纳米电子技术的发展与展望

时孝珍张亭

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摘要：代表着微电子学发展趋势的纳米电子技术现已成为科学技术发展的前沿，它的影响将会给新技术的研发和应用带来革命性突破。鉴于纳米电子技术的重要影响和作用，笔者认为纳米电子技术是颇为值得研究的课题。本文主要介绍纳米电子技术的发展和未来展望，旨在抛砖引玉，开启纳米电子技术的神秘大门。

关键词：纳米电子技术；发展状况；未来展望

引言

随着我国电子科学技术的迅速发展，纳米电子技术也引起了很多人的关注，纳米电子技术的应用价值渐渐的越来越广泛，纳米电子技术可以研制出功能奇特，性能优良的产品，也可以实现一种高效率的工作模式。但在我国的电子科学技术研究中，对纳米电子技术的研发比较浅显，而研发出新的纳米电子技术是很有必要的，它不仅能够改善人们的生活水平，也能推动我国电子科学技术的发展。

1纳米电子技术的概念和发展背景

1.1纳米电子技术的概念

在纳米科学和纳米技术中，纳米电子技术是一个新兴的学科，也是纳米科学和技术中比较重要的组成部分，它不仅是推动电子实业发展的重要前提，也是微电子学的发展方向。纳米电子技术更新技术的方法是研究纳米空间里的电子等微小物质，同时也推动了微电子的发展。而创新集成电路设计及制作的方法对于新兴电子技术的发展是十分重要的。部分先进的工程技术结合现代物理学产生了纳米电子技术，纳米技术的主要目的就是让人们可以对细微的原子等物质进行随意操作。

1.2纳米电子技术的发展背景

目前我国社会主义市场经济的发展十分迅速，这也加快了电子技术的发展脚步。而在电子技术方面的重大发明也改变了人们的生活和工作，使得集成电路的发展逐渐小型化。电子技术的产品大部分都要求成本最低化、体积最小化、稳定性强，这跟纳米电子技术慢慢发展过程中对电子技术的高要求是相驳的，也就直接阻碍了纳米电子技术的发展。

2纳米电子技术的优势与发展现状

2.1纳米电子技术的优势

究其应用范围，纳米电子技术已不断在各个领域施展其所拥有的魅力，目前出现的各种纳米电子产品，都以性能优良，功能独特成为材料运用上的一个突破，成为人们生活中的好帮手。在现今市场上，纳米材料主要有纳米硅材料、纳米半导体材料等等。其中，纳米硅材料是最符合社会科技要求的，具有相当的优势：

1）准确性高、能耗低、不易因环境的变化而变化。

2）成本价格在一定程度上降低。

3）反应速度很快，提高工作效率。

2.2纳米技术应用的发展现状

1）纳米电子材料的技术应用

在现阶段的发展过程中，我们所熟知的纳米材料的种类也相对较多。主要有纳米半导体材料、纳米硅材料等等，而在这些新兴的纳米材料中，硅材料的发展最具现实意义，同时也具有非常好的发展前景。再通过纳米硅材料与其他纳米材料的对比过程中可以发现，硅电子技术拥有以下几种特点：第一，纳米硅的制作成本相对较低，纳米硅材料在电子技术的不断发展过程中其研发的成本逐渐降低。第二，纳米硅的制作时间相对较短，在纳米硅材料中分子与分子之间的距离较小，在其发生反应的过程中速度十分的迅速，而且消耗的能量非常低，从而大大的提高了工作的效率。因此，在纳米电子技术的发展过程中，硅材料会以其独特的优势得到更好的发展。

2）纳米元件的应用

经过超大规模集成元件和集成元件这两个发展历程，纳米元件才得以问世，所以纳米元件集合了集成元件和超大规模集成元件的所有优点。电子元件必须在纳米尺寸的范围内是目前持续扩大的集成规模对电子元件尺寸的新要求，例如尺寸微乎其微的单电子晶体管，它单单一位电子信号里就有一位信息数据，这也打破了高效率的现代电子技术必然会损耗高能量的局面。

