Anyagtudomány - félvezetők I.évf. villamosmérnök

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
Jövő Internet technológiák és alkalmazások kutatása Magyarországon A Magyar Tudomány Hónapja Jövő Internet technológiák és alkalmazások kutatása Magyarországon.
Advertisements

Jövő hálózati megoldások – Future Internet
Energia a középpontban
Modern technológiák az energiagazdálkodásban - Okos hálózatok, okos mérés Haddad Richárd Energetikai Szakkollégium Budapest március 24.
Az anyagtudomány szerepe
LEO 1540 XB Nanomegmunkáló Rendszer
2010. augusztus 16.Hungarian Teacher Program, CERN1 Gyorsítók Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen Supported by OTKA MB
2014. március 17.MTA FKNSZ MB - TTK ¿„A ‘Moore’ megtette a kötelességét...”? Gyulai József Instituti, MTA TTK MFA Professor Emeritus { BME VIK Elektronikus.
Az integrált áramkörök (IC-k) tervezése
A térvezérelt tranzisztorok I.
FÉLVEZETŐ-FIZIKAI ÖSSZEFOGLALÓ
MOS integrált áramkörök alkatelemei
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke 1. zárthelyi megoldásai október 18.
Mojzes Imre – Mizsei János
Klímaváltozás – fenntarthatóság - energiatermelés
CMOS technológia a nanométeres tartományban
Jó választás?.
Doktorandusi Pálya a Pázmány Egyetem Interdiszciplináris Műszaki Tudományok Doktori Iskolájában 2009 április.
Kandó Kálmán Villamosmérnöki Főiskolai Kar
2013. november 5.TÖK előadás, Dobó István Gimnázium, Eger Ha most kezdeném… Gyulai József akadémikus Professor emeritus, MTA Természettudományi Kutatóközpont,
STM nanolitográfia Készítette: VARGA Márton,
Szén erősítésű kerámia kompozitok és grafit nanoréteg előállítása
Ismerkedés a mikropellisztor típusú gázérzékelőkkel
Utazások alagúteffektussal
Gázérzékelők, mikro méretű eszközök kutatása és fejlesztése
Készítette : Vasas László. AZ első PC-t, Harvard Egyetemen készítették ben. Howard Aiken vezetésével elkészült a Mark I. Bár a háborús időkben.
Mikroelektronikaéstechnológia Bevezetõ elõadás Villamosmérnöki Szak, III. Évfolyam.
Pfeifer Judit és Arató Péter
Title Zoltán Fodor KFKI – Research Institute for Particle and Nuclear Physics CERN.
Jut is, marad is? Készítette: Vígh Hedvig
A Jövő Internet Nemzeti Technológiai Platform workshop-ja Az Aarlborg-i Future Internet Assembly üzenetei Dr. Sallai Gyula Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi.
A Dublin-i Future Internet Assembly üzenetei Sallai Gyula, Vilmos András Jövő Internet Kutatáskoordinációs Központ Budapest, június 4.
Tk.: oldal + Tk.:19. oldal első két bekezdése
2011. április 19.Infobionika - TDK, PPKE Informatikai Kar Infobionika – TDK Gyulai József MTA Műszaki Tudományok Osztálya MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi.
Móra Ferenc Gimnázium (Kiskunfélegyháza)
Témavezető: Bíró Ferenc
ZnO réteg adalékolása napelemkontaktus céljára
Trendek 2013 A nanotudomány és gondjai Gyulai József MTA Természettudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke Integrált mikrorendszerek II. MEMS = Micro-Electro-
Maszkkészítés Planár technológia Kvázi-sík felületen
Molekuláris elektronika Hajdu Ferenc Elektronikai Technológia Tanszék 2003.
Bipoláris technológia Mizsei János Hodossy Sándor BME-EET
Mikroelektronikába: technológiai eljárások
Bevezetés: az aktív eszközök
Lesz-e szilíciumon világító dióda?
Megalehetőségek a nanovilágban
ELEKTRONIKAI TECHNOLÓGIA 5. Fotonikai elemek és technológiák 5/5 1.CCD vagy CMOS 2.Kivetitők 3.Érzékelők.
IC gyártás Új technológiák. 2 Strained Silicon (laza szilícium)
2009. március 18. Gábor Dénes Klub.
Kutatóegyetemi stratégia - NNA NANOFIZIKA, NANOTECHNOLÓGIA és ANYAGTUDOMÁNY Dr. Mihály György Tanszékvezető egyetemi tanár Budapest november 17.
Kutatóegyetemi stratégia - NNA FELÜLETI NANOSTRUKTÚRÁK Dr. Harsányi Gábor Tanszékvezető egyetemi tanár Budapest november 17. Nanofizika, nanotechnológia.
Aktív nanoszerkezetű anyagok
Nanoelektronika Csonka Szabolcs Fizika Tanszék, BME
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke 1. zárthelyi megoldásai október 11.
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke 1. zárthelyi megoldásai október 10.
Anyagtudomány I.é villamosmérnök
„XXI. SZÁZADI KÖZOKTATÁS ( FEJLESZTÉS, KOORDINÁCIÓ )” TÁMOP / Szakértelmek és tudások integrációja Horváth Zsuzsanna Budapest 2013.
2011. november 5.Magyar Tudomány Ünnepe, Miskolc A nanotudománytól a nanotechnológiáig Gyulai József
TECHNOLÓGIA ÉS KÖRNYEZET
Nanofizika, nanotechnológia, anyagtudomány Mihály György akadémikus Magyar Műszaki Értelmiség Napja május 13. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi.
Nanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány
A félvezető eszközök termikus tulajdonságai
Egykristályok előállítása
Csabina Péter kertépítő szakmérnök
Trendek 2015 A nanotudomány és gondjai Gyulai József, prof. emeritus BME VIK Elektronikus Eszközök Tsz., MTA EK Műszaki Fiz. és Anyagtud. Intézet, MFA.
Nanoelektronika-Nanotechnológia
HA MOST KEZDENÉM… Gyulai József prof. emeritus, az MTA r. tagja
A jövő Készítette: Bodó Beáta
Bioenergia, megújuló nyersanyagok, zöldkémia
Bevezetés: az aktív eszközök
Előadás másolata:

