Microeletrônica e nanoeletrônica

De acordo com a Lei de Moore, o número de transistores que podem ser colocados em um único chip dobrará a cada dois anos. Desde que isso foi postulado, em 1965, a tecnologia de fabricação de semicondutores manteve esse ritmo de avanço e revolucionou o setor. No entanto, o ritmo de redução da dimensão está desacelerando, e o principal desafio enfrentado na fabricação de componentes eletrônicos na faixa submicrométrica é o design da porta do transistor, que controla o fluxo de corrente no canal. Quanto menores são os componentes eletrônicos, mais difícil se torna sua fabricação. Efeitos físicos e quânticos alteram as propriedades dos materiais de uma escala macro para nano, o que afeta as interações interatômicas e as propriedades mecânicas quânticas.

O surgimento de materiais inovadores, nanotubos de carbono, nanotubos de nitreto de boro, pontos quânticos e aditivos de grafeno, contribuiu para o avanço da minimização da nanotecnologia e da microtecnologia. Estes e outros novos materiais podem ser moldados e manipulados com extraordinária precisão em escalas muito pequenas. Novas tecnologias possibilitam a deposição e a estratificação de materiais eletrônicos com espessura precisa, até mesmo em nível atômico. A tecnologia de fabricação de dispositivos semicondutores de filme fino usa materiais condutores, semicondutores e isolantes para fornecer recursos avançados em volumes altos e a um custo muito baixo. Os métodos modernos de fabricação para nanoeletrônica incluem padronização (litografia), decapagem, deposição de filme fino e técnicas de dopagem.

Os campos emergentes de pesquisa se concentram em novas abordagens de nanotecnologia e efeitos mecânicos quânticos. A eletrônica molecular usa moléculas únicas como componentes eletrônicos para estabelecer contato elétrico com eletrodos volumosos. A spintrônica, ou eletrônica de transporte por spin, manipula a propriedade de spin (rotação) dos elétrons com campos magnéticos e elétricos, resultando em uma corrente polarizada pelo spin que fornece maiores velocidades de transferência de dados e maior capacidade de armazenamento, densidade de memória e poder de processamento do que é possível apenas com carga elétrica.