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Von der Mikroelektronik zur Nanoelektronik - eine Einführung
Ziel dieses Skriptes ist es, eine Einführung in die Grundlagen und Probleme der Nanoelektronik zu geben, wobei die Anforderungen an Ingenieure und Informatiker maßgebend für die Darstellung sind. Damit stehen nicht nur die Quantenmechanik und -elektronik im Mittelpunkt, sondern auch die Systemtechnik, die den Weg zu sinnvollen Produkten mit Milliarden von Schaltelementen aufzeigen soll. Einfache Modelle für die Schaltelemente ist ein weiteres Ziel der Darstellung, die möglichst anschaulich und ingenieurgerecht sein sollen. Dabei ist mir das Problem der Akzeptanz der Quantenmechanik und der Molekularbiologie in Ingenieurkreisen durchaus bewußt.
Am Anfang stehen die grundlegenden physikalischen Gesetze, die für die Elektronik wichtig sind: Dazu gehört eine kleine Einführung in die Informationstheorie, soweit sie für elektrische Mikrosysteme von Bedeutung ist. Dann werden die Möglichkeiten der Siliziumtechnologie beschrieben, zumal diese zur Zeit die wichtigste ist, das heißt den Hauptstrom darstellt. Anschließend wird die Bio- und Molekularelektronik gestreift, wobei unter anderem ein Vergleich zu den biologischen Nervensystemen versucht wird. Als ein völlig neues Konzept der Rechenmaschinen wird der Quantencomputer vorgestellt. Anschließend werden die Aspekte komplexer Systeme behandelt, wobei auch spezielle Architekturen, wie die der künstlichen neuronalen Netze, im Hinblick auf die Nanoelektronik behandelt werden. Ausgehend von den Schaltelementen über die Grundschaltungen geht es zu den Technologien, die bei der Nanoelektronik in der Diskussion sind. In den folgenden Kapiteln werden nacheinander die wichtigsten Schaltelemente der Nanoelektronik vorgestellt: die Resonanz-Tunnel-Dioden, die Ein-Elektron-Transistoren, Schalter mit Quantenpunkten, die supraleitenden Schaltelemente und die für die Nanoelektronik relevanten Komponenten aus der Photonik. Im zweit letzten Kapitel werden die Grenzen, die durch die Thermodynamik gesetzt werden, diskutiert, dazu gehört auch die Zuverlässigkeit. Eine Diskussion über die Grenzen der Nanoelektronik und ihre Ziele schließt die Ausführungen.
Das Buch ist auch in Englischer Sprache erschienen unter:
K.Goser,P.Glösekötter, J.Dienstuhl
Nanoelectronics and Nanosystems: From Transistors to Molecular and Quantum Devices
Springer Verlag 2004
ISBN 3-540-40443-0
Autor:
Karl Goser
Honorar
6.00 EUR
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