3）现代医学领域中纳米技术的应用

由于现阶段的纳米技术不断发展，纳米电子技术在医学领域也广泛的被应用。纳米电子技术主要被应用与细小部分的检测阶段，例如，通过普通显微镜无法观察到的细微物质，可以利用纳米技术对其进行观察。当然还可以将电化学的检测系统与纳米技术相融合，从而对一些物质的反应进行诊断。与此同时，在纳米电子技术的引用过程中可以在生物学以及一些微观的检测过程中发挥很大的空间。因此，在未来的发展过程中通过电子纳米技术的发展可以将医学发展带到一个新的发展领域。

3纳米电子技术发展的趋势

3.1忆阻器的发展趋势

忆阻器是一种记忆电阻，它是经过电阻器、电容器和电杆元件之后而形成的一种电子元件，它是一种模拟信号的方式通过对非线性的纳米元件而形成的一种纳米电子技术。它可以形成一种交叉的开关，而且，忆阻器的体积也相对较小，工作时的功率也相对较小，它不会受外界因素的影响。因此，在未来的发展过程中可以更好的代替硅芯片，可以为新一代的纳米电子技术的发展提供良好的保障。

3.2碳纳米管的发展趋势

碳纳米管是一种一维的纳米材料，整体重量轻和完美的六边形构成是它的特点，由于它具有这样的特点也导致了它异于一般导体优势：良好的力学性能（金刚石的强度却又有极大的柔韧度）；良好的导电性能；良好的传热性能；良好的光学性能和储氢性能。碳纳米管在纳米电子方面有着非常重要的用途，是场效应晶体管和单电子器件的一种具有发展前途的重要材料，以实现集成电路高速且耗能低的目标。

3.3纳米生物电子的发展趋势

纳米生物技术是纳米技术发展的过程中所有纳米技术的首要重点之一。纳米生物技术的主要观点就是结合纳米电子技术和生物技术将纳米电子技术领到新的发展空间。利用纳米生物技术的特点在纳米生物技术的发展过程中可以研制出纳米医用材料，在我国未来的医学领域纳米生物电子技术会因自身的特殊性质得到更好的发展，同时也会给医疗事业作出巨大的贡献。

3.4石墨烯的发展趋势

石墨烯是一种不仅非常薄，质地也非常坚硬的纳米材料，相比其他的导体，它在常温下的电子传播速度较快。而石墨烯因自身性质的特点在将来的发展进程中有着很重要的作用。构成石墨烯的成分也跟构成其他相似导体的成分不同，它们若是相互碰撞，不会消耗任何能量。因此在纳米电子技术发展过程中石墨烯的发展有着非常重要的作用。

3.5忆阻器的发展趋势

忆阻器顾名思义就是记忆电阻器，是继电阻器、电容器、电感元件之后的第四种电子元件。忆阻器是一种基于模拟信号的非线性动态纳米元件，可以构成交叉开关，且其材料可以与CMOS工艺兼容。忆阻器体积小、功率低、不受辐射影响，特别是用忆阻器实现的器件可兼有运算和存储功能，被认为是替代硅芯片、延续摩尔定律的有力竞争者。

3.6纳米硅薄膜的发展趋势

在我国目前的发展形势中，硅的产量相对较大，其发展形势也非常迅速。而且在一些半导体的电子器件中，大部分都是由硅制造的，而且在新兴的纳米产品中纳米硅薄膜的设计在整个技术领域占有十分重要的地位，与此同时，也为电子元件的发展奠定了基础。

结束语

综上所述，就我国目前的发展形势而言，纳米技术的发展已经取得了重要的进步。在这种新形势下，应该抓住发展的时机，采取优秀的技术改良措施，从而加强纳米技术在我国电子技术中的应用。特别是纳米器件中最基本的技术应用都是采用电气载流技术，这种研究方法通过其特有的技术在未来纳米电子产业中发挥着重要的作用。因此，在现阶段的改革过程中，应该在原有的基础上寻找更有效的发展手段，通过纳米电子技术的研究提高我国的综合国力。

参考文献：

[1]纳米电子技术未来发展展望[J].陈建.电子技术与软件工程.2017（06）

[2]现阶段纳米电子技术的实际情况及发展趋势[J].步铁征.城市建设理论研究（电子版）.2017（08）

[3]纳米电子技术的发展现状与研究展望[J].余稀，但涛.开封教育学院学报.2016（10）