Разработка наноэлектромеханических структур на основе сегнетоэлектрических пленок

Создание наноэлектромеханического компьютера станет возможным при снижении размеров элементов, нанокоммутаторов, до значений меньших 30-10 нм и межэлектродных зазоров до 10 нм и менее. Этот параметр является определяющим для достижения гигагерцовых частот функционирования логических МЭМС устройств. Наряду с созданием логических схем наноэлектромеханика может найти широкое применение при построении устройств для прецизионного манипулирования объектами с нанометровыми размерами. Базовым элементом наноэлектромеханических структур является электромеханический преобразователь энергии, который определяет параметры указанных структур и прежде всего их быстродействие. Основным фактором таких преобразователей является протяженность рабочего зазора, d z . С его уменьшением увеличивается энергоемкость и быстродействие электромеханических преобразователей энергии. Использование при осуществлении электромеханического преобразования энергии нанометровых зазоров вблизи поверхности сегнетоэлектрика, дает возможность увеличить удельную энергоемкость. Отличительным моментом новых электромеханических преобразователей энергии является конструкции кристаллических тонких пленок сегнетоэлектрических материалов с высоким значением диэлектрической проницаемости – более 1000. Целью проекта является разработка физико-технических принципов создания нового элемента нано-микроэлектромеханики: металл – сегнетоэлектрик – нанозазор – подвижный электрод как высокоэнергоемкого электромеханического преобразователя энергии. Целью проекта является также разработка технологии изготовления указанного элемента как элемента MEMS-структур на основе технологий современной микроэлектроники. Предполагается создать методами технологии микроэлектроники новые, не имеющие мировых аналогов, электромеханические преобразователи энергии, обладающие плотностью энергии электрического поля вблизи поверхности подвижного электрода до 10 10 Дж/м 3 , обеспечивающие развитие предельно высоких сил, действующих на этот электрод, до 10 8 N/м 2 . Это дает возможность осуществлять коммутацию сигналов, включая оптические сигналы, за нано-пикосекундные времена. Будут исследованы гистерезисные явления, установлены их минимальные масштабы, будет установлена физическая природа возможности осуществления безгистерезисных электромеханических процессов.