Anyagtudomány - félvezetők I.évf. villamosmérnök Gyulai József emeritus professzor, akadémikus MTA TTK Műszaki Fizikai és Anyagtud. Intézet BME VIK Elektronikus Eszközök Tsz. www.mfa.kfki.hu/~gyulai/_/ gyulai.jozsef@ttk.mta.hu 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

A mérnöki, villamosmérnöki hivatás: a világ megmentésében kulcsszereplő... Buckminster Fuller építészmérnök Római Klub alapító: „Operating Manual for Spaceship Earth“ - (1969) … One outstandingly important fact regarding Spaceship Earth, and that is that no Instruction book came with it…„ …, hogy nem kaptunk hozzá Használati utasítást… A szénmódosulatot őróla nevezték el előbb „buckyball”-nak, majd ma „fullerén”-nek Biosphere, Montreal, 1967 Biosphere, Montreal, 1967 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

A „Föld űrhajó” kép meghatározó, I A teljes rendszert kell vizsgálni a Földet a „napmotor” hajtja ma is (a radioaktivitásból eredő saját hő néhány százaléknyi), A nagy csoda: a felszín egyensúlyi hőmérséklete évszázmilliók óta a jég olvadáspontja körül mozog. Ha az emberiség a Napból érkező energiának 5/10000-ét hozzáteszi, bármennyire tiszta módon, már 1oC-szal megnő! A megoldás: minél inkább napenergiát kell használni, „valós időben”, azaz „real time” A fossziliák égetésével az a fő baj, hogy az a napenergia, ami ezeket a növényeket, állatokat táplálta, százmillió évekkel korábban érkezett. A nukleáris energia, meg a geotermia jobb, mert kevesebb a mellékhatás... A bioenergia elég jó, csak rossz hatásfokú: a fotoszintézist az evolúció nem arra optimálta, hogy nekünk áramot csináljon, hanem ebben felesleges cellulózt! 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök 3

