नैनो इलेक्ट्रॉनिक्स: Difference between revisions

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किसी वस्तु का आयतन उसके रैखिक आयामों के तीसरे बल तक घट जाता है, परन्तु सतह का क्षेत्रफल केवल उसके दूसरी बल बल तक घट जाता है। यह कुछ हद तक सूक्ष्म और अपरिहार्य सिद्धांत के बड़े प्रभाव हैं। उदाहरण के लिए, एक ड्रिल (या कोई अन्य मशीन) की शक्ति, आयतन के समानुपाती होती है, जबकि ड्रिल के बियरिंग्स और गियर्स का घर्षण उनके सतह क्षेत्र के समानुपाती होता है। सामान्य आकार के ड्रिल के लिए, डिवाइस की शक्ति किसी भी घर्षण को आसानी से दूर करने के लिए पर्याप्त है। हालांकि, इसकी लंबाई को 1000 के घटक ( फ़ैक्टर) से कम करना, उदाहरण के लिए, इसकी शक्ति 1000 <sup>3</sup> (एक अरब का कारक) कम हो जाती है, जबकि घर्षण को केवल 1000 <sup>2</sup> (केवल एक मिलियन का कारक) कम कर देता है। आनुपातिक रूप से इसमें मूल ड्रिल की तुलना में प्रति यूनिट घर्षण 1000 गुना कम शक्ति है। यदि मूल घर्षण-से-शक्ति अनुपात, 1% था, तो इसका अर्थ है कि छोटी ड्रिल में शक्ति के रूप में 10 गुना अधिक घर्षण होगा।
किसी वस्तु का आयतन उसके रैखिक आयामों के तीसरे बल तक घट जाता है, परन्तु सतह का क्षेत्रफल केवल उसके दूसरी बल बल तक घट जाता है। यह कुछ हद तक सूक्ष्म और अपरिहार्य सिद्धांत के बड़े प्रभाव हैं। उदाहरण के लिए, एक ड्रिल (या कोई अन्य मशीन) की शक्ति, आयतन के समानुपाती होती है, जबकि ड्रिल के बियरिंग्स और गियर्स का घर्षण उनके सतह क्षेत्र के समानुपाती होता है। सामान्य आकार के ड्रिल के लिए, डिवाइस की शक्ति किसी भी घर्षण को आसानी से दूर करने के लिए पर्याप्त है। हालांकि, इसकी लंबाई को 1000 के घटक ( फ़ैक्टर) से कम करना, उदाहरण के लिए, इसकी शक्ति 1000 <sup>3</sup> (एक अरब का कारक) कम हो जाती है, जबकि घर्षण को केवल 1000 <sup>2</sup> (केवल एक मिलियन का कारक) कम कर देता है। आनुपातिक रूप से इसमें मूल ड्रिल की तुलना में प्रति यूनिट घर्षण 1000 गुना कम शक्ति है। यदि मूल घर्षण-से-शक्ति अनुपात, 1% था, तो इसका अर्थ है कि छोटी ड्रिल में शक्ति के रूप में 10 गुना अधिक घर्षण होगा।


