СЕРГЕЮ ПАВЛОВИЧУ ГУБИНУ – 75

ОДНОЭЛЕКТРОНИКА: ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ, БУДУЩЕЕ
Солдатов Е.С.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет, http://www.phys.msu.ru
1/2, Ленинские горы, 119991 Москва, Российская Федерация
+7 495 939 5935, esold@phys.msu.ru
Колесов В.В.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова, Российская академия наук, http://www.cplire.ru
1/7, ул. Моховая, 125009 Москва, Российская Федерация
+7 495 629 3368, kvv@cplire.ru

Тенденция к миниатюризации электронных компонентов связана со стремлением к повышению быстродействия электронных процессоров, увеличению плотности записи информации, а значит объёма памяти электронных устройств, созданию более чувствительных датчиков и приемников. При уменьшении размеров электронных устройств в них начинают проявляться качественно новые эффекты, связанные, в частности, с дискретной природой электрического заряда и квантово-волновой природой электронов. Изучение квантовых эффектов и создание на их основе новых приборов и устройств является одной из первоочередных задач современной физики конденсированного состояния. Исследования в этом направлении сконцентрированы, в частности, на молекулярной электронике (молетронике), квантовой информатике, квантовой метрологии и разработке измерительных устройств и сенсоров нового типа. В работе представлены результаты в области разработки и исследования молекулярных одноэлектронных устройств полученные научным коллективом МГУ, ИРЭ РАН и ИОНХ РАН.

Ключевые слова: наноэлектроника, молетроника, одноэлектроника, одноэлектронный транзистор, кулоновская блокада