A „Föld űrhajó” kép meghatározó, II Megoldásnak biztos a legjobb lenne, ha zárt ciklusokba tudnók szervezni a termelési-fogyasztási folyamatokat, energiagazdaságosan, amit csak lehet, napenergiával... Ekkor az ún. ökológiai lábnyom számítása, amely 4-6 Földet igényelne a mai emberiség túlélésének biztosítására – jelentősen megváltoznék: ha ui. az alapanyagok kizárólag az emberi termelésen-fogyasztáson belül forognának, azaz, a hulladék közvetlenül nyersanyagként szerepelne, akkor csak a szállításukhoz, egymásba átalakításukhoz szükséges energetika okán terhelik a Földet és szólnak bele az ökológiai lábnyom nagyságába… Ez óriási, ma még nem megoldható logisztikai feladat, ami elemésztené a felhasznált energia jelentős töredékét! Ez az anyagtudomány legnagyobb kihívása 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök 4

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Az alapkérdés A mai tudománynak egyetlen missziója van és két súlypontja lehet – ez valahol megfelel az ön- és fajfenntartás ösztönének is: megkeresni annak a módozatait, hogy élhet-e, ill. hogyan 7-10 G ember a Földön – úgy is, hogy a többi élőlény is megmaradjon?… emellett az egyén élettartam-növelése domináns érdeklődést vonz – a biotudományok súlya, érdekessége, amely eredmények hatással vannak az első súlypontra is. Képes lesz-e a társadalom ezt az életforma receptet idejében magáévá tenni? Én az „elviselhetővé” tételt a humanióráktól, ill. kiknek-kiknek a vallástól remélem … 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök 5

Mit tart fontosnak Európa ma? A Horizont2020 prioritások Személyre szóló egészséggondozás Fenntartható élelmiszer-biztonság „Kék” növekedés, az óceánok lehetőségeinek kutatása Intelligens városok, közösségek Versenyképes alacsony-szén energetika Energia hatékonyság Mobilitás a növekedésért Szemét: az újrafelhasználás forrása, nyersanyagok visszanyerése A víz „innováció”: az értékének hangsúlya Európa számára Kríziskezelés: új eszközök, ötletek, irányítás Katasztrófa-kezelés: védett és biztonságos társadalom A klímaváltozás hatását is beleértve Digitális biztonság 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök NMP Program jellemzői 2013 A hat kulcstechnológia (key enabling technologies, KET) közvetlen támogatása nanotechnologia, mikro- and nanoelectronika, ezen belül félvezetők, Modern anyagok, Biotechnológia és fotonika 3 kulcstechnológiát (mikro- és nanoelektronika, fotonika és biotechnológia) közvetetten is támogatják NKFIS= Nemzeti K+F+I Stratégia EKD= Egyedi Kormány Döntés SBIR: Small Business Innovation Research közbeszerzések k+f célú kiaknázása 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány és technológia a fizikai, kémiai törvények alkalmazása anyagalakításra, "szerszámok" (akár atomi szinten) Technológia: szabályrendszer, amely reprodukálhatóan rögzíti a "szerszámok" működési tartományát A technológiák jellege lebontó – (Top-down) építkező – (Bottom-up) A fent elmondottaknak az építkező felel meg. 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Frontvonalak 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Ipari trendek az anyagok világában 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

A 20. század legnagyobb hatású felfedezése A tranzisztor és az integrált áramkör Szabadalmak: Tranzisztorok, Lilienfeld (1925), Bardeen-Brattain, Shockley (1949) Integrált áramkör, Kilby (1959), Noyce (1961) CCD, Boyle, Smith (1969) 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