इस कारण से, सुपर-मिनिएचर इलेक्ट्रॉनिक एकीकृत सर्किट (इंटेग्रेटेड सर्किट) पूरी तरह कार्यात्मक हैं, उसी तकनीक का उपयोग काम करने वाले यांत्रिक उपकरणों को तराजू से परे बनाने के लिए नहीं किया जा सकता है जहां घर्षण बल उपलब्ध शक्ति से अधिक होने लगता हैं। तो भले ही आप नाजुक रूप से etched सिलिकॉन गियर के माइक्रोफोटोग्राफ देख सकते हैं, ऐसे डिवाइस वर्तमान में सीमित वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के साथ जिज्ञासाओं की तुलना में बहुत अधिक हैं, उदाहरण के लिए, मिरर और शटर चलते हुए।<ref>{{cite web|url = http://mems.sandia.gov/tech-info/mems-overview.html| title = MEMS Overview| access-date=2009-06-06}}</ref> सतह का तनाव उसी तरह से बढ़ता है, इस प्रकार बहुत छोटी वस्तुओं के लिए एक साथ रहने के लिए प्रवृत्ति को बढ़ाता है। यह संभवतः किसी भी तरह के माइक्रो फैक्ट्री को अव्यवहारिक बना सकता है: भले ही रोबोटिक हथियार और हाथों को कम किया जा सकता है, लेकिन जो कुछ भी वे उठाते हैं, उसे नीचे रखना असंभव होगा। उपरोक्त कहा जा रहा है, आणविक विकास के परिणामस्वरूप नैनोस्केल पर सभी, जलीय वातावरण में सिलिया, फ्लैगेला, मांसपेशियों के फाइबर और रोटरी मोटर्स का काम किया गया है। ये मशीनें माइक्रो या नैनोस्केल में पाए जाने वाले घर्षण बलों का फायदा उठाती हैं। एक पैडल या एक प्रोपेलर के विपरीत, जो सामान्य घर्षण बलों (सतह के लंबवत घर्षण बलों) पर निर्भर करता है, जो कि माइक्रो और नैनो आयामों में मौजूद अतिरंजित ड्रैग या लामिनार बलों (सतह के समानांतर घर्षण बलों) से गति विकसित करता है। नैनोस्केल में सार्थक मशीनों का निर्माण करने के लिए, संबंधित बलों पर विचार करने की आवश्यकता है। हम मैक्रोस्कोपिक के सरल प्रजनन के बजाय आंतरिक रूप से प्रासंगिक मशीनों के विकास और डिजाइन का सामना कर रहे हैं।
इस कारण से, सुपर-मिनिएचर इलेक्ट्रॉनिक एकीकृत सर्किट (इंटेग्रेटेड सर्किट) पूरी तरह कार्यात्मक हैं, उसी तकनीक का उपयोग काम करने वाले यांत्रिक उपकरणों को तराजू से परे बनाने के लिए नहीं किया जा सकता है जहां घर्षण बल उपलब्ध शक्ति से अधिक होने लगता हैं। यद्यपि आप नक़्क़ाशीदार सिलिकॉन गियर की सूक्ष्म तस्वीरें देख सकते हैं, ऐसे उपकरणों का वर्तमान में सीमित अनुप्रयोग हैं, उदाहरण के लिए, चलती दर्पण में और '''शटर''' में।<ref>{{cite web|url = http://mems.sandia.gov/tech-info/mems-overview.html| title = MEMS Overview| access-date=2009-06-06}}</ref> सतह का तनाव उसी तरह से बढ़ता है, इस प्रकार बहुत छोटी वस्तुओं के लिए एक साथ रहने के लिए प्रवृत्ति को बढ़ाता है। यह संभवतः किसी भी तरह के माइक्रो फैक्ट्री को अव्यवहारिक बना सकता है: भले ही रोबोटिक हथियार और हाथों को कम किया जा सकता है, लेकिन जो कुछ भी वे उठाते हैं, उसे नीचे रखना असंभव होगा। उपरोक्त कहा जा रहा है, आणविक विकास के परिणामस्वरूप नैनोस्केल पर सभी, जलीय वातावरण में सिलिया, फ्लैगेला, मांसपेशियों के फाइबर और रोटरी मोटर्स का काम किया गया है। ये मशीनें माइक्रो या नैनोस्केल में पाए जाने वाले घर्षण बलों का फायदा उठाती हैं। एक पैडल या एक प्रोपेलर के विपरीत, जो सामान्य घर्षण बलों (सतह के लंबवत घर्षण बलों) पर निर्भर करता है, जो कि माइक्रो और नैनो आयामों में मौजूद अतिरंजित ड्रैग या लामिनार बलों (सतह के समानांतर घर्षण बलों) से गति विकसित करता है। नैनोस्केल में सार्थक मशीनों का निर्माण करने के लिए, संबंधित बलों पर विचार करने की आवश्यकता है। हम मैक्रोस्कोपिक के सरल प्रजनन के बजाय आंतरिक रूप से प्रासंगिक मशीनों के विकास और डिजाइन का सामना कर रहे हैं।


सभी स्केलिंग मुद्दों को व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए नैनो टेक्नोलॉजी का मूल्यांकन करते समय अच्छी तरह से मूल्यांकन करने की आवश्यकता है।
सभी स्केलिंग मुद्दों को व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए नैनो टेक्नोलॉजी का मूल्यांकन करते समय अच्छी तरह से मूल्यांकन करने की आवश्यकता है।

Revision as of 22:43, 14 July 2022

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नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स इलेक्ट्रॉनिक घटकों में नैनो तकनीक के उपयोग से समबन्धित है। इसमें  विभिन्न प्रकार के उपकरणों और सामग्रियों को सम्मिलित  किया गया है, सामान्य विशेषता, कि वे इतने छोटे हैं कि अणु के बीच की परस्पर क्रिया और क्वांटम यांत्रिक गुणों का बड़े पैमाने पर अध्ययन करने की आवश्यकता है। इनमें से कुछ को सम्मिलित  किया गया है जैसे: हाइब्रिड आणविक/अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स, एक-आयामी नैनोट्यूब/नैनोवायर (जैसे सिलिकॉन नैनोवायर या कार्बन नैनोट्यूब) या उन्नत आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स है।

नैनोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में महत्वपूर्ण आयाम होते हैं जिनकी आकार सीमा 1 एनएम और 100 एनएम के बीच होती है।[1] हाल ही में सिलिकॉन MOSFET (धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर, या MOS ट्रांजिस्टर) तकनीकी (टेक्नोलॉजी) जेनरेशन पहले से ही इस प्रवृति में समाहित हैं, जिनमें 22 एनएम प्रक्रिया शामिल हैं। जिसमें 22 नैनोमीटर CMOS (पूरक MOS) नोड्स और 14 एनएम, 10 एनएम और 7 एनएम फिनफेट (फिन फील्ड-) सम्मिलित  हैं। नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स को कभी-कभी विघटनकारी तकनीक के रूप में माना जाता है क्योंकि वर्तमान में पारंपरिक ट्रांजिस्टर से काफी अलग हैं।

मौलिक अवधारणाएं

1965 में, देखा गया था कि सिलिकॉन ट्रांजिस्टर नीचे की ओर स्केलिंग की एक निरंतर प्रक्रिया से निकल रहे थे, बाद में इस अवलोकन को मूर के नियम से संहिताबद्ध किया गया था। इस अवलोकन के बाद से, ट्रांजिस्टर का न्यूनतम फीचर आकार, 2019 तक 10 माइक्रोमीटर (nm) से घटकर 10 माइक्रोमीटर (nm) रेंज हो गया है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रौद्योगिकी नोड सीधे न्यूनतम आकार (फीचर साइज़) का प्रतिनिधित्व नहीं करता है। नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र का उद्देश्य नैनोस्केल पर फीचर-आकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण के लिए नई विधियों और सामग्रियों का उपयोग करके इस सिद्धांत की निरंतर लक्ष्य प्राप्ति को सक्षम बनाना  है।

यांत्रिक मुद्दे

किसी वस्तु का आयतन उसके रैखिक आयामों के तीसरे बल तक घट जाता है, परन्तु सतह का क्षेत्रफल केवल उसके दूसरी बल बल तक घट जाता है। यह कुछ हद तक सूक्ष्म और अपरिहार्य सिद्धांत के बड़े प्रभाव हैं। उदाहरण के लिए, एक ड्रिल (या कोई अन्य मशीन) की शक्ति, आयतन के समानुपाती होती है, जबकि ड्रिल के बियरिंग्स और गियर्स का घर्षण उनके सतह क्षेत्र के समानुपाती होता है। सामान्य आकार के ड्रिल के लिए, डिवाइस की शक्ति किसी भी घर्षण को आसानी से दूर करने के लिए पर्याप्त है। हालांकि, इसकी लंबाई को 1000 के घटक ( फ़ैक्टर) से कम करना, उदाहरण के लिए, इसकी शक्ति 1000 3 (एक अरब का कारक) कम हो जाती है, जबकि घर्षण को केवल 1000 2 (केवल एक मिलियन का कारक) कम कर देता है। आनुपातिक रूप से इसमें मूल ड्रिल की तुलना में प्रति यूनिट घर्षण 1000 गुना कम शक्ति है। यदि मूल घर्षण-से-शक्ति अनुपात, 1% था, तो इसका अर्थ है कि छोटी ड्रिल में शक्ति के रूप में 10 गुना अधिक घर्षण होगा।

