Nanoelektroniikan

Nanoelektroniikka on elektroniikan ala, jossa komponenttien mitat ja ilmiöt ovat nanometrin mittakaavassa. Sen tavoitteena on tehdä elektroniikasta pienempää, nopeampaa ja energiatehokkaampaa sekä mahdollistaa uusia toimintoja, joita ei saavuteta perinteisessä mikroelektroniikassa.

Keskeisiä kohteita ovat nanokokoiset transistori- ja muistirakenteet sekä molekyyli- ja hiilipohjaiset materiaalit. Kvanttiset ilmiöt, kuten elektronien tunneli ja kvanttipisteiden käyttö, sekä spinin hallinta ovat tärkeitä. Tutkimuksessa keskitytään materiaaleihin kuten grafene, hiilinanoputket sekä 2D-materiaalit, sekä perinteiset piin ja III-V-ryhmämateriaalit.

Nanoelektroniikan tuotannossa käytetään sekä top-down-lithografiaa että bottom-up-itseorganisoitumista. Top-down-lithografia tuottaa pieniä piirikkeitä, kun taas bottom-up-tekniikat mahdollistavat rakenteita, joita ei muuten saavutettaisi. Sovelluksia ovat energiatehokkaammat prosessorit ja muistiratkaisujen kehittäminen, sensorit sekä biolääketieteelliset sovellukset. Lisäksi kvanttitekniikka ja spinnitekniikka tarjoavat pitkän aikavälin mahdollisuuksia. Haasteita ovat valmistuksen kustannukset, variabiliteetti, lämmöntuotto sekä yhteensopivuus nykyisten järjestelmien kanssa. Tutkimus on monitieteellistä, ja yhdistää fysiikkaa, materiaalitietettä, kemiaa ja elektroniikkaa.