Микро және наноэлектроника

Өткенғасырда электрониканыңжетістіктері арқылы ғылым және техниканыңбарлық салалары қарқынды дамыды. Сондықтан, ХХ ғасыр электроника ғасыры деп аталады.

Микроэлектроника, наноэлектроника технологияларыныңмәнісін түсіндіру үшін, электрон техникасыныңдаму тарихына қысқаша тоқталуға туракеледі.

Адамзатқоғамыөзініңдаму кезеңінде материалдықжағдай арқылы тұрмыс дәрежесін дамыту үшінтабиғат құбылыстарын зерттеп, еңбек құралдарын жасап шығарды. Зерттелу нәтижелеріненкүрделі құралдар жасалынып, техникалар пайда болды. Техникалық құралдарданпайдаланып, табиғаттың түрлісырлары және заңдылықтары зерттелді. Ғылымныңдамуы арқасында техника дамыды да өз кезегіндетехниканыңдамуы ғылымныңөркендеуіне алып келді.

Қазіргі уақыттағылым техникасыз, техника ғылымсыздамуы мүмкін емес.Техниканың даму деңгейіжаратылыстану ғылымдарының әсіресе, физика ғылымының жетістіктерінебайланысты болады. Бүгінгіфизика жетістіктеріертеңгі техникадамуыныңнегізі ХІХ ғасыр аяғы мен өткенғасырдың бастапқы жылдарында термоэлектрондық эмиссия, фотоэлектрлік эффект құбылыстарыатомның құрылысы, оның сәулеленуі бойынша физик ғалымдардың теориялық, эксперименттік жұмыстарыныңнәтижелері негізінде 1905 жылы электр тербелістерінің детекторы, бірінші электрон аспап болған электрон лампа- диодтың конструкциясы жәнефотоэлемент жаратылды. 1907-1908 жылдарыәлсіз электртербелістерін күшейтуші электрон лампа-триод жаратылды.Сонымен электронтехникасыныңнегізісалынды.

Электронтехникасыныңпайда болып қалыптасуы және даму тарихы бойынша өткен ғасырды екікезеңге бөлуге болады.

Радиотехника, байланыс техникасы, электрон техникасы өзара бір-бірін толықтырыпрадиоэлектроникағылымын жарыққа шығарды. 1931 жылыоптикалық кескіндемені электр сигналдарына түрлендіріп беруші прибор- иконоскоп жасалынды. 1945 жылы телевидениепайда болды.

Екінші Дүние жүзіліксоғыс кезіндерадиолокацияжәнеавиация үшін вакуумдықэлектрон лампаларорнына электромагнит толқын ұзындыққтың сантиметрлік диапазонына (бірінші болып)алғаш рет кристалдық детекторларжаратылды.

1947-48 жылдарыэлектр сигналдарын күшейтіруші жартылай өткізгіштіматериалгерманийпластинкасы негізіндеэлектрон лампа -триодорнына транзисторістеп шығарылды. Кейіннен бұл жұмысқа Нобель сыйлығы берілді.

Кристал негізіндегідиоджәне транзисторлардың өлшемдері, массаларывакуумды электронаспаптарданәлдеқайда кіші, сонымен қатаршыдамдылығыөте жоғары болған.

Нәтижеде микроэлектроникағылымы пайда болды. (“микро”- СИ жүйесіндегі ұзындық өлшем бірлігі бір метрден миллионесекіші болған өлшем). Микроэлектроникағылымының міндеті өлшемдері, массалары өте кіші, шыдамдылығы жоғарыболған,кішіэлектр тогында істей алатын дискрет приборлар мененэлектрон құрылғыларды жарату.

Өткенғасырдың екінші жартысындамикроэлектрониканыңпайда болып, қалыптасуы, ғылым, техника, өнеркәсіп жәнеөндірістің барлық салаларыныңдамуына, жаңа инфармациондықтехнология, кибернетикапәндерініңтуылуына, ғарыштың игерілуіне себепші болды.Ғарыш кемесінің жерден көтерілу кезінде оның бортындағы 1 кг жүктіңсалмағыбірнеше жүз есе артып кетеді.Кемебортындағырадиоэлектронаппаратыныңталапқа сай жұмысорындауы үшін бірнеше миллион электронэлементтері керек болады. Ғарыш кемесініңжердің тарту күшін жеңіп, бірінші ғарыштық жылдамдықпенкөтерілуі үшін, олардың бортындағырадиоэлектрондықаппараттардыңмассасыназайтып, өлшемдерін кішірейту керек болады. Мысалы, бір электрон есептеу машинасына 108 сандағы дискрет элементтердіңкеректігін ескерсек, компьютердеқолданылатынәрбір электрон элементтің массасы 1г, көлемі 1 см3, бағасы 2 теңге екендігін есепке алыпбағаласақ, компьютердіңмассасы 100 т, көлемі 100 м3, бағасы 200 млн. теңгеболатыны анықталады.

Қазіргі уақыттаэлектрон есептеу машиналары, күрделітізбекті радиоэлектронаппараттармикроэлектрондыинтегралмикросхемаларнегізіндеістеп шығарылады.

Жаңа ғасырдаадамзат санасынананоэлектроника, нанотехнологиясөздерікең таралуда. Себебі, ғалымдардың пікірібойынша, наноэлектроникатехнологиясы келешекте адамзат қоғамыныңөте жоғарыдамуының негізі. Бұл технологияғылым және техниканыңбарлықсалаларының интенсивтідамуы арқылымемлекеттіңэкономикасына, саясатына, халықаралыққатынасынаәсерін тигізеді. Дамыған мелекеттерде нанотехнология бойыншаматериалдыққұндылықтаржарату үшін, үлкен мөлшерде ақша бөлініп жатыр. Мысалы, АҚШ мемлекеті нанотехнологияны зерттеу жұмыстарына2001жылы 422 млн, 2002 жылы600 млн. доллар қаражат бөлді. 2007-2015 жылдары Ресей мемлекеті160 млрд. Рубльқаражат бөлуді жоспарлап отыр.

АҚШ-тың ҰлттықҒылым Фондының есептеуі бойынша2015 жылынанотехнологиясынегізінде құны трилион долларболатынтауарлар істеп шығарылады. Нанометр (1 нм ) бір метрден миллиард есе кіші болған өлшем.

Микро әлемдегіқұбылыстарды зерттеу нәтижелерінегізінде пайда болғаннанотехнологияныңприборларыменен макроәлемніңзаңдылықтарыүйреніледі.

Қазіргі таңда мамандарнанотехнологиянегізіндекванттықкомпьютерлер, радиоэлектрондықаппараттар жарату жұмыстары алып барылуда.

«Baribar.kz-тің» Telegram-каналына жазыламыз!