इस कारण से, सुपर-मिनिएचर इलेक्ट्रॉनिक एकीकृत सर्किट (इंटेग्रेटेड सर्किट) पूरी तरह कार्यात्मक हैं, उसी तकनीक का उपयोग काम करने वाले यांत्रिक उपकरणों को तराजू से परे बनाने के लिए नहीं किया जा सकता है जहां घर्षण बल उपलब्ध शक्ति से अधिक होने लगता हैं। यद्यपि आप नक़्क़ाशीदार सिलिकॉन गियर की सूक्ष्म तस्वीरें देख सकते हैं, ऐसे उपकरणों का वर्तमान में सीमित अनुप्रयोग हैं, उदाहरण के लिए, चलती दर्पण में और शटर में।[2] सतह का तनाव उसी तरह से बढ़ता है, इस प्रकार बहुत छोटी वस्तुओं के लिए एक साथ रहने के लिए प्रवृत्ति को बढ़ाता है। यह संभवतः किसी भी तरह के माइक्रो फैक्ट्री को अव्यवहारिक बना सकता है: भले ही रोबोटिक हथियार और हाथों को कम किया जा सकता है, लेकिन जो कुछ भी वे उठाते हैं, उसे नीचे रखना असंभव होगा। उपरोक्त कहा जा रहा है, आणविक विकास के परिणामस्वरूप नैनोस्केल पर सभी, जलीय वातावरण में सिलिया, फ्लैगेला, मांसपेशियों के फाइबर और रोटरी मोटर्स का काम किया गया है। ये मशीनें माइक्रो या नैनोस्केल में पाए जाने वाले घर्षण बलों का फायदा उठाती हैं। एक पैडल या एक प्रोपेलर के विपरीत, जो सामान्य घर्षण बलों (सतह के लंबवत घर्षण बलों) पर निर्भर करता है, जो कि माइक्रो और नैनो आयामों में मौजूद अतिरंजित ड्रैग या लामिनार बलों (सतह के समानांतर घर्षण बलों) से गति विकसित करता है। नैनोस्केल में सार्थक मशीनों का निर्माण करने के लिए, संबंधित बलों पर विचार करने की आवश्यकता है। हम मैक्रोस्कोपिक के सरल प्रजनन के बजाय आंतरिक रूप से प्रासंगिक मशीनों के विकास और डिजाइन का सामना कर रहे हैं।

सभी स्केलिंग मुद्दों को व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए नैनो टेक्नोलॉजी का मूल्यांकन करते समय अच्छी तरह से मूल्यांकन करने की आवश्यकता है।

दृष्टिकोण

नैनोफैब्रिकेशन

Main articles: Nanocircuitry and nanolithography

उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन ट्रांजिस्टर, जिसमें एकल इलेक्ट्रॉन के आधार पर ट्रांजिस्टर ऑपरेशन शामिल होता है।नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम भी इस श्रेणी के अंतर्गत आते हैं। नैनोफ्रिकेशन का उपयोग नैनोवायरों के अल्ट्रैडेंस समानांतर सरणियों के निर्माण के लिए किया जा सकता है, व्यक्तिगत रूप से नैनोवायरों को संश्लेषित करने के विकल्प के रूप में।[3][4] इस क्षेत्र में विशेष रूप से प्रमुखता, सिलिकॉन नैनोवायरों को नैनोइलेक्ट्रॉनिक, ऊर्जा रूपांतरण और भंडारण में विविध अनुप्रयोगों की ओर तेजी से अध्ययन किया जा रहा है।इस तरह के SINWs को बड़ी मात्रा में थर्मल ऑक्सीकरण द्वारा गढ़े जा सकते हैं ताकि नियंत्रणीय मोटाई के साथ नैनोवायर प्राप्त हो सके।

नैनोमैटेरियल्स इलेक्ट्रॉनिक्स

छोटे होने और अधिक ट्रांजिस्टर को एक ही चिप में पैक करने की अनुमति देने के अलावा, नैनोवायर और/या नैनोट्यूब की समान और सममित संरचना एक उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता (सामग्री में तेजी से इलेक्ट्रॉन आंदोलन), एक उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक (तेज आवृत्ति), और एक सममित इलेक्ट्रॉन/छेद विशेषता की अनुमति देता है।[5] इसके अलावा, नैनोकणों का उपयोग क्वांटम डॉट्स के रूप में किया जा सकता है।

आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स =

Main article: Molecular scale electronics

एकल अणु उपकरण एक और संभावना है।ये योजनाएं आणविक स्व-असेंबली का भारी उपयोग करेगी, एक बड़ी संरचना या यहां तक कि अपने दम पर एक पूर्ण प्रणाली का निर्माण करने के लिए डिवाइस घटकों को डिजाइन करती है।यह पुन: उपयोग करने योग्य कंप्यूटिंग के लिए बहुत उपयोगी हो सकता है, और वर्तमान में वर्तमान क्षेत्र-प्रोग्रामेबल गेट सरणी को पूरी तरह से बदल सकता है। FPGA तकनीक।

आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स[6] एक नई तकनीक है जो अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है, लेकिन भविष्य में वास्तव में परमाणु पैमाने के इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के लिए आशा भी लाती है।आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स के अधिक आशाजनक अनुप्रयोगों में से एक आईबीएम शोधकर्ता एरी अविराम और सैद्धांतिक रसायनज्ञ मार्क रैटनर द्वारा उनके 1974 और 1988 के कागजात अणुओं में स्मृति, तर्क और प्रवर्धन के लिए प्रस्तावित किया गया था, (अनिमोलेक्यूलर रेक्टिफायर देखें)।[7][8] यह कई संभावित तरीकों में से एक है जिसमें एक आणविक स्तर डायोड / ट्रांजिस्टर को कार्बनिक रसायन विज्ञान द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है। एक मॉडल प्रणाली को एक स्पिरो कार्बन संरचना के साथ प्रस्तावित किया गया था, जो आणविक डायोड लगभग आधा नैनोमीटर देता है, जिसमें पॉलीथियोफीन आणविक तारों द्वारा जोड़ा जा सकता है।सैद्धांतिक गणनाओं ने डिजाइन को सिद्धांत रूप में ध्वनि दिखाया और अभी भी उम्मीद है कि इस तरह की प्रणाली को काम करने के लिए बनाया जा सकता है।

अन्य दृष्टिकोण

Nanoionics नैनोस्केल सिस्टम में इलेक्ट्रॉनों के बजाय आयनों के परिवहन का अध्ययन करता है।

नैनोफोटोनिक्स नैनोस्केल पर प्रकाश के व्यवहार का अध्ययन करता है, और इस व्यवहार का लाभ उठाने वाले उपकरणों को विकसित करने का लक्ष्य है।

इतिहास

See also: History of nanotechnology, Semiconductor device fabrication, and Transistor count

धातु नैनोलेयर-बेस ट्रांजिस्टर को 1960 में ए। रोज द्वारा प्रस्तावित और प्रदर्शन किया गया था, और 1962 में मोहम्मद एम। अताला। अटला, काहंग और गेपर्ट द्वारा।सेमीकंडक्टर जंक्शन ट्रांजिस्टर जो 10 & nbsp; nm की मोटाई के साथ सोने (AU) पतली फिल्मों का उपयोग करते थे।[9] 1987 में, बिजान डेवरी के नेतृत्व में एक आईबीएम अनुसंधान टीम ने टंगस्टन-गेट तकनीक का उपयोग करते हुए, 10 & nbsp; NM गेट ऑक्साइड मोटाई के साथ एक धातु-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (MOSFET) का प्रदर्शन किया।[10] मल्टी-गेट MOSFETS ने 20 & nbsp; NM गेट की लंबाई के नीचे स्केलिंग को सक्षम किया, जो कि फिनफेट (फिन फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) के साथ शुरू होता है, जो एक तीन आयामी, गैर-प्लानर, डबल-गेट MOSFET है।[11] The FinFET originates from the DELTA transistor developed by Hitachi Central Research Laboratory's Digh Hisamoto, Toru Kaga, Yoshifumi Kawamoto and Eiji Takeda in 1989.[12][13][14][15] 1997 में, DARPA ने कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में एक शोध समूह को एक अनुबंध से सम्मानित किया। UC बर्कले एक गहरी उप -1 micm प्रक्रिया विकसित करने के लिए | माइक्रोन डेल्टा ट्रांजिस्टर।[15] The group consisted of Hisamoto along with TSMC's Chenming Hu and other international researchers including Tsu-Jae King Liu, Jeffrey Bokor, Hideki Takeuchi, K. Asano, Jakub Kedziersk, Xuejue Huang, Leland Chang, Nick Lindert, Shibly Ahmed and Cyrus Tabery. The team successfully fabricated FinFET devices down to a 17 nm process in 1998, and then 15 nm in 2001. In 2002, a team including Yu, Chang, Ahmed, Hu, Liu, Bokor and Tabery fabricated a 10 nm FinFET device.[11] 1999 में, ग्रेनोबल, फ्रांस में इलेक्ट्रॉनिक्स और सूचना प्रौद्योगिकी के लिए प्रयोगशाला में एक सीएमओ (पूरक एमओएस) ट्रांजिस्टर विकसित किया गया, 18 और एनबीएसपी के व्यास के साथ एमओएसएफईटी ट्रांजिस्टर के सिद्धांतों की सीमाओं का परीक्षण किया; एनएम (लगभग 70 परमाणुओं को एक साथ रखा गया)।इसने € 1 सिक्के पर सात बिलियन जंक्शनों के सैद्धांतिक एकीकरण को सक्षम किया।हालांकि, सीएमओएस ट्रांजिस्टर एक सरल शोध प्रयोग नहीं था कि सीएमओएस प्रौद्योगिकी कैसे कार्य करती है, इसका अध्ययन करने के लिए, बल्कि यह एक प्रदर्शन है कि यह तकनीक अब कैसे कार्य करती है कि हम खुद एक आणविक पैमाने पर काम करने के करीब हो रहे हैं।2007 में जीन-बैप्टिस्ट वाल्डनर के अनुसार, एक सर्किट पर इन ट्रांजिस्टर की एक बड़ी संख्या के समन्वित विधानसभा में महारत हासिल करना असंभव होगा और इसे औद्योगिक स्तर पर बनाना भी असंभव होगा।[16] 2006 में, कोरिया एडवांस्ड इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (KAIST) और नेशनल नैनो फैब सेंटर के कोरियाई शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक 3 & nbsp; NM MOSFET, दुनिया का सबसे छोटा नैनोइलेक्ट्रोनिक डिवाइस विकसित किया।यह गेट-ऑल-अराउंड (जीएए) फिनफेट तकनीक पर आधारित था।[17][18] नैनोइलेक्ट्रोनिक सेमीकंडक्टर उपकरणों का वाणिज्यिक उत्पादन 2010 के दशक में शुरू हुआ।2013 में, SK Hynix ने 16 नैनोमीटर का वाणिज्यिक द्रव्यमान-उत्पादन शुरू किया। 16 16 एनएम प्रक्रिया,[19] TSMC ने 16 का उत्पादन शुरू किया एनएम फिनफेट प्रक्रिया,[20] और सैमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स ने 10 का उत्पादन शुरू किया एनएम वर्ग प्रक्रिया।[21] TSMC ने 2017 में 7 & nbsp; NM प्रक्रिया का उत्पादन शुरू किया,[22] और सैमसंग ने 2018 में 5 & nbsp; NM प्रक्रिया का उत्पादन शुरू किया।[23] 2017 में, TSMC ने 3 के वाणिज्यिक उत्पादन के लिए योजनाओं की घोषणा की 2022 तक एनएम प्रक्रिया।[24] 2019 में, सैमसंग ने 3 के लिए योजनाओं की घोषणा की 2021 तक NM GAAFET (गेट-ऑल-अराउंड FET) प्रक्रिया।[25]

नैनोइलेक्ट्रोनिक डिवाइस

वर्तमान उच्च-प्रौद्योगिकी उत्पादन प्रक्रियाएं पारंपरिक टॉप डाउन रणनीतियों पर आधारित हैं, जहां नैनो टेक्नोलॉजी को पहले ही चुपचाप पेश किया जा चुका है।एकीकृत सर्किट का महत्वपूर्ण लंबाई पैमाना पहले से ही CPU या DRAM उपकरणों में ट्रांजिस्टर की गेट लंबाई के बारे में नैनोस्केल (50 & nbsp; nm और नीचे) पर है।

कंप्यूटर =

उलटा चैनल (इलेक्ट्रॉन घनत्व) के गठन के लिए सिमुलेशन परिणाम और एक नैनोवायर MOSFET में दहलीज वोल्टेज (IV) की प्राप्ति।ध्यान दें कि इस डिवाइस के लिए दहलीज वोल्टेज लगभग 0.45V है।

नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स कंप्यूटर प्रोसेसर को अधिक शक्तिशाली बनाने का वादा करता है, जो पारंपरिक अर्धचालक निर्माण तकनीकों के साथ संभव है।वर्तमान में कई दृष्टिकोणों पर शोध किया जा रहा है, जिसमें नैनोलिथोग्राफी के नए रूप शामिल हैं, साथ ही पारंपरिक सीएमओएस घटकों के स्थान पर नैनोवायर या छोटे अणुओं जैसे नैनोमैटेरियल्स का उपयोग भी शामिल है।फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर दोनों अर्धचालक कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग करके बनाए गए हैं[26] और हेट्रोस्ट्रक्चर्ड अर्धचालक नैनोवायर्स (SINWs) के साथ।[27]