A mikroelektronika-közeli Nobel díjak J. Bardeen, W.H. Brattain, W. Shockley, tranzisztor (1956) L. Esaki, I. Giaever, B.D. Josephson, alagúthatás alkalmazásai (1973) K. von Klitzing, kvantum Hall-effektus is tranzisztor (1985) E. Ruska elektronmikroszkóp, G. Binnig, H. Rohrer alagútmikroszkóp (1986) Z.I. Alferov, félvezető lézer, H. Kroemer, UHF tranzisztor, optika, J. S. Kilby, Integrált áramkör (2000) W.S. Boyle és G.E. Smith, CCD szerkezet, optika, (Charles K. Kao, optikai szál) A. Geim és K. Novoselov a grafénen, mint kétdimenziós anyagon végzett alapvető kísérletekért Geim 2000-ben megkapta az IgNobel díjat is IgNobel – paródia - „first make people laugh, then make them think”: diamagnetic levitation 1T- 10T elegendő az élő szervezetek levitációjának előidézéséhez 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök A ”Moore törvény” A Fairchildból kivált Intel kezdeti sikerének „titka”: az anyacégnél kidolgozott technológiai higiéne. Ezzel elsőként tudtak egyetlen chipen külső feszültség nélkül nyitott (növekményes), ill. zárt (kiürítéses) tranzisztorpárt gyártani kétévente kétszer annyi elem egyetlen chipen „Talán a hetvenes évek végéig sikerül…” – mondta Gordon Moore. Generikus törvény született, ami inkább üzleti, nem csak technológiai! International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS: négy évenkénti tanulmány, kétévenként korrekció Jelenleg 2024-ig vannak a táblázatok 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Részlet az ITRS 2011-ből Az egyik „Nehéz feladatok” táblázat Sárga: még kell KF Piros: Nincs ismert megoldás 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

ITRS változások, 2010, http://public.itrs.net/ 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Process Integration Devices and Structures SCM 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

SCM: Storage Class Memory STT Spin-transfer torque... PC Phase change... 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök A Moore ”törvény” ma A mai csúcs az Intelnél – kisebb, mint egy vírus! Az arányos kicsinyítés működik 2020-ig… A szilíciumon ül egy átok: Nem lehet belőle lézert készíteni De igyexik a szakma… 2000 óta kibővült a telekommunikációs, mikromechanikai, és nagyfeszültségű eszközök útitervével A ”More Moore” és ”More than Moore” fejlődés 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Az öregedés – miniatürizálás Főleg helyi melegedések okozzák. Jól tervezett áramkörnél ennek az esélye minimális. A mikroelektronika anyagai olyan tökéletesek, hogy pl. egy vékony, szigetelő oxidrétegben elhelyezett kis szilícium-szigetre helyezett, akár egy-két elektron akár évtizedig ott marad! Nem csak kis méret, hordozhatóság, kis fogyasztás miatt fontos: a megbízhatóság is fontos elem: minél több intelligenciát kell belezsúfolni a tokba, A hibák főleg az emberrel való kommunikáláskor lépnek fel. Elérhető 1010 lépésre egyetlen tévesztés, ami ún. redundáns szervezéssel növelhető A mai tranzisztor kisebb, mint egy vírus… 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

A „More-Moore” és a „More-than- Moore” jövője Én annyira becsülöm Gordon Moore-t, hogy remélem, ha már, mondjuk, biokomputereink lesznek, akad mérnök, aki elkészíti ennek is a helyettesítő kapcsolását – hogy hány trillió kapu kellene hozzá? Hiszem, hogy a kétévenkénti 1.6-szoros komplektálódás – ebben az értelemben – érvényben marad 2020 után is… Ez arra is bizonyíték lehetne, hogy a Moore-törvény főleg gazdasági törvény, műszaki következményekkel 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Minősített légállapot kell: 1, 10, 100-as, … Fizikailag: 2μm-nál nagyobb részecske nem lehet, 0,2 – 2 μm közötti méretűből X db/ft3 (köbláb), nincs turbulencia MFA Infineon 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