УДК 621.382; 535.312

Библиография – 74 ссылки
Поступила в редакцию 10.12.2012

РЭНСИТ, 2012, 4(2):71-90

ЛИТЕРАТУРА

Anthony S. Beyond 22nm: Applied Materials, the unsung hero of Silicon Valley, http://www.extremetech.com/extreme/106899-beyond-22nm-applied-materials-the-unsung-silicon-hero, December 1, 2011.
Clarke P. Global foundries’ Dresden fab to run 22-nm CMOS, http://www.eetimes.com/news/semi/showArticle.jhtml?articleID=223500059, March 11, 2010.
Lemmers D. Sematech crafts ZIL solution for 16 nm, http://www.semiconductor.net/article/307037-Sematech_Crafts_ZIL_Solution_for_16_nm.php, June 29, 2009.
The International Technology Roadmap for Semiconductors, http://public.itrs.net/. Edition 2011.
Markoff J. Technology; Intel’s big shift after hitting technical wall, http://www.nytimes.com/2004/05/17/business/technology-intel-s-big-shift-after-hitting-technical-wall.html, May 17, 2004.
Averin DV and Likharev KK. Single-electronics: Correlated transfer of single electrons and Cooper pairs in small tunnel junctions. In: Mesoscopic Phenomena in Solids, B. Altshuler, P. Lee, and R. Webb, Eds. Amsterdam, The Netherlands: Elsevier, 1991, pp. 173-271.
Likharev KK. Single-electron devices and their applications. Proc. IEEE, 1999, 87:606.
Likharev K and Strukov D. CMOL: Devices, circuits, and architectures. In: G. Cuniberti et al. (eds.), Introducing Molecular Electronics. Berlin, Springer, 2005.
Gorter CJ. Physica, 1951, 17:777.
Neugebauer CA and Webb MB. Electrical conduction mechanism in ultrathin, evaporated metal films. J. Appl. Phys., 1962, 33:74-82.
Zeller HR and Giaever I. Tunneling, zero-bias anomalies and small superconductors. Phys. Rev., 1969, 181:789-799.
Lambe J and Jaklevic RC. Charge-quantization studies using tunnel capacitor. Phys. Rev. Lett., 1969, 22:1371-1375.
Kulik IO and Shekhter RI. Kinetic phenomena and charge discreteness effects in granular media. Zh. Eksp. Teor. Fiz., 1974, 62,:623-640 [Sov. Phys.-JETP, 41:308-316].
Кузьмин ЛС, Лихарев КК. Непосредственное экспериментальное наблюдение дискретного коррелированного одноэлектронного туннелирования, ЖЭТФ, 1987, 45(8):289.
Fulton TA and Dolan GD. Observation of single-electron charging effects in small tunnel junctions. Phys. Rev. Lett., 1987, 59:109-112.
Korotkov AN, Averin DV, Likharev KK and Vasenko SA. Single-electron transistors as ultrasensitive electrometers. In: Single Electron Tunneling and Mesoscopic Devices. Koch H and Lubbig H, Eds. Berlin, Springer, 1992, pp. 45-60.
Korotkov AN. Intrinsic noise of the single-electron transistor. Phys. Rev. B, 1994, 49:10381-10392.
Dolan GD. Offset works for lift-off photoprocessing. Appl. Phys. Lett., 1977, 31:337-339.
Devoret MH, Esteve D, Urbina С. Single-electron transfer in metallic nanostructures. Nature, 1992, 360:547-553.
Krupenin VA, Lotkhov SV, Presnov DE. Instability of single-electron memory at low temperatures in Al/AlO_x/Al structures. JETP, 1997, 84(1):190.
Dresselhaus P, Li J, Han S, Ji L, Lukens JE and Likharev KK. Measurement of single electron lifetimes in a multijunction trap. Phys. Rev. Lett., 1994, 72:3226-3229.
Pashkin YuA, Nakamura Y, Tsai JS. Metallic resistively coupled single-electron transistor. Appl. Phys. Lett., 1999, 74:132-134.
Geerligs LJ, Anderegg VG, Holweg PAM, Mooij JE, Pothier H, Esteve D, Urbina C and Devoret MH. Frequency locked turnstile device for single electrons. Phys. Rev. Lett., 1990, 64:2691-2694.
Pashkin YuA, Yamamoto Т, Astafiev O, Nakamura Y, Averin DV, Tsai JS. Quantum oscillations in two coupled charge qubits. Nature, 2003, 421:823-826.
Gubin SP, Gulayev YuV, Khomutov GB, Kislov VV, Kolesov VV, Soldatov ES, Sulaimankulov KS, Trifonov AS. Molecular clusters as building blocks for nanoelectronics: the first demonstration of cluster SET transistor at room temperature. Nanotechnology, 2002, 13:185-194.
