mikrostrukturalardan keskin farq qiladi.Mikrotuzilmalarda ular yetarlicha kichik bo‘lsada, ionlarni bevosita tezlashtirish va ularning xossalarini o‘rganish uchun klassik fizika qonunlaridan foydalaniladi.Lekin nanostrukturalarning xususiyatlari, ayniqsa, elektr va magnit xossalari kvant fizikasi qonunlariga bo‘ysunadi.qurilmalar elektron hisoblash qurilmalarining asosini tashkil qilishi mumkin.Nanostrukturalarning kichik o‘lchamlari ularni juda zich o‘rash imkonini beradi, bu esa birlik hajmini oshirishni bildiradi
Mutaxassislarning fikricha, soha mahsuldorligi va ishlab chiqarilayotgan mahsulotlar samaradorligi oshishiga nanozarrachalar bilan modifikatsiya qilish natijasida mavjud materiallar va mahsulotlar sifatining yaxshilanishi sabab bo‘lmoqda.Bunday modifikatsiya jarayonida nanozarrachalar hajmga kiritiladi. materialning yoki qatlam shaklida sirtga surtiladi.Hozirgi vaqtda bu maqsadda metall, keramika, kremniy, uglerod, polimer va boshqa materiallarning nanosimlari ishlatiladi.zarrachalar - nanozarrachalar ishlab chiqariladi.
Nanotexnologiyalar bir qancha asosiy yoʻnalishlarda rivojlanadi.Bularga nanobiotexnologiyalar, nanoelektronika, nanoelektromexanika, nanoenergetika, nanomaterial fanlar va boshqalar kiradi. Nanotexnologiyalar foydali qazilmalarni, shu jumladan neft va gaz qazib olishda, mashinasozlikda, tribotexnikada, qurilish materiallari ishlab chiqarishda, toʻqimachilik sanoatida va boshqalarda qoʻllaniladi. sohalarda keng qoʻllaniladi.
Quyidagilar elektronika va nanotexnologiyalarning ustuvor yo'nalishlari hisoblanadi:
- alohida atomlarni yig'ish orqali materiallar yaratish;
- nanometr kattalikdagi elementlardan tashkil topgan integral sxemalar va mikroprotsessorlarni yaratish;
- yangi avlod xotira qurilmalarini yaratish; - kompyuterlar tezligini oshirish;
- samarali quyosh batareyalarini yaratish. Nanotexnologiyalarning energiya qo'llanilishiga qarab -
Ulardan biri yangi akkumulyatorlar ishlab chiqarishdir. Shu maqsadda energiya ta’minotining zichligini oshirish, akkumulyator tarmoqlarini zaryadlash vaqtini qisqartirish, ularning hajmi va massasini kamaytirish, shuningdek, xavfsizlik va barqarorlikni oshirish yo‘nalishida tadqiqotlar olib borilmoqda.qayta tiklanuvchi energiya manbalariga qaraganda tejamkorroq işrejimləri təmin edilə bilər.
Istiqbolli yo'nalishlardan biri yuqori elektr sig'imli superkondensatorlarni tayyorlashdir.Bunday kondensatorlar uchun asosiy materiallar uglerod nanonaychalari va nanozarralardir.
Quyosh batareyalarining asosiy komponenti kremniyga asoslangan.Bu esa jahon bozorida kremniy dioksidining paydo boʻlishiga va quyosh batareyalari narxining oshishiga olib keldi.Bu muammoni hal qilish yoʻllaridan biri ixcham quyosh batareyalaridan foydalanish, in. Ularni ishlab chiqarishda ko'plab nanomateriallardan foydalanish mumkin..
Istiqbolli yo'nalishlardan biri yuqori elektr sig'imli superkondensatorlarni tayyorlashdir.Bunday kondensatorlar uchun asosiy materiallar uglerod nanonaychalari va nanozarrachalardir.
Quyosh batareyalarining asosiy komponenti kremniyga asoslangan.Bu jahon bozorida kremniy dioksidining paydo bo'lishiga va quyosh batareyalari narxining oshishiga olib keldi.Bu muammoni hal qilish yo'llaridan biri ixcham quyosh batareyalaridan foydalanish, in. Ularni ishlab chiqarishda ko'plab nanomateriallardan foydalanish mumkin..Uran va transuran elementlari va ularning birikmalari yoqilg'i materiallariga kiradi.Qurilish materiallariga austenit,ferrit,ferrit-martensit va boshqa turdagi po'lat qotishmalari,grafit va uglerod materiallari,tsirkoniy qotishmalari,har xil keramik materiallar kiradi.Bundan tashqari sarflangan materiallarni ishonchli saqlash. yadro yoqilgʻisi va radioaktiv chiqindilar muhim ahamiyatga ega.Nanotexnologiya va yadro energiyasini qoʻllash ishlab chiqarishning barcha bosqichlarini qamrab oladi. Bunga quyidagilar kiradi:
- yuqori zichlikdagi yadro yoqilg‘isi uchun nanoqo‘shimchalar, AES faol zonalarining issiqlik ajratuvchi yadrolari, yangi aralash uran-plutoniy oksidi yoqilg‘isi uchun kompozit materiallar yaratish;
- nanodispersli strukturaviy va funksional materiallarni yaratish, nano miqyosda o'ziga xos xususiyatlarga ega tizimlarning barqarorligini, shu jumladan po'latni o'z ichiga olgan nanoklasterlarni o'rganish;
- yangi yadro reaktorlari uchun materiallar yaratish va tadqiq qilish;
– yadro yoqilg‘isi va radioaktiv chiqindilarni qayta ishlash uchun nanomembrana va nanofiltrlarni qayta ishlash va tayyorlash;
- atom elektr stansiyalari xavfsizligini oshirish va himoyasini kuchaytirish uchun nanosensorlarni ishlab chiqish;
- atom elektr stansiyalari uchun nanostrukturalar asosida magnitlar tayyorlash.
Nanotexnologiyalar qayd etilganligi, jumladan, uning ftaziozi qayd etilgan.Ostiq kattalashtirish bilanoq bo'lishi kerak va S.
Nanotexnologiya nanotranzistorlar va funktsional elektron qurilmalarni yaratish imkonini beradi.Masalan, u bir elektronli tranzistorlarni ko'rsatadi.Bu tranzistorlarda asosiy effekt elektronlarning tranzistor orqali birma-bir o'tishi va bu jarayon boshqaruvchining potentsiali bilan boshqariladi. elektrod.Axaron-Bom tranzistorlarining yana bir turi elektronlarning to'lqin xossalaridan foydalanadi.Bu tranzistorlarda to'lqin funksiyalarining elektr interferensiyasi -tronlarda sodir bo'ladi.Bu chiqishda elektron oqimining modulyatsiyalanishiga olib keladi.Ularning asosiy afzalliklaridan biri teragerts diapazoniga qadar yuqori tezlik.Biroq, bu tranzistorlar ishlab chiqarilgan materialning bir xilligiga juda yuqori talablar qo'yiladi.Uchinchi turdagi nanotranzistorlar nanosxemada hosil bo'lgan maydon tranzistoridir.O'tkazuvchanlik modulyatsiyasi ostida o'tuvchi nanosimda sodir bo'ladi. maydonning ta'siri.
Siyosatda tranzistor elementlarining o'lchamlarini (10÷11) nm ga qisqartirish mumkin edi.Kichikroq o'lchamlarda Sichannelda elektronlar harakatini boshqarish qiyinlashadi. Nanoelektronikaning eng istiqbolli materiallaridan biri bo‘lgan grafenning kashf etilishi o‘lchamlarni yanada qisqartirish uchun noyob imkoniyatlarni yaratdi.IBM kompaniyasi tomonidan uglerod nanonaychadan tayyorlangan tranzistoringiz 9nm bo‘lib, uning mahsuldorligi dunyoning boshqa tranzistorlaridan yuqori. bir xil o'lchamda.
Kaliforniya universitetida Y shaklidagi uglerod nanotubasidan iborat tranzistor tayyorlandi.Ushbu tranzistor o‘zini reklama tranzistori sifatida tutadi: “oyoq”lardan biriga qo‘llaniladigan potensial va qolgan ikkita “oyoq” o‘rtasida tok o‘tadi.. Bu vaqtda nanotubka tranzistorining volt-amper xarakteristikasi (VAX) idealdir: oqim oqadi yoki oqim teng.
Hozirgi vaqtda olimlar T va X shaklidagi nanotubkali tranzistor tarmoqlari ustida ishlamoqda.Bunday tranzistorlar yaqin kelajakda elektronikaning bir qator muammolarini hal qilishda muhim rol o'ynashi kerak.
Uglerodli nanotubalarning qo‘llanilishi elektronika rivojiga kuchli turtki berdi.Bu materiallar tranzistorlar o‘lchamlarini kichraytirish bilan bir qatorda elektron sxemalarga bir qator o‘ziga xos mexanik va optik xossalarga ega bo‘lish imkonini beradi, boshqacha qilib aytganda, yumshoq, elastik tayyorlaydi. va shaffof elektron qurilmalar.Shunday qilib, yaqin kelajakda prognozlar asosan daftarlarni yig‘ish va cho‘ntagiga solib qo‘yish, keyin ularni ochish va hamyon, bilaguzuk sifatida foydalanishni o‘z ichiga oladi.
uni olib yurish mumkin bo'ladi.
Nanotexnologiyalarni qo'llash bilan ultra yuqori tezlikda ishlaydigan kompyuterlar, neyrokompyuterlar, o'zgaruvchan spektrli yorug'lik manbalari, adiarxitekturaga ega bo'lmagan yuqori samarali keng polosali fotoqabul qiluvchilarni yaratish kutilmoqda.
