ไมโครอิเล็กทรอนิกส์และนาโนอิเล็กทรอนิกส์

ตามกฎของ Moore จำนวนทรานซิสเตอร์ที่สามารถวางบนชิปเดียวจะเพิ่มขึ้นสองเท่าทุกสองปี นับตั้งแต่ที่คาดการณ์ไว้ในปี 1965 เทคโนล็อกการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ได้รักษาอัตราความก้าวหน้านี้และปฏิวัติอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม อัตราการลดขนาดจะช้าลงและความท้าทายที่สำคัญในการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในช่วงย่อยไมโครมิเตอร์คือการออกแบบประตูทรานซิสเตอร์ซึ่งควบคุมการไหลของกระแสในช่อง ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็กกว่าเป็นสิ่งที่ท้าทายมากขึ้นในการผลิต ผลกระทบทางกายภาพและควอนตัมเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุจากขนาดใหญ่เป็นนาโนสเกลซึ่งมีอิทธิพลต่อปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมและสมบัติเชิงกลควอนตัม

การมาถึงของวัสดุนวัตกรรมท่อนาโนคาร์บอนโบรอนไนไตรด์นาโนหลอดจุดควอนตัมและสารเติมแต่งกราฟีน, มีขั้นสูงการลดขนาดของนาโนเทคโนโลยีและไมโครเทคโนโลยี วัสดุเหล่านี้และวัสดุใหม่อื่นๆสามารถปรับรูปร่างและจัดการได้ด้วยความแม่นยำที่ไม่ธรรมดาในระดับที่เล็กที่สุดของเครื่องชั่ง เทคโนโลยีใหม่ช่วยให้การสะสมและการวางชั้นของวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความหนาที่แม่นยำแม้จะลงไปในระดับอะตอม เทคโนโลยีการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์แบบฟิล์มบางใช้วัสดุนำไฟฟ้าเซมิคอนดักเตอร์และฉนวนเพื่อมอบความสามารถขั้นสูงในปริมาณมากและต้นทุนต่ำมาก วิธีการผลิตที่ทันสมัยสำหรับนาโนอิเล็กทรอนิกส์รวมถึงการสร้างลวดลาย (การทำลวดลาย), การแกะสลัก, การสะสมฟิล์มบางและเทคนิคการเติม

สาขาการวิจัยที่เกิดขึ้นใหม่มุ่งเน้นไปที่วิธีการใหม่ในนาโนเทคโนโลยีและผลกระทบเชิงกลควอนตัม อิเล็กทรอนิกส์ระดับโมเลกุลใช้โมเลกุลเดี่ยวเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์เพื่อสร้างการสัมผัสทางไฟฟ้ากับขั้วไฟฟ้าขนาดใหญ่ spintronics หรือ spin-transport electronics จะจัดการกับคุณสมบัติการหมุนของอิเล็กตรอนด้วยสนามแม่เหล็กและไฟฟ้าส่งผลให้กระแสโพลาไรซ์แบบหมุนซึ่งให้ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลที่สูงขึ้นและความจุในการจัดเก็บที่มากขึ้นความหนาแน่นของหน่วยความจำและกำลังการประมวลผลมากกว่าที่เป็นไปได้ด้วยประจุไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว