硅基纳米电子学

第1章硅纳米电子学理论基础

11Hartree?Fock方程(HF方程)1

111Hartree近似1

112Hartree?Fock方程3

12格林函数7

121泊松方程的格林函数7

122镜像法求格林函数8

123应用格林函数计算纳米尺寸电子器件的电学性能9

13CMOS器件中的尺度效应和模型15

131薛定谔?泊松解法解决平衡情况下的器件16

132连接两个费米能级不同的接触电极下的情况17

133一维器件的平衡能带图21

134连续传输27

135非连续传输30

第2章纳米电子学工艺概论

21纳米加工技术概述35

211概述36

212采用电子束曝光或电子束刻蚀技术制作量子结构38

213采用聚焦离子束加工技术制作量子结构39

214采用微细加工技术制作量子结构39

215采用扫描隧道显微镜技术制作量子结构40

216纳米微晶硅薄膜材料简介41

22纳米工艺42

221光刻胶42

222光刻44

223图形转移49

23纳米电子学51

231纳米器件53

232纳米晶体管设计57

233纳米电光学62

234物理学模型和器件仿真63

235总结64

第3章硅基隧穿二极管及集成电路

31简介65

32隧穿理论66

321隧穿电流的成分66

322隧穿电流密度68

323隧穿二极管的开关时间73

33垂直隧穿二极管的制备76

331基于上旋扩散杂质的快速热扩散工艺76

332上旋扩散剂77

333隧穿二极管制造工艺78

34隧穿二极管的特性和集成电路82

341所制备隧穿二极管的特性82

342隧穿二极管振荡器88

343高速隧穿二极管/传输线脉冲发生器89

第4章单电子器件及其电路

41电导振荡——Coulomb振荡现象92

42Coulomb阻塞效应93

43电流偏置下单个隧道结的I?V特性96

44单电子晶体管(SET)的Coulomb阻塞工作状态98

45单电子晶体管的ID随VG的振荡——Coulomb振荡100

46超导态的Coulomb阻塞效应101

47单电子静电计105

48半导体量子点旋转门105

49单电子晶体管(SET)107

410单电子晶体管的典型结构109

411单电子“类CMOS倒相器”112

412单电子晶体管存储器113

413单电子晶体管逻辑电路115

414量子网络自适应器件(QCA)115

第5章硅纳米线及纳米线异质结构

51简介117

52硅纳米线118

521SiNW的制造方法和结构特征118

522SiNW的电学性能121

53纳米电子学中SiNW的应用127

531相交的纳米线结构和器件127

532基于相交纳米线的逻辑门129

533地址译码器130

534在非传统衬底上的纳米线电子学132

54构造大规模层次化SiNW阵列的方法132

541Langmuir?Blodgett纳米线装配方法132

542纳米线器件的可变尺寸的集成136

543高频纳米线电路138

55SiNW作为纳米级传感器138

551纳米线场效应传感器138

552单病毒检测140

553单病毒的多级检测142

56SiNW异质结构142

561NiSi/SiNW异质结142

562掺杂浓度调制的SiNW144

563分支和超分支SiNW148

第6章其他硅基纳米电子器件

61电子波电子学151

611电子波和电子波函数的相位相关性151

612介观体系的特殊性质154

613二维电子气的量子Hall效应简介156

614介观体系的电导涨落效应、非局于性效应和持续电流效应157

615弹道区的量子化电导效应162

616量子干涉的表征和实现量子干涉的条件166

62电子波器件170

621电子波干涉计型器件170

622电子波导型器件170

623电子波衍射器件172

624谐振隧穿器件173

625量子线沟道FET178

626速度调制晶体管(VMT)179

627平面超晶格FET179

63纳米集成电路概论181

631传统CMOS结构的纳米器件181

632纳米量子电子器件183

633纳米集成电路中的连接线183

634纳米IC设计中的问题185

635纳米集成电路的设计方法学——持续收敛方法学185

第7章存储电阻

71简介189

72存储电阻特性193

73存储电阻的SPICE宏模型205

74相关电磁场理论210

本书内容分为两个部分。第一部分系统地阐述了纳米电子学的基本概念和理论，主要包括现代集成电路的物理极限和技术障碍、用于硅基纳米器件的主要加工工艺：第二部分介绍新型纳米尺度的电子器件，包括共振隧穿器件、单电子器件及其电路、硅纳米线及纳米线异质结构、其他硅基纳米电子器件、硅基磁电子学的研究现状。全书强调新概念、新现象的阐述，以及定性描述与定量理论表述相互结合。
本书可以作为高等院校电子科学与技术、微电子学、应用物理、电子工程和材料科学等有关专业高年级学生及研究生教材，也适于有关领域的科学家、工程师及高校师生参考。