Vi điện tử & Điện tử nano

Theo Định luật Moore, số lượng bóng bán dẫn có thể được đưa lên một con chip sẽ tăng gấp đôi mỗi hai năm. Kể từ khi điều này được dự kiến vào năm 1965, công nghệ chế tạo bán dẫn đã duy trì tốc độ tiến bộ này và cách mạng hóa ngành công nghiệp. Tuy nhiên, tốc độ giảm kích thước đang chậm lại, và thách thức chính trong việc chế tạo các linh kiện điện tử trong phạm vi micromet phụ là thiết kế của cổng bán dẫn, điều khiển dòng điện trong kênh. Các linh kiện điện tử nhỏ hơn, chúng càng trở nên khó sản xuất hơn. Các hiệu ứng vật lý và lượng tử làm thay đổi các tính chất vật liệu từ quy mô lớn đến một nano, ảnh hưởng đến các tương tác giữa các nguyên tử và các tính chất cơ học lượng tử.

Sự xuất hiện của vật liệu sáng tạo, ống nano carbon, ống nano boron nitrua, chấm lượng tử và phụ gia graphene, đã nâng cao việc giảm thiểu công nghệ nano và công nghệ vi mô. Những vật liệu này và các vật liệu mới khác có thể được định hình và điều khiển với độ chính xác phi thường ở những kích cỡ nhỏ nhất. Các công nghệ mới cho phép lắng đọng và phân lớp vật liệu điện tử với độ dày chính xác, thậm chí xuống đến mức nguyên tử. Công nghệ chế tạo thiết bị bán dẫn màng mỏng sử dụng vật liệu dẫn điện, bán dẫn và cách điện để cung cấp khả năng tiên tiến với khối lượng cao và chi phí rất thấp. Các phương pháp sản xuất hiện đại cho điện tử nano bao gồm khuôn mẫu (in thạch bản), khắc, lắng đọng màng mỏng và kỹ thuật doping.

Các lĩnh vực nghiên cứu mới nổi tập trung vào các phương pháp mới trong công nghệ nano và hiệu ứng cơ học lượng tử. Điện tử phân tử sử dụng các phân tử đơn lẻ làm thành phần điện tử để thiết lập tiếp xúc điện với các điện cực kích thước lớn. Spintronics, hoặc điện tử vận chuyển spin, thao tác các điện tử spin với từ trường và điện trường, dẫn đến một dòng điện phân cực spin cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và dung lượng lưu trữ lớn hơn, mật độ bộ nhớ và công suất xử lý hơn so với điện tích đơn thuần.