Feynman RY. There is a plenty room at the bottom. Lection in Am.Phys.Soc, Caltech, 1959.
Aviram A, Ratner MA. Molecular Rectifiers. Chem. Phys. Lett., 1974, 29:277.
Зубилов АА, Губин СП, Коротков АН, Ханин ВВ, Николаев АГ, Солдатов ЕС, Хомутов ГБ, Яковенко СА. Одноэлектронное туннелирование через кластерную молекулу при комнатной температуре. Письма в ЖТФ, 1994, 20(5):41-45.
Iakovenko SA, Soldatov ES, Khanin VV, Trifonov AS, Gubin SP, Khomutov GB. Fabrication and properties of carboran clusters containing stearic acid LB films and possible applications for single electronics. Thin Solid Films, 1996, 284-285:873-875.
Губин СП, Солдатов ЕС, Трифонов АС, Ханин ВВ. Наноразмерные кластерные материалы. I. Одиночные кластеры на поверхности графита. Неорганические материалы, 1996, 32(10):1265-1271.
Яковенко СА, Губин СП, Солдатов ЕС, Трифонов АС, Ханин ВВ, Хомутов ГБ. Наноразмерные кластерные материалы. II. Ленгмюровские пленки стеариновой кислоты с кластерами. Неорганические материалы, 1996, 32(10):1272-1277.
Губин СП. Химия кластеров. Москва, Наука, 1987.
Еременко НК, Медников ЕГ, Курасов СС. Карбонилфосфиновые соединения палладия и платины. Успехи химии, 1985, 54(4):671-693.
Gaines GL. Insoluble monolayers at liquid - gas interface. New-York, John Willey, 1966.
Губин СП, Гуляев ЮВ, Кислов ВВ, Колесов ВВ, Солдатов ЕС, Трифонов АС, Юдин СГ. Туннельные наноструктуры на основе органометаллических кластерных молекул, Радиотехника и электроника, 1997, 42(11):1396-1402.
Gubin SP, Khomutov GB, Kolesov VV, Soldatov ES, Sulaimankulov KS, Trifonov AS, Johansson P, Shorokhov VV. Correlated electron tunneling in the single-molecule nanosystems. Phys. Low-Dim. Struct., 2002, 1/2:113.
Gubin SP, Gulayev YuV, Khomutov GB, Kislov VV, Kolesov VV, Soldatov ES, Sulaimankulov KS, Trifonov AS. Molecular clusters as building blocks for nanoelectronics: the first demonstration of cluster SET transistor at room temperature. Nanotechnology, 2002, 13:185-194.
Зубилов АА, Солдатов ЕС, Мевх НГ, Ханин ВВ. Одноэлектронное туннелирование в двухпереходной туннельной системе на основе одиночной молекулы ферритина. Радиотехника и электроника, 2000, 45(11):1373-76.
Khomutov GB, Belovolova LV, Soldatov ES, Khanin VV, Trifonov AS. STM investigation of electron transport features in cytochrome c Langmuir-Blodgett films. Colloids and Surfaces A, 2002, 198-200:745.
Khomutov GB, Belovolova LV, Gubin SP, Khanin VV, Obydenov AYu, Sergeev-Cherenkov AN, Soldatov ES, TrifonovAS. STM study of morphology and electron transport features in cytochrome c and nanocluster molecule monolayers. Bioelectrochemistry, 2002, 55:177-181.
Эдельман ВС. Приборы и техника эксперимента, 1997, 5:25.
Soldatov ES, Gubin SP, Kolesov VV, Khomutov GB, Maximov IA, Sergeev-Cherenkov AN, Suyatin DB, Shorokhov VV, Sulaimankulov KS. Molecular cluster based nanoelectronics. Microelectronic Engineering, 2003, 69:536.
Morpurgo AF, Marcus CM and Robinson DB. Appl. Phys. Lett., 1999, 74:2084.
Kervennic YV, van der Zant HSJ, Morpurgo AF, Gurevich L and Kouwenhoven LP. Appl. Phys. Lett., 2002, 80:321.
Bezryadin A, Dekker C, Schmid G. Electrostatic trapping of single conducting nanoparticles between nanoelectrodes. Appl. Phys. Lett., 1997, 71(9):1273.
Steinmann P and Weaver JMR. Vac. Sci. and Technol. B, 2004, 22:3178.
Park H, Lim AKL, Alivisatos AP. Fabrication of metallic electrodes with nanometer separation with electromigration. App. Phys. Letters, 1999, 35(2):301.
Ho PS and Kwok T. Rep. Prog. Phys., 1989, 52:301.
Stepanov AS, Soldatov ES, Snigirev OV. Formation of molecular transistor electrodes by electromigration.Proc. SPIE, 2010, 7521:752112-1-752112-9.
Губин СП, Колесов ВВ, Солдатов ЕС, Трифонов АС, Катаева НА, Шорохов ВВ. Нанофазные материалы в электронике – вещества, технология, устройства. Нелинейный мир, 2005, 3(1-2):10-26.