मेमोरी स्टोरेज

अतीत में इलेक्ट्रॉनिक मेमोरी डिजाइन काफी हद तक ट्रांजिस्टर के गठन पर निर्भर हैं।हालांकि, क्रॉसबार स्विच आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स में अनुसंधान ने अल्ट्रा उच्च घनत्व वाली यादों को बनाने के लिए ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज वायरिंग सरणियों के बीच पुनर्निर्माण योग्य इंटरकनेक्ट का उपयोग करके एक विकल्प की पेशकश की है।इस क्षेत्र के दो नेता नेंटेरो हैं जिन्होंने नैनो-राम और हेवलेट-पैकर्ड नामक एक कार्बन नैनोट्यूब आधारित क्रॉसबार मेमोरी विकसित की है, जिसने फ्लैश मेमोरी के भविष्य के प्रतिस्थापन के रूप में मेमरिस्टर सामग्री के उपयोग का प्रस्ताव दिया है।[citation needed] इस तरह के उपन्यास उपकरणों का एक उदाहरण स्पिनट्रॉनिक्स पर आधारित है।बाहरी क्षेत्र पर एक सामग्री (इलेक्ट्रॉनों के स्पिन के कारण) के प्रतिरोध की निर्भरता को मैग्नेटोरेसिस्टेंस कहा जाता है।यह प्रभाव नैनोसाइज्ड ऑब्जेक्ट्स के लिए महत्वपूर्ण रूप से प्रवर्धित (जीएमआर-विशालकाय मैग्नेटो-प्रतिरोध) हो सकता है, उदाहरण के लिए जब दो फेरोमैग्नेटिक परतें एक गैर-मैग्नेटिक परत द्वारा अलग की जाती हैं, जो कई नैनोमीटर मोटी होती है (जैसे सह-सीयू-सीओ)।जीएमआर प्रभाव ने हार्ड डिस्क के डेटा स्टोरेज घनत्व में एक मजबूत वृद्धि का नेतृत्व किया है और गीगाबाइट रेंज को संभव बनाया है।तथाकथित टनलिंग मैग्नेटोरेसिस्टेंस (टीएमआर) जीएमआर के समान है और आसन्न फेरोमैग्नेटिक परतों के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के स्पिन पर निर्भर टनलिंग पर आधारित है।जीएमआर और टीएमआर दोनों प्रभावों का उपयोग कंप्यूटर के लिए एक गैर-वाष्पशील मुख्य मेमोरी बनाने के लिए किया जा सकता है, जैसे कि तथाकथित चुंबकीय यादृच्छिक एक्सेस मेमोरी या एमआरएएम।[citation needed] नैनोइलेक्ट्रोनिक मेमोरी का वाणिज्यिक उत्पादन 2010 के दशक में शुरू हुआ।2013 में, SK Hynix ने 16 नैनोमीटर का द्रव्यमान-उत्पादन शुरू किया। 16 16 एनएम नंद फ्लैश मेमोरी,[19] और सैमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स ने 10 नैनोमीटर का उत्पादन शुरू किया | 10 10 एनएम मल्टी-लेवल सेल (एमएलसी) नंद फ्लैश मेमोरी।[21] 2017 में, TSMC ने स्टेटिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी का उत्पादन शुरू किया। SRAM मेमोरी 7 & nbsp; NM प्रक्रिया का उपयोग करके।[22]

उपन्यास ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक डिवाइस =

आधुनिक संचार प्रौद्योगिकी में पारंपरिक एनालॉग इलेक्ट्रिकल उपकरणों को क्रमशः उनके विशाल बैंडविड्थ और क्षमता के कारण ऑप्टिकल या ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।दो होनहार उदाहरण हैं फोटोनिक क्रिस्टल और क्वांटम डॉट्स।[citation needed] फोटोनिक क्रिस्टल एक जाली स्थिरांक के साथ अपवर्तक सूचकांक में आवधिक भिन्नता के साथ सामग्री हैं जो कि उपयोग किए गए प्रकाश की आधा तरंग दैर्ध्य है।वे एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के प्रसार के लिए एक चयन योग्य बैंड गैप प्रदान करते हैं, इस प्रकार वे एक अर्धचालक से मिलते जुलते हैं, लेकिन इलेक्ट्रॉनों के बजाय प्रकाश या फोटॉन के लिए।क्वांटम डॉट्स नैनोस्केल्ड ऑब्जेक्ट हैं, जिनका उपयोग कई अन्य चीजों के बीच, लेज़रों के निर्माण के लिए किया जा सकता है।पारंपरिक अर्धचालक लेजर पर एक क्वांटम डॉट लेजर का लाभ यह है कि उनका उत्सर्जित तरंग दैर्ध्य डॉट के व्यास पर निर्भर करता है।क्वांटम डॉट लेजर सस्ते होते हैं और पारंपरिक लेजर डायोड की तुलना में उच्च बीम गुणवत्ता प्रदान करते हैं।

[[File:Fullerene Nanogears - GPN-2000-001535.jpg|thumb|बाएं

डिस्प्ले

कम ऊर्जा की खपत के साथ डिस्प्ले का उत्पादन कार्बन नैनोट्यूब (CNT) और/या सिलिकॉन नैनोवायर्स का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है।इस तरह के नैनोस्ट्रक्चर विद्युत प्रवाहकीय होते हैं और कई नैनोमीटर के छोटे व्यास के कारण, उन्हें फील्ड उत्सर्जन डिस्प्ले (फेड) के लिए अत्यधिक उच्च दक्षता वाले क्षेत्र उत्सर्जक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।ऑपरेशन का सिद्धांत कैथोड रे ट्यूब से मिलता जुलता है, लेकिन बहुत कम लंबाई के पैमाने पर।[citation needed]