Nanoelektronikaning istiqbolli yo‘nalishlaridan biri plazmonikadir.Plazmon kvazizarralar va erkin elektronlarning kollektiv raqslari kvantidir.Plazmonlarning mavjudligi zaryad tashuvchilar orasidagi Kulon o‘zaro ta’siri natijasidir.Nanotexnologiyalarning rivojlanishi yangi sohaning rivojlanishini rag‘batlantirdi - nanoplazmonika.Ma'lumki, hayajonli plazmon raqslari orqali elektromagnit nurlanish metall nanozarrachalardan yasalgan zanjir bo'ylab uzatilishi mumkin. Bu texnologiya zamonaviy kompyuterlarda qo‘llanilayotgan texnologiyalarning o‘rnini bosa oladi.Plazmonikaga asoslangan mantiqiy sxemalar an’anaviy sxemalarga nisbatan yuqoriroq axborot sig‘imiga ega va shu bilan birga, mavjud tizimlarga nisbatan juda kichik o‘lchamlarga ega.
Elektronikadan nanotexnologiyalarni qoʻllashning asosiy sohasi zamonaviy qattiq disklar bilan bogʻliq.1988-yilda “Gigant Magnetoresistans” (GMR) effektining kashf etilishi bu sohada katta taraqqiyotga olib keldi.GMR – kvant-mexanik galvanomagnit effekt boʻlib, u bir vaqtning oʻzida sodir boʻladi. ketma-ket ferromagnit va o'tkazuvchan magnit bo'lmagan qatlamlardan iborat struktura.k-t - tashqi maydon ta'sirida elektr qarshiligining keskin o'zgarishi.Bu ta'sirga asoslanib, qattiq disklarga ma'lumotlarni yozib olish zichligini sezilarli darajada oshirish mumkin. Umuman olganda, nanoelektronika printsipi yangi fizik va texnologik g'oyalarga asoslanadi.Eng muhim g'oyalardan biri.bir nechta molekulalardan iborat bo'lib, funktsional element hosil qiladi
nanostrukturani yaratishdan iborat.Bunday tuzilmalar oʻta yupqa qatlamlar va maʼlum elektr, optik, magnit va hokazo xususiyatlarga ega boʻlgan koʻp qatlamli tuzilmalar asosida yaratilishi kerak.Nanotexnologiyalar quyidagi masalalarni hal qilishi kerak:
-axborotni qayta ishlash elektron tizimlarining unumdorligini sezilarli darajada oshirish;
- aloqa kanallarining o'tkazuvchanligini bir necha barobar oshirish;
- energiya sarfini kamaytirish bilan birga elektron qurilmalarning axborot sig'imi va sifatini sezilarli darajada oshirish;-datchiklarning sezgirligini oshirish;
- qattiq jismlar asosida yuqori tejamkor qurilmalar yaratish.
Xulosa o‘rnida aytishadiki, nanotexnologiyalarni qo‘llash fan va texnikaning, sanoatning, bir so‘z bilan aytganda, hayotning barcha sohalarida jiddiy o‘zgarishlarga olib keladi.Misollar qatorida quyidagilarni keltirish mumkin:
- sog'liqni saqlashda: bir qator kasalliklarni, shu jumladan onkologik kasalliklarni tashxislash va davolash, inson tanasining turli to'qimalarini tiklash;
- biologiyada: yangi organik moddalarni yaratish;
- ekologiyada: ekologik muvozanatni tiklash, havoni, ifloslangan jinslar va jinslarni tozalash, azot va boshqa zararli moddalarning atmosferaga chiqishini oldini olish;
- sanoatda: yangi metall konstruksiyalarni, yuqori mustahkam, korroziyaga va korroziyaga chidamli, o‘ta o‘tkazuvchan materiallarni yaratish;
- kibernetikada: kichik o'lchamli, katta hajmdagi axborot
foydali ob'ektlarni yaratish;
- kosmik tadqiqotlarda: kosmik kemalarni yaratishda yangi avlod sensorlaridan keng foydalanish.
Bularga sun'iy yo'ldoshlar, erimaydigan nanoislar, nanomagnitlar, o'ta kuchli, ammo engil nanotolalar va ko'p qatlamli materiallar, shuningdek, ular orasidagi qurilmalar va qurilmalar kiradi.
Bularning barchasi nanotexnologiyalarning deyarli barcha sohalarda, ya'ni elektronikadan tortib nanotexnologiyagacha bo'lgan imkoniyatlari cheksiz ekanligini ko'rsatadi.Bu imkoniyatlarning barchasini amalga oshirish hayotning barcha sohalarida inqilobiy o'zgarishlarga olib keladi..
|
| |