Love JC, Estroff LA, Kriebel JK, Nuzzo RG and Whitesides GM. Self-Assembled Monolayers of Thiolates on Metals as a Form of Nanotechnology. Chem. Rev., 2005, 105:1103–1169.
Stepanov AS, Soldatov ES, Snigirev OV. Implementation of molecular transistor electrodes by electromigration. J.Supercond. and Nov.Magn., 2011, 24:1087-1093.
Na J, Ayres J, Chandra KL et al. Nanotechnology, 2007, 18:035203.
Compton OC and Osterloh FE. J.Am.Chem.Soc., 2007, 129(25):7793-7798.
Li H, Jin L, Kariuki NN et al. Chem. Matter., 2003, 15(1):29-37.
Zin MT, Yip H-L, Wong N-Y, Ma H, Jen AK-Y. Langmuir, 2006, 22:6346-6351.
Кутуров АН, Солдатов ЕС, Полякова ЛА, Варлашкин АВ, Губин СП. Наночастицы Au на атомарно-гладкой поверхности пленок золота. Неорганические материалы, 2011, 47(9):1047-1051.
Губин СП, Юрков ГЮ, Катаева НА. Наночастицы благородных металлов и материалы на их основе. М., Азбука-2000, 2006, 154 с.
Солдатов ЕС, Ханин ВВ, Трифонов АС, Губин СП, Колесов ВВ, Преснов ДЕ, Хомутов ГБ, Яковенко СА. Одноэлектронный транзистор на основе одиночной кластерной молекулы при комнатной температуре. Письма в ЖЭТФ, 1996, 64(7):510-514.
Солдатов ЕС, Ханин ВВ, Трифонов АС, Губин СП, Колесов ВВ, Преснов ДЕ, Хомутов ГБ, Яковенко СА, Коротков АН. Молекулярный одноэлектронный транзистор, работающий при комнатной температуре. УФН, 168(2): 217.
Губин СП, Хомутов ГБ, Трифонов АС, Крупенин ВА, Колесов ВВ, Солдатов ЕС, Шорохов ВВ, Снигирев ОВ, Преснов ДЕ, Баранов Д. Современные тенденции в развитии элементов вычислительных устройств post-CMOS эры. Нанотехнологии: разработка, применение, 2009, 1(1):43-55.
Сапков ИВ, Колесов ВВ, Солдатов ЕС. Использование сфокусированного ионного пучка при создании молекулярного одноэлектронного транзистора. Вестник МУ, сер. 3. Физика, астрономия, 2009, 4:26-29.
Strachan DR, Smith DE, Johnston DE, Hark H-T, Therien MJ, Bonnel DA and Jonson AT. Controlled fabrication of nanogaps in ambient tnviroment for molecular electronics. Appl. Phys. Lett., 2005, 86(4):043109.
Osorio E, O’Neill K, Wegewijs M, Stuhr-Hansen N, Paaske J, Bjornholm T and van der Zant HSJ. Electronic excitations of a single molecule contacted in a three-terminal configuration. Nano Lett., 2007, 7:3336.
Osorio EA, Bjornholm T, Lehn JM, Ruben N, van der Zant HSJ. Single-molecule transport in three-terminal devices. J. Phys.: Condens. Matter, 2008, 20:374121-374135.
Zyazin AS et al. Electric Field Controlled Magnetic Anisotropy in a Single Molecule. Nano Lett., 2010, 10(9):3307–3311.
Степанов АС, Солдатов ЕС, Лысиков АС, Снигирев ОВ. Прототип планарного одноэлектронного транзистора с комнатной рабочей температурой. Радиотехника и электроника, в печати.
Tьrel Ц and Likharev K. CrossNets: possible neuromorphic networks based on nanoscale components. Int.J.Circ.Theor.Appl., 2003, 31:37-53.
Likharev KK, Mayr A, Muckra I and Turel O. CrossNets: Highperformance neuromorphic architectures for CMOL circuits. Ann. NY Acad. Sci., 2003, 1006:146-156.
Fuechsle M, Miwa JA, Mahapatra S, Ryu H, Lee S, Warschkow O, Hollenberg LCL, Klimeck G, Simmons MY. A single-atom transistor. Nature Nanotechnology, 2012, doi:10.1038/nnano.2012.21.
Tsai JS, Nakamura Y, Pashkin YuA. Qubit utilizing charge-number state in a superconducting nanostructure. Quantum Information and Computation, 2001, V1:124-128.
Pashkin YuA, Li TF, Pekola JP, Astafiev O, Knyazev DA, Hoehne F, Im H, Nakamura Y, Tsai JS. Detection of mechanical resonance of a single-electron transistor by direct current. Appl. Phys. Lett., 2010, 96:26.
Novoselov KS et al. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science, 2004, 306. DOI:10.1126/science.1102896.
Zhou SY, Gweon G-H, Fedorov AV, First PN, de Heer WA, Lee D-H, Guinea F, Castro Neto AH, Lanzara A. Substrate-induced band gap opening in epitaxial graphene. Nature Materials, 2007, 6:770-775.

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайте http://elibrary.ru