Mikroelektronika

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

A mikroelektronikai eszközök méretének rohamos csökkenése következtében egyrészt a hagyományos félvezető eszközökben, pl. a MOS FET tranzisztorokban, új, kvantummechanikai jelenségek lépnek fel, másrészt a méretcsökkenés és a technológia fejlődése új elven működő eszközök kifejlesztését tették lehetővé, melyek perspektivikusan át fogják venni a működésük határához elérkező hagyományos eszközök szerepét. A tárgy célja a hagyományos eszközökben fellépő új kvantummechanikai jelenségek, az új eszközök működésének, fizikájának és technológiájának ismertetése, valamint a méretcsökkentés fizikai határainak ismertetése.

Számítástechnika, információ technológia és az ULSI kapcsolata, analóg és digitális információfeldolgozás. Eszköz nemlinearitás mint a digitális technika alapja. Részecskék potenciálgödörben, elvi korlátok: kT, zajok, fluktuációk

 Az integrálás elvi és gyakorlati korlátai, adalékolás, szigetelés, litográfia. Alapvető fizikai törvények és elvek (határozatlansági reláció, hullámelhajlás, sztochasztikus folyamatokra vonatkozó törvények). Karakterisztikus távolságok és idők (diffúziós hossz, Debye hossz, tértöltés kiterjedése, elektron hullámhossz, fény hullámhossz, atomi távolságok,

adalékatomok távolsága, élettartamok, dielektromos relaxációs idő). Terjedési idő, energia- fogyasztás, disszipáció, hőelvezetéssel kapcsolatos korlátok. 

A Schrödinger egyenlet és megoldásai egyszerűbb esetekre. Energiaszintek zárt potenciálgödörben. A tunnelhatás. A tunneláram számítása, a WKB módszer.

A nagymértékű méretcsökkentés következtében fellépő új, kvantummechanikai jelenségek és következményeik a MOS FET és bipoláris tranzisztorokban. Tunneláramok a gate szigetelőkben és a pn átmenetekben. Rezonáns jelenségek a csatornában. Az inverziós réteg fizikája, alsávok kialakulása, az elektroneloszlás módosulása és következményei. A Si-SiO2 határréteg nanostruktúrája. Kétdimenziós elektrongáz és szerepe a MESFET és HEMT eszközökben.

Rezonáns tunnel eszközök. Kettős gátas dióda, rezonáns tunnel bipoláris tranzisztor (RTBT). Ballisztikus injekció és transzport jelenségek.  Többállapotú RTBT. Unipoláris rezonáns tunnel tranzisztor. Szuperrács bázisú tranzisztor. Forróelektron tranzisztor.

Egy-elektronos eszközök. Egy-elektronos áramkörök, egy-elektronos memóriacella.          Spintronika. Spin transzport fém rétegekben.

Lehetséges spintronikai eszközök.

Kvantumelektronika: Kvantumgödrök, kvantumszálak és alkalmazásaik. Félvezető nanostruktúrák optikai és transzport tulajdonságai. Fotonikus kristályok. Pórusos szilícium.

Szén nanocsövek és nanoeszközök. Felépítés, tulajdonságok. Szén nanocsöves FET. Alkalmazási lehetőségek

Bioelektronika: Szerves félvezetők, molekuláris elektronika. Elektromos vezetés szerves molekulákban. Szerves diódák és triódák. Szerves félvezetőkből felépített áramkörök.

Nanoelektronikai elemekből felépített számítógép struktúrák. Nanoelektronikai eszközök modellezése.

Előadás, gyakorlat

a.       A szorgalmi időszakban: 2 db nagy zh legalább elégséges szintű megírása

b.       A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga

c.              Elővizsga: nincs

A szorgalmi időszakban mindkét nagy zh pótolható, a pótlási időszakban a TVSz-nak megfelelően az egyik.

Az előadókkal történt előzetes egyeztetés szerint lehetséges.

S.M. Sze:High-Speed Semiconductor Devices, Wiley-Interscience Publication, 1990, ISBN 0-471-62307-5

M.J. Kelly: Low-Dimensional Semiconductors, Claredon Press, 1995, ISBN 0 19 851781

S Luryi, J.M. Xu, A. Zaslavsky: Future Trends in Microelectronics, Wiley-Interscience Publication, 1999, ISBN 0-471-32183-4

S.E. Lyshevski: Nano- and Microelectromechanical Systems, CRC Press, 2001, ISBN 0-8493-916-6

Ezen kívül aktuális cikkek, konferenciaanyagok és az internet-en elérhető anyagok.