Достоинства и недостатки.

Недостатки: повреждение быстрыми ионами структуры поверхности. Достоинства: 1) Универсальность по материалам мишени/ионов. При таких больших энергиях химическое взаимодействие не играет большой роли. Позволяет получить легирование, невозможное при диффузии в принципе. 2) Более низкая температура, более медленная диффузия. 3) Возможность легирования на малую глубину. 4) Возможность отказаться от масок/шаблонов за счет сканирования ионным пучком. 5) Возможность точной дозировки примеси.

Углеродные и родственные наноструктуры в наноэлектронике.

Углерод образует множество аллотропных форм (состоят из углерода, имеют разную структуру). Валентным является второй уровень. Когда углерод приходит в возбужденное состояние при связи с другими атомами (в том числе и с атомами углерода), s-электроны распариваются, и один из них оказывается на p-уровне. Однако, такое состояние неустойчиво, чтобы углерод мог в нем существовать, поэтому происходит гибридизация, или смешение s и p-состояний. При этом образуется специфическое гибридизованное состояние. В отличие от s-электронов, гибридизованный электрон находится достаточно близко к уровню Ферми, чтобы образовать хим. связи, но энергия ниже, чем у p-электронов. Гибридизации могут подвергаться все четыре электрона, тогда это называется sp³ гибридизация, могут подвергаться гибридизации три электрона, и оставаться один p электрон (sp²), либо могут оставаться два гибридизованных и два негибридизованных электрона (sp). Гибридизованные электроны образуют сильные связи, их называют сигма-связями. Негибридизованные электроны образуют более слабые пи-связи (значительно слабее). Возможность того, что два электрона находятся в разных видах связи объясняет многообразие аллотропных форм.

sp² позволяет образовывать гексагональные слои. Могут быть образованы объемные наноструктуры.

sp гибридизация образует линейные цепочки углерода с кратными связями. Проявляют ряд уникальных свойств, связаны связями Ван-дер-Ваальса.

Графит.

Связь оптических и электрических свойств. Электрически является полуметаллом. Электронная структура разделяется на зоны, но имеется перекрытие валентной зоны и зоны проводимости. Значительная часть валентных электронов находится в зоне проводимости, что позволяет иметь проводимость больше полупроводников, но меньше металлов.

В наноэлектронике графит интересен только как базовая структура для понимания других структур, которые могли бы быть применены.

Графен – первый перспективный материал. Представляет собой один плоский лист графита, не связанный с другими. Поскольку у него образуются оторванные связи, то его электронная структура изменяется, имеется представление о том, что он может иметь следующие свойства:

• Касание зоны проводимости и валентной зоны.

• Нулевая эффективная масса => высокая подвижность электронов и дырок. Электроны и дырки могут двигаться без траты энергии. Останется ли это свойство при возможности графена как п/п – неизвестно.

• Высокая теплопроводность.

• Высокая механическая прочность.

• Оптическая прозрачность. В силу тонкости материала.

Метод получения графена на сегодняшний день: очень тонкие слои механически вырываются из графита специальной клейкой лентой, которая используется в качестве подложки, с неё распыляют молекулы графена (сотни атомов).

Эксперименты проведены на природных структурах, основанных на sp² гибридизации. Первые из подобных структур, были фуллерены. Составленные многогранники происходят из формул Эйлера. Из-за вкраплений пятиугольных элементов возможны C₆₀,C₇₀.

Свойства и применение фуллеренов:

• Фуллериты – Ван-дер-Ваальсовы кристаллы.

• Полупроводник, E_g = 1,5 эВ.

• Нелинейные оптические свойства.

• Фоторезист.

• ВТСП-соединения (высокотемпературные сверхпроводящие)