Opis predmeta
Definicija nanoelektronike in nanotehnologij. Obeti na področju nanoznanosti.
Pregled postopkov izdelave nanostruktur. Oblikovanje od zgoraj navzdol in od spodaj navzgor. Skaliranje in lastnosti klasičnih elementov pri mejnih dimenzijah. Samosestavljanje. Molekularna nanoelektronika. Novi modeli stikal in pomnilnikov. Arhitektura nanoelektronskih vezij. Arhitektura nanoračunalnikov. Magnetne, optične in elektronske lastnosti nanodelcev. Nanoprevodniki.
Transportne lastnosti polprevodniških nanostruktur. Nanoelementi. Enoelektronski elementi. Spintronika. Polimerna elektronika.
Organski aktivni in pasivni elementi in vezja. Nanofotonika. Kvantne pike in kvantne žice. Ogljikove nanocevke in nanožice.
Zgradba in lastnosti ogljikovih nanocevk. Elektronske, optoelektronske, magnetne, kemijske in termoelektrične lastnosti ogljikovih nanocevk. Elektronski elementi in vezja na osnovi nanocevk. Kemijski in biološki nanosenzorji. Nano in mikronaprave. Modeliranje in simulacija kvantnih in nanosistemov.
Predmet učimo na programih
Elektrotehnika 2. stopnja
Cilji in kompetence
Cilj predmeta je usvojiti osnovne definicije in koncepte, se seznaniti s smermi razvoja in raziskav na področju nanoelektronike ter spoznati karakteristike že raziskanih struktur, elementov in sistemov.
Metode poučevanja in učenja
Na predavanjih so predstavljene teoretične osnove obravnavanih poglavij, rešitve praktičnih primerov in praktično delo poteka v okviru laboratorijskih vaj.
Predvideni študijski rezultati
Po uspešno zaključenem predmetu naj bi bili študenti zmožni:
– opredeliti nanoelektroniko kot novo razvijajoče se področje elektronike,
– pojasniti litografijo kot pristop od zgoraj navzdol in omejitve, ki jih predstavlja pri nadaljnji miniaturizaciji elektronskih elementov,
– uporabiti postulate kvantne mehanike pri postavitvi modelov kvantnih jam, žic in pik,
– opisati učinke višjih redov v MOS tranzistorju,
– opisati elektronske in optične lastnosti ogljikovih nanocevk ter možnosti izdelave polprevodniških elementov na osnovi ogljikovih nanocevk,
– razložiti Coulombovo blokado in delovanje enoelektronskega tranzistorja,
– pojasniti spinski transport in spintronske elemente (spinski ventil, spinski tranzistor, magnetni pomnilnik),
– opisati kubit, kvantna logična vrata in osnove kvantnih računalnikov.
Temeljni viri in literatura
- William A. Goddard, Donald W. Brenner, Sergey Edward Lyshevski, Gerald J. Iafrate, Nanoscience, Engineering, and Technology, CRC Press LLC, 2012.
- Paul Harrison, Quantum Wells, Wires and Dots, Theoretical and Computational Physics of Semiconductor Nanostructures, John Wiley & Sons, Ltd, 2009.
- Edward L. Wolf, Nanophysics and Nanotechnology, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008.
- M. Meyyappan, Carbon Nanotubes, Science and Applications, CRC Press LLC, 2005.
- George W. Hanson, Fundamentals of Nanoelectronics, Pearson Prentice Hall, 2008.
- F. Smole, Nanoelektronika, Založba FE in FRI, 2014, 355 str., ISBN 978-961-243-250-8.
Bodi na tekočem
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Tržaška cesta 25, 1000 Ljubljana