Молекулярные функциональные устройства

Молекулярная электроника— это раздел электроники, решаю­щий комплекс физических, химических, схемотехнических и тех­нологических проблем с целью создания микроминиатюрной элек­тронной аппаратуры путем использования различных эффектов и физических явлений в молекулах твердого тела.

При создании электронных схем особые требования предъявля­ются к чистоте материала и внутреннему строению его кристалли­ческой решетки, так как даже малейшие примеси и изменения в строении кристаллической решетки оказывают значительное вли­яние на физико-электрические параметры материала.

Электронные схемы подобно интегральным микросхемам по­лучают созданием внутри кристалла локальных неоднороднос-тей, позволяющих осуществлять необходимое управление пото­ком объемных зарядов с помощью электрических или магнит­ных полей.

Технология изготовления молекулярных функциональных ус­тройств имеет много общего с технологией изготовления полу­проводниковых интегральных схем. Несмотря на то что в основе создания молекулярных функциональных устройств лежат те же физические явления, что и в основе создания интегральных схем, функции их намного разнообразнее. Отличие состоит в том, что в молекулярных устройствах нельзя отождествлять от­дельные структурные области с элементами радиосхемы; эти ус­тройства оцениваются только в целом по выполняемым ими функ­циям.

На рис. 3.14,'а приведена электрическая принципиальная схе­ма однополупериодного выпрямителя, а на рис. 3.14, б — элект­ронное устройство, выполняющее функции выпрямителя. Устрой­ство представляет собой монолитный кристалл, состоящий из трех областей (доменов) с разными электронными уровнями. Области соприкасаются по всей соприкасаются по всей поверхности раздела.

Первая область 1 —резистивная, к ней подведено напряжение переменного тока, ко­торый, протекая по этому домену, разогревает его. Тепло, выде­лившееся в первом домене, проходит через средний домен 2, яв­ляющийся хорошим проводником тепла и изолятором в цепи пе­ременного тока, и поступает в термоэлектрический домен 3, в котором тепловая энергия превращается в электрическую. На вы­ходе домена 3 (между выходными зажимами) действует постоян­ное напряжение, равное 9 В.

Создание принципиально новых устройств хранения и перера­ботки информации на цилиндрических доменах (запоминающих устройствах большой емкости, логических и переключающих уст­ройствах) является очередным этапом в развитии вычислитель­ной техники. В настоящее время разработаны функциональные при­боры на основе пьезоэффекта, служащие для стабилизации час­тоты, задержки электрического сигнала на определенный отрезок времени и усиления высокочастотных колебаний.

Внедрение прозрачных магнитных кристаллов нового класса позволяет создавать устройства управления различного назначе­ния. Эти устройства могут вытеснить существующие аналоги элек­тронных, электрооптических, акустических и других приборов.

Таким образом, один функциональный блок, созданный в еди­ном монолите твердого тела, может осуществлять преобразование сложных функций, заменяя собой целую схему, составленную из дискретных, активных и пассивных элементов.