A kutatás „forró” területei - példák Komputer-távközlés Hordozható eszközök Viselhető (Wear-on) Szórt (Ambience) intelligencia (intell car, intelligens „homok”) Akusztikai eszközök Érzékelők/beavatkozók forradalma Akár biológiai anyagok is… Közlekedés automatizálása Mikro- és nanotechnológia „Energy harvesting” – energiaforrások Világítás forradalma Világító dióda (LED), Organikus LED Az EU anyagkutatást vonzó prioritásai: „Energy efficient buildings”, „Green car”, „Factory of the future” 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

A komplementer MOS, CMOS 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Vegyületfélvezetők előnyei, prespekívái, eszközök Nagy tilos sáv, lehet ún. sávtervezés, „bandgap engineering” gyorsabbak, magasabb hőmérsékletig alkalmazhatók, sok közülük fényemisszióra is alkalmas (létrejöhet bennük sugárzásos rekombináció is) azaz Lézerek – diódák (A3B5, ternér, kvaternér is) híradástechnikában GaN – a világítás forradalma SiGe a Si-vel SiC – magas hőmérsékletekre A2B6, stb., félvezetők – napelem, De árban nem tudnak versenyezni a Si-mal 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Az integrált áramkörök technológiái Mintegy tízféle művelet, pár-száz lépéses sora "Front end" és "Back end" Rétegépítő, Rétegeltávolító, Ábraalakító műveletek 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök „Front end” műveletek Rétegépítő technológiák Oxidáció Ionimplantáció Rétegleválasztások fizikai, kémiai (Chemical Vapor Deposition, CVD) Diffúzió Rétegeltávolító technológiák Nedves marások Gázfázisú – plazmával segített Speciális marások Strukturáló technológiák Fotolitográfia UV, DeepUV, EUV Elektron-, ionlitográfia 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Oxidáció Az oxid/kristály határon nő, az odadiffundáló oxigén révén Fajtái: „Száraz” – kiváló dielektrikum, lassú növekedés „Nedves” (vízgőz jelenlétében) – gyors növekedés, jó védőfedésre (ún. maszkolásra) Technikailag: csőkemence, vagy halogénlámpás reaktor (Rapid Thermal Processor) 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Ionimplantáció Ionimplantáció – az adalékanyag atomjainak elektromos térrel gyorsított ionjait lövi az anyagba Részei: Ionforrás – gyorsító tér – tömegszeparálás – sepertetés – Tárgykamra Előnyei anyagfajta kontroll - tömegszeparálással mélység kontroll – gyorsító feszültség választásával dózis kontroll - áramintegrátorral adalékprofil kontroll – akár befelé növekvő Korábban: diffízióval állították be a mélységet, Ma: pontosan oda lőnek, ahol az adalék kell Mai Intel processzor gyártásában 23-szor implantálnak! 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Ionimplanter sematikus rajza 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Silicon-On-Insulator történet Laterális epitaxia – „ablak” az oxidban a kristályig, polikristályos Si, Pl. lézeres olvasztás, orientáció a szelettől „Trükkös” DWB: SMART CUT©, Bruel: H-implantáció, majd felragasztás, hasítás pl. hőkezeléssel 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Ábraalakító műveletek, I. Fotolitográfia Mint a rézkarc-technika: "reziszt", ábraalakítás maszk-technika direkt rajzolás 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Önillesztett, implantált MOS lépések, a litográfiák hozzáképzelendők B ionok, nagy dózis, S/D Al vezeték B ionok, kis dózis, küszöbfesz. beállítás Poli-Si Si3N4 a nem-aktív területről eltávolítva nedv. ox., Si3N4 marás, száraz ox. G S D n-tipusú szilícium Ablaknyitó oxidmarás S: Forrás, D: nyelő, G: kapu 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Következtetések A Moore törvény még vagy tizenöt évig... A Si fénykibocsátása fontos lenne, keresik a módozatokat (nanokristály, stb.) 10 nm-es CMOS technológia – utána kell más elv Legnehezebb a megbízhatóság teljesítése Konklúzió: Si domináns – még sokáig. Utána talán a spintronika jön, netán plazmonika Érzékelők, beavatkozók, hírközlés, Interdiszciplináris (kémia, biológia felé) fejlődés 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Javasolom, hogy jöjjetek el az intézetet meglátogatni! bejelentkezni: gyulai.jozsef@ttk.mta.hu Az előadás letölthető: www.mfa.kfki.hu/~gyulai/_/ 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Az érzékelők/beavatkozók forradalma Microelectromechanical Systems (MEMS) A mikroelektronikai technológia - más területen, párhuzamos megmunkálás, olcsó, pontos Miniatürizálással a kezelhetőség megmarad, ha intelligenciát is belezsúfolunk - ez rendelkezésre áll Mesterséges szaglás, látás stb. – szervetlen, ill. bio- és biomimetikus rendszerek (megbízhatóság?) Miniatűr gépek Orvosi alkalmazások esetén: biokompatibilitás 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök MEMS "mikrorezsó" - pellisztor (gázérzékelő), MFA Si lemez lebeg, 2x2 áramvezeték, fűtőtest, hőmérő Erre épül a gázt elégető katalizátor, SW-rel specifikus 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök RESEARCH INSTITUTE FOR TECHNICAL PHYSICS AND MATERIALS SCIENCE -MFA, BUDAPEST SENSOR AND MICROTECHNOLOGY LABORATORY www.mfa.kfki.hu/laboratories/sensorics Gázáramlásmérő Tapintás érzékelő Fűtőtest Hőmérő 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Taktilis, tapintás-érzékelő; agyi elektród - kanüllel MFA PPKE Tactologic 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Az MFA MEMS választéka 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