क्वांटम कंप्यूटर =

Main article: Quantum computer

कंप्यूटिंग के लिए पूरी तरह से नए दृष्टिकोण उपन्यास क्वांटम कंप्यूटर के लिए क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का शोषण करते हैं, जो फास्ट क्वांटम एल्गोरिदम के उपयोग को सक्षम करते हैं।क्वांटम कंप्यूटर में एक ही समय में कई गणनाओं के लिए क्वांटम बिट मेमोरी स्पेस कहा जाता है।यह सुविधा पुरानी प्रणालियों के प्रदर्शन में सुधार कर सकती है।[citation needed]

रेडियो =

नैनोरैडियोस को कार्बन नैनोट्यूब के आसपास संरचित किया गया है।[28]

ऊर्जा उत्पादन =

अनुसंधान पारंपरिक प्लानर सिलिकॉन सौर कोशिकाओं के साथ संभव होने की तुलना में सस्ती और अधिक कुशल सौर कोशिकाओं बनाने की उम्मीद के साथ नैनोवायर और अन्य नैनोस्ट्रक्चर सामग्री का उपयोग करने के लिए जारी है।[29] यह माना जाता है कि अधिक कुशल सौर ऊर्जा के आविष्कार का वैश्विक ऊर्जा जरूरतों को पूरा करने पर बहुत प्रभाव पड़ेगा।

उन उपकरणों के लिए ऊर्जा उत्पादन में भी शोध किया जाता है जो विवो में काम करेंगे, जिसे बायो-नैनो जनरेटर कहा जाता है।एक बायो-नैनो जनरेटर एक नैनोस्केल इलेक्ट्रोकेमिकल डिवाइस है, जैसे कि ईंधन सेल या गैल्वेनिक सेल, लेकिन एक जीवित शरीर में रक्त शर्करा से शक्ति को चित्रित करना, बहुत कुछ वैसा ही जैसा शरीर भोजन से ऊर्जा उत्पन्न करता है।प्रभाव को प्राप्त करने के लिए, एक एंजाइम का उपयोग किया जाता है जो अपने इलेक्ट्रॉनों के ग्लूकोज को छीनने में सक्षम है, उन्हें विद्युत उपकरणों में उपयोग के लिए मुक्त करता है।औसत व्यक्ति का शरीर, सैद्धांतिक रूप से, एक बायो-नैनो जनरेटर का उपयोग करके 100 वाट बिजली (प्रति दिन लगभग 2000 खाद्य कैलोरी) उत्पन्न कर सकता है।[30] हालांकि, यह अनुमान केवल तभी सच है जब सभी भोजन को बिजली में बदल दिया गया था, और मानव शरीर को लगातार कुछ ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए उत्पन्न होने वाली संभव शक्ति बहुत कम होती है।इस तरह के डिवाइस द्वारा उत्पन्न बिजली शरीर में एम्बेडेड उपकरणों (जैसे पेसमेकर), या चीनी से भरे नैनोरोबोट्स को बिजली दे सकती है।बायो-नैनो जनरेटर पर किए गए अधिकांश शोध अभी भी प्रायोगिक हैं, पैनासोनिक के नैनो टेक्नोलॉजी रिसर्च लेबोरेटरी के साथ उन लोगों में सबसे आगे हैं।

मेडिकल डायग्नोस्टिक्स =

नैनोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों के निर्माण में बहुत रुचि है[31][32][33] यह चिकित्सा निदान के रूप में उपयोग के लिए वास्तविक समय में बायोमोलेक्यूलस की सांद्रता का पता लगा सकता है,[34] इस प्रकार नैनोमेडिसिन की श्रेणी में गिरना।[35] अनुसंधान की एक समानांतर रेखा नैनोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों को बनाने की कोशिश करती है जो बुनियादी जैविक अनुसंधान में उपयोग के लिए एकल कोशिकाओं के साथ बातचीत कर सकती है।[36] इन उपकरणों को नैनोसेंसर कहा जाता है।विवो प्रोटिओमिक सेंसिंग में नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स पर इस तरह के लघुकरण को स्वास्थ्य निगरानी, निगरानी और रक्षा प्रौद्योगिकी के लिए नए दृष्टिकोणों को सक्षम करना चाहिए।[37][38][39]

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