Device Applications of Silicon Nanocrystals and Nanostructures

پیشرفت‌های اخیر در فناوری نانوکریستال‌های سیلیکونی و نانوساختارهای سیلیکونی، که در آن اثرات اندازه کوانتومی مهم هستند، به طور سیستماتیک از جمله نمونه‌هایی از کاربردهای دستگاه توصیف شده‌اند. به دلیل اثر محصور شدن کوانتومی قوی، خواص مواد از رژیم معمول شکاف باند غیرمستقیم یا مستقیم رها می‌شوند و خواص نوری، الکتریکی، حرارتی و شیمیایی این نیمه‌رساناهای نانوکریستالی و نانوساختار به شدت از سیلیکون حجیم تغییر می‌کند. علاوه بر لومینسانس مرئی کارآمد، توابع مختلف مواد مفید دیگر در نانوساختارهای سیلیکون نانوکریستالی و سیلیکون دوره‌ای ایجاد می‌شوند. برخی از دستگاه ها و کاربردهای جدید، در زمینه هایی مانند فوتونیک (دیود الکترولومینسانس، ریزحفره، و موجبر)، الکترونیک (دستگاه تک الکترونی، ترانزیستور اسپین، حافظه غیرفرار، و تابشگر الکترون بالستیک)، آکوستیک و زیست شناسی، توسط استفاده از این توابع القای کوانتومی به روش‌هایی متفاوت از اصل مقیاس‌گذاری مرسوم برای ULSI.

ویژگی های کلیدی:

• اولین درمان جامع پیشرفت های اخیر در فناوری دستگاه های سیلیکونی با اندازه کوانتومی را ارائه می دهد. دیدگاه، ارائه یک چشم‌انداز واقع‌بینانه در مورد مفاهیم دستگاه‌های سیلیکونی آینده در دوران پس از مقیاس‌بندی
• نشان می‌دهد که چگونه فناوری نانو کریستال سیلیکون برای آینده الکترونیک سیلیکونی، اپتوالکترونیک و فوتونیک اساسی است
• بررسی‌ها استراتژی های بهینه برای توسعه نسل بعدی دستگاه ها برای میکروالکترونیک، فوتونیک، آکوستیک و زیست شناسی

Recent developments in the technology of silicon nanocrystals and silicon nanostructures, where quantum-size effects are important, are systematically described including examples of device applications. Due to the strong quantum confinement effect, the material properties are freed from the usual indirect- or direct-bandgap regime, and the optical, electrical, thermal, and chemical properties of these nanocrystalline and nanostructured semiconductors are drastically changed from those of bulk silicon. In addition to efficient visible luminescence, various other useful material functions are induced in nanocrystalline silicon and periodic silicon nanostructures. Some novel devices and applications, in fields such as photonics (electroluminescence diode, microcavity, and waveguide), electronics (single-electron device, spin transistor, nonvolatile memory, and ballistic electron emitter), acoustics, and biology, have been developed by the use of these quantum-induced functions in ways different from the conventional scaling principle for ULSI.

Key Features:

• Offers the first comprehensive treatment of recent advances in quantum-sized silicon device technology
• Presents systematic and vivid descriptions from a technological viewpoint, providing a realistic perspective on forthcoming silicon device concepts in the post-scaling era
• Shows how silicon nanocrystal technology is fundamental to the future of silicon electronics, optoelectronics, and photonics
• Reviews optimal strategies for developing the next generation of devices for microelectronics, photonics, acoustics, and biology