"Klasszikus" CMOS-tól a "CMOS-on túli" felé A klasszikus fejlesztése (90nm, 2010-ig) ultravékony SOI – Silicon-On-Insulator szeleten átmenő kontaktus nagy és kis dielektromos állandó Nem-klasszikus (45-23 nm, 2010-16) 3D integráció Több kapus tranzisztorok RF chipen belüli forgalom Új modulok (22-15 nm, 2016-18) nanovezeték, nanocső optikai forgalom a chipen belül CMOS-on túli új eszközök, architektúrák (2018 után?) Molekuláris eszközök spin eszközök molekuláris komputer kvantumkomputer 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Kvantumkomputer – spintronika (Courtesy of D. Jamieson, Melbourne) 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök A kvantumkomputer A „qubit” kvantummechanikai fogalom, amely összekapcsolt részecskéket jelöl. Az öt fluor és a két szén hét qubitje képes 15-öt faktorizálni: 3.5=15 Rádióhullámok indítják a gépet, NMR olvassa ki az eredményt 2012: Szupravezető qubit stabilizálás (10 μs), Si-technológiával! IBM Research Dicarbonylcyclopentadienyl (perfluorobutadien-2-yl) iron (C11H5F5O2Fe ) (ill. pentafluorobutadienyl cyclopentadienyldicarbonyl-iron complex) 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Kétségeim – I Az emberiség termeléssel és logisztikai elosztással dolgozik – milyen lesz a nanogyár? Minőségellenőrzés Ma: az ún. Total Quality Management, TQM, a cél, A biorendszerek "minőségellenőrzése" az evolúció: a ön-reprodukció, a véletlen mutációk (ez a "majdnem selejt"), a 'minőség' a természetes kiválogatódás révén A nanotechnológiai analóg nincs kitalálva Lehet-e a minőségellenőrzés valamiféle 'gyorsított evolúció'? A mai, pl. gyógyszergyártási minőségellenőrzése nem lehet elég pl. a kvantumkomputer "gyártásához": nem maradhatnak inaktív, nem szenzibilizált molekulák, térben szervezetten kell létrejönniük (megtalálható – címezhető) 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Kétségeim– II A biológiai rendszerben a redundancia óriási foka miatt jön létre valamiféle "megbízhatóság"-gal analóg folyamat, pl. az agy plaszticitása… de ez, pl. a repülőgépünk vezérlőegységében aligha megnyugtató… A "nanogyár"-ban vajon minimálhatjuk-e a zaj (káosz) hatását, pláne, szobahőmérsékleten? Mi lesz a "laissez passer"-vel? Ez jelentősen korlátozhatja a nem-direkt biológiai-orvosi nanotermékek körét. 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

A nanotechnológia módszerei, I. Pásztázó szondák, Kísérlet, egyes atomok mozgatására 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Nanomegmunkálás fokuszált ionnyalábbal, és vezérelt CVD-vel (LEO gym., MFA-ban) MFA rekord: 20nm pórus FIB – DNS átfért rajta, „Pungor Ernő díj”, Gyurcsányi Róbert , BME 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Grafén – az új Nobel-díjas „izgalom” Pásztázó szondák, MFA: „plazmapisztoly” Junior Prima-díjak az MFA-ban: Tapasztó Levente, 2008 Nemes-Incze Péter, 2010 (Biró László Péter tanítványai) http://www.mfa.kfki.hu/int/nano/ 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Grafén alakítása (Biró L.P. és mtsai) 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

"Nanodrót" átvezetések, fantomkép ZnO nanokristályok – energiaforrás, „energy harvesting”, Volk J., MFA 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

A nanotechnológia nem-informatikai ágai A pásztázó szondás módszerek – mint preparatív technika, előkísérletekre jó lehet Kémiai - biológiai: katalízis, a fullerén-, szén nanocső, bio-rendszerek, polimérek, kompozitok, biomimetika, peptidek, nanomedicina Önszerveződéssel nanostrukturált tömbi anyagok, fémek, kompozitok, kerámiák, dielektrikumok Végső cél: az élővilág napenergiára alapozott "preparatív technikáját" a szervetlen világban alkalmazni, a kódolás-kiválogatódás ottani elveit megkeresni 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Megbizhatóság (Swiss Fed. Labs for Matl.s Testing and Res.) A nem-skálázó fizikai folyamatok tömeg és hődiffúzió, elektromos vezetőképesség, reakciókinetika, korróziós folyamatok, stb. Fáradás, súrlódás, fáradás, javítási mechanizmusok mások az atomi és molekuláris léptékben. Redundancia, a kvantumállapotok korrelációja is kvantumstatisztika- és hulláminterferencia-függő Modellezés, kutatásigényes Hibatűrő megoldások igénye 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Nano-bio: E.Coli baktérium forgó zászlója 100000/perc, proton-ugrás, nanomotor 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök Nanomotor, Coli baktérium flagellum (csilló) Keiichi Namba (Osaka) és Vonderviszt Ferenc (PTE) engedélyével Először a csapágy alakul ki, majd egy fúró keletkezik és átfúrja a sejtfalat ezt a tengely követi majd a csilló kezd nőni A ötujjú tető gondoskodik arról, hogy a plazma ne szóródjék a vízbe 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Animáció (mikroszkópia- alapú) Keiichi Namba és Vonderviszt Ferenc (VE) 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök

Javasolom, hogy jöjjetek el az intézetet meglátogatni! bejelentkezni: gyulai.jozsef@ttk.mta.hu Az előadás letölthető: www.mfa.kfki.hu/~gyulai/_/ 2013. őszi szemeszter Anyagtudomány - I.évf. villamosmérnök