探析納米電子技術的關鍵技術及其發展前景

納米電子技術是納米技術與電子技術相結合的產物，其發展將極大地推動微電子技術的發展。本文在介紹納米電子技術的基礎上，通過對納米電子技術的應用現狀及關鍵技術的闡述，論述了這一技術在現代科技領域中有著良好的發展前景。

隨著科學技術的進一步發展，微電子在人們日常生活工作中的應用愈加廣泛，微電子產品的核心便是芯片，而隨著IC設計與半導體加工工藝技術水平的不斷提高，電子元件的尺寸越來越小，集成電路的規模越來越大，其復雜程度也越來越高，對半導體芯片的尺寸、性能及穩定性等有了更高的要求，如何生產出尺寸更小、功耗更低、性能穩定性更好的半導體芯片成為微電子技術發展的瓶頸。與此同時，納米技術的飛速發展及其在各個領域內的應用，為微電子技術的突破性發展提供了機遇和條件。

納米電子技術

納米（nanometer）是一個長度計量單位，一納米等于10億分之一米，納米技術是指在納米空間內，通過特定的技術設計，實現原子或分子在納米例子表面的排列組成，從而制造出具有特定性能的材料或器件的一門高新技術。納米微粒的獨特結構能使其產生小尺寸、宏觀量子隧道、量子尺寸等多種效應，其材料表現出光、電、熱、反射、吸收及生物活性等許多特殊的功能，作為介質擴散氣體的速度極快，顆粒與生物細胞的物化作用很強，能很容易進入細胞內，且在使用時用量小、附加值極高，能夠賦予材料意想不到的高性能。近年來，隨著納米材料和納米技術的發展，其在各個領域內都有了較為廣泛的應用。而隨著微電子技術的發展，電子元件的尺寸不斷縮小，集成電路的集成程度要求也越來越高，為了生產出能夠適應電子元件及集成電路發展要求的半導體芯片，有著諸多特殊功能的納米技術開始被應用于電子領域，納米電子技術由此而生。

納米電子技術是納米技術與電子技術相結合的產物，它是在微電子產業發展較為成熟的條件下產生的，從某種意義上來說，納米電子學是微電子學繼續向更微小的世界的延伸。

納米電子技術是以納米粒子的量子效應為理論基礎建立并發展起來的，也即是當電子元件的尺寸小到納米量級時，其加工技術、運行機理等都與微電子器件有了極大差異，采用納米技術研制出來的分子器件，不僅能夠克服半導體加工工藝中的存在的問題和困難，與基于硅集成電路上的器件相比，其在傳感、靈敏度、集成度等多方面都有更好的性能。

納米電子技術應用現狀

納米電子技術雖然興起的較晚，但其發展極為迅速，經過近些年來的發展，已經取得了一定的成果，當前，這些成果集中體現在納米電子材料和納米電子元件的應用上，同時這一技術在現代醫學中也有了較為廣泛的應用。

1. 納米電子材料

當前常見的納米電子材料有納米半導體陶瓷材料、納米硅材料和納米硅薄膜，其中基于納米技術的硅電子材料一起能耗低、運行時間短、反應速度快及運行可靠穩定，受外界環境影響小的優點，較為完美地契合了現代社會對電子技術的發展需求，與同等材料相比有著絕對的技術優勢，且隨著科研技術的進一步發展，其成本也有所降低，在電子領域內的應用前景十分廣闊。

2. 納米電子元件

納米電子元件是在集成元件和超大規模集成元件的發展基礎上開發研制出來的，當前利用納米電子學已經研制成功了包括單電子晶體管、納米發光二極管及超微磁場探測器等在內的各種納米器件。

3. 納米電子技術在現代醫學中的應用

電子學的發展離不開包括生物學在內的基礎學科的貢獻，而現代電子科技產品在基礎學科中的應用，也推動了基礎學科的發展。隨著納米技術的發展，納米電子技術也被廣泛地應用在醫學領域中，彩色多普超聲診斷儀、伽馬刀、磁共振成像（MRI）等高科技醫學產品的問世及應用，都極大地推動了現代醫學的發展。而應用了納米技術的電子學與生物醫學的結合將會把人們對于微小生物體的研究帶入到一個全新的階段。

納米電子技術發展前景

1. 碳納米管

碳納米管是由石墨碳原子層卷曲而成的，其自身的拓撲機構及極好的機械強度和導電性，使其在光學、機械性能和電子特性上都有著明顯的優勢，應用碳納米管可以推動單電子器件和納米量子器件的研究和開發應用，其本身也是當前世界科學領域內研究的重點。

2. 納米硅薄膜

硅在當前的半導體器件中的應用十分廣泛，目前世界上的半導體器件有95%以上都是由硅做成的，納米硅薄膜的工藝程序與硅器件及集成電路是相容的，其發展將為量子功能的進一步研制提供基礎，并推動納米電子技術向更高層次的發展。

3. 納米生物電子

將納米技術、電子技術與生物芯片相融合，其研制出的最大成果是納米機器人，這種基于納米電子技術的機器人能夠進入到人體的血管中，成為人體內的清潔器，清除體內對人體有害的物質，保證人體新陳代謝，為人體健康提供了更高的保障。

結 語

納米電子技術在先進工程技術和現代物理學結合的基礎上，基于納米粒子的量子效應誕生并發展起來的，其研究將能從根本上推動微電子技術突破發展瓶頸，在現代科技設備不斷追求體積縮小、運算更快的當前，這一技術被相關領域內的諸多專家視為是下一代科技實現突破性發展的關鍵技術，對其研究的水平也將成為一個國家技術水平的展現。

（作者單位：深圳市航通智能技術股份有限公司）