На современном уровне развития научно-технического прогресса характерной особенностью является появление большого количества новых научных направлений. Одним из этих направлений является микроэлектроника, которая возникла как одна из прикладных областей физики. В последние годы микроэлектроника начинает преобразовываться в наноэлектронику.
Микро- и наноэлектроника имеют общую основу – электронику.
Согласно определению, электроникой называется наука, изучающая взаимодействие электронов с электромагнитными полями и методов создания электронных приборов и устройств, которые применяются для обработки, хранения и передачи информации.
Электроника как самостоятельное направление появилась в начале двадцатого столетия. На её основе были разработаны разнообразные электровакуумные приборы, среди которых были и электронные лампы.
Начиная с 50-х годов ХХ века, начинает активно развиваться твердотельная электроника, главным образом, полупроводниковая.
В 60-х гг. двадцатого века появилась микроэлектроника. Её зарождение обусловлено усложнением функционирования и увеличение масштабов применения электротехнических приборов.
Основу электронной базы микротехнологий составляют интегральные схемы, выполняющие функции блоков и узлов электронной аппаратуры.
В настоящее время проводятся разработки с целью создания интегральных схем, имеющих размеры, которые измеряются нанометрами. Таким образом, наметилась тенденция перехода от микротехнологий к нанотехнологиям.
Микротехнология представляет собой процесс изготовления структур, размеры которых равны микрону или менее.
Микротехнологические процессы происходят в определённой последовательности. Отдельные приёмы, такие как травление и литография, известны ещё с давних времён.
Из производства оптических стёкол была заимствована технология полирования. Технология вакуумной техники и электрохимического осаждения была известна ещё с девятнадцатого столетия.
При производстве микротехнологических устройств сменяют друг друга процессы травления и нанесения тонкого слоя. Такие устройства внешне напоминают стопки двухмерных структур, выполненные из различных материалов. Также используются операции для модификации поверхностей (отжиг, легирование, окисление и др.).
В последние годы активно развивается молекулярно-инженерные технологические процессы, что способствует переходу от микроуровня к наноуровню развития технологий.
Нанотехнологии представляют собой совокупность методов и приёмов, которые предоставляют возможность контролируемым образом разрабатывать и видоизменять объекты, размер компонентов которых менее 100 нм, имеющие абсолютно новые свойства и позволяющие проводить их интеграцию в чётко работающие системы большего масштаба.
Нанотехнология требует от специалистов навыки работы с таким объектами с целью создания крупных технологических систем, имеющих принципиально иную структурную организацию. В связи с новейшими тенденциями развития технологий появляются и распространяются такие термины, как наноинженерия, нанообъекты, нанонаука, нанотехнологии.
Датой зарождения нанотехнологии принято считать 29 декабря 1959 года. В это период профессор Калифорнийского технологического института Ричард Фейнман в своём докладе отметил возможность контроля и управления материалами на микроскопическом уровне. Он предположил, что можно механически передвигать одиночные атомы с помощью манипулятора необходимых размеров, по крайней мере, данный процесс не противоречит известным к настоящему времени физическим законам.
В своём выступлении он подчёркивал, что речь не идёт о простом уменьшении масштабов технологических структур. В первую очередь ценным является возможность размещения большого количества информации на устройстве, которое имеет очень небольшие размеры. Согласно убеждениям профессора, это достижимо посредством уменьшения обычных размеров в 25000 раз, при этом не теряя разрешения. Всю мировую совокупность книг, по мнению Р. Фейнмана, можно будет уместить в одну небольшую брошюру.
Сейчас использование нанотехнологий осуществляется для создания лекарственных препаратов, топливных систем, защитных и светопоглощающих покрытий, медицинского и научного оборудования. В настоящее время в дизельное топливо добавляют нанопримеси, содержащие оксид церия. Это даёт возможность увеличить КПД двигателя, а также снижает загрязнённость выхлопными газами.
Важнейшими направлениями использования нанотехнологий следует считать:
Существуют два ключа к нанотехнологиям: