Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Nanoelektronika

    A tantárgy angol neve: Nanoelectronics

    Adatlap utolsó módosítása: 2014. április 29.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar
    Villamosmérnöki Szak, MSc képzés

     

    Mikro- és nanoelektronika szakirány
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIEEM252 2 2/1/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Mizsei János, Elektronikus Eszközök Tanszéke
    4. A tantárgy előadója
    Dr. Zólomy Imre

     

    Egyetemi tanár

     

    Elektronikus Eszközök Tsz.

     

    Dr. Mizsei János

     

    Egyetemi tanár

     

    Elektronikus Eszközök Tsz.

     

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Mikroelektronika

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIEEMA00" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIEEMA00", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:
    -
    7. A tantárgy célkitűzése

    A mikroelektronikai eszközök méretének rohamos csökkenése következtében egyrészt a hagyományos félvezető eszközökben, pl. a MOS FET tranzisztorokban, új, kvantummechanikai jelenségek lépnek fel, másrészt a méretcsökkenés és a technológia fejlődése új elven működő eszközök kifejlesztését tették lehetővé, melyek perspektivikusan át fogják venni a működésük határához elérkező hagyományos eszközök szerepét. A tárgy célja a hagyományos eszközökben fellépő új kvantummechanikai jelenségek, az új eszközök működésének, fizikájának és technológiájának ismertetése, valamint a méretcsökkentés fizikai határainak ismertetése.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    Számítástechnika, információ technológia és az ULSI kapcsolata, analóg és digitális információfeldolgozás. Eszköz nemlinearitás mint a digitális technika alapja. Részecskék potenciálgödörben, elvi korlátok: kT, zajok, fluktuációk

     Az integrálás elvi és gyakorlati korlátai, adalékolás, szigetelés, litográfia. Alapvető fizikai törvények és elvek (határozatlansági reláció, hullámelhajlás, sztochasztikus folyamatokra vonatkozó törvények). Karakterisztikus távolságok és idők (diffúziós hossz, Debye hossz, tértöltés kiterjedése, elektron hullámhossz, fény hullámhossz, atomi távolságok,

    adalékatomok távolsága, élettartamok, dielektromos relaxációs idő). Terjedési idő, energia- fogyasztás, disszipáció, hőelvezetéssel kapcsolatos korlátok. 

    A Schrödinger egyenlet és megoldásai egyszerűbb esetekre. Energiaszintek zárt potenciálgödörben. A tunnelhatás. A tunneláram számítása, a WKB módszer.

    A nagymértékű méretcsökkentés következtében fellépő új, kvantummechanikai jelenségek és következményeik a MOS FET és bipoláris tranzisztorokban. Tunneláramok a gate szigetelőkben és a pn átmenetekben. Rezonáns jelenségek a csatornában. Az inverziós réteg fizikája, alsávok kialakulása, az elektroneloszlás módosulása és következményei. A Si-SiO2 határréteg nanostruktúrája. Kétdimenziós elektrongáz és szerepe a MESFET és HEMT eszközökben.

    Rezonáns tunnel eszközök. Kettős gátas dióda, rezonáns tunnel bipoláris tranzisztor (RTBT). Ballisztikus injekció és transzport jelenségek.  Többállapotú RTBT. Unipoláris rezonáns tunnel tranzisztor. Szuperrács bázisú tranzisztor. Forróelektron tranzisztor.

    Egy-elektronos eszközök. Egy-elektronos áramkörök, egy-elektronos memóriacella.          Spintronika. Spin transzport fém rétegekben.

    Lehetséges spintronikai eszközök.

    Kvantumelektronika: Kvantumgödrök, kvantumszálak és alkalmazásaik. Félvezető nanostruktúrák optikai és transzport tulajdonságai. Fotonikus kristályok. Pórusos szilícium.

    Szén nanocsövek és nanoeszközök. Felépítés, tulajdonságok. Szén nanocsöves FET. Alkalmazási lehetőségek

    Bioelektronika: Szerves félvezetők, molekuláris elektronika. Elektromos vezetés szerves molekulákban. Szerves diódák és triódák. Szerves félvezetőkből felépített áramkörök.

    Nanoelektronikai elemekből felépített számítógép struktúrák. Nanoelektronikai eszközök modellezése.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Előadás, gyakorlat

    10. Követelmények

    a.       A szorgalmi időszakban: 2 db nagy zh legalább elégséges szintű megírása

    b.       A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga

    c.              Elővizsga: nincs

    11. Pótlási lehetőségek

    A szorgalmi időszakban mindkét nagy zh pótolható, a pótlási időszakban a TVSz-nak megfelelően az egyik.

    12. Konzultációs lehetőségek

    Az előadókkal történt előzetes egyeztetés szerint lehetséges.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    S.M. Sze:High-Speed Semiconductor Devices, Wiley-Interscience Publication, 1990, ISBN 0-471-62307-5

    M.J. Kelly: Low-Dimensional Semiconductors, Claredon Press, 1995, ISBN 0 19 851781

    S Luryi, J.M. Xu, A. Zaslavsky: Future Trends in Microelectronics, Wiley-Interscience Publication, 1999, ISBN 0-471-32183-4

    S.E. Lyshevski: Nano- and Microelectromechanical Systems, CRC Press, 2001, ISBN 0-8493-916-6

    Ezen kívül aktuális cikkek, konferenciaanyagok és az internet-en elérhető anyagok. 

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés órákra10
    Felkészülés zárthelyire20
    Házi feladat elkészítése 
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
    Vizsgafelkészülés48
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
    Dr. Zólomy Imre

     

    Egyetemi tanár

     

    Elektronikus Eszközök Tsz.

     

    Dr. Mizsei János

     

    Egyetemi tanár

     

    Elektronikus Eszközök Tsz.