Benemerita Universidad Autónoma de Puebla


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La Electrónica y Fotónica a Escala Nanométrica entre Semiconductores y Arreglos Moleculares:
MOLETRONICA


Alfred F.K. Zehe
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, México
azehe@puebla.megared.net.mx




Der Beginn aller Wissenschaften ist das Erstaunen,
dass die Dinge sind, wie sie sind

El inicio de todas las ciencias es el asombro,
que las cosas son como son

Aristoteles




Abreviaciones usadas en el texto 3

1. Introducción 6
2. La microelectrónica convencional 13

2.1. Desenvolvimiento de la microelectrónica 13
2.2 Tecnologías avanzadas en la microelectrónica 16
2.2.1 Estructuración vertical y lateral 16
2.2.2 Metrología en microsistemas 20
2.3 Límites de escalabilidad 23
2.3.1 No-equilibrio electrónico, transporte balístico, y campo de ruptura 23
2.3.2 Electromigración, '
voiding' y 'hillocking' 25
2.4 Otros fenómenos físicos útiles en la microelectrónica 27
2.4.1 Control de flujo electrónico por campos magnéticos: Spintronics 27
2.4.2 Arquitectura tres-dimensional (
vertical microcircuits) 29

3. Estructuras nanométricas sólidas ¸ Dispositivos electrónico-cuánticos 30

3.1 Cuantización en estructuras sólidas 30
3.2 Pozos cuánticos y superredes 31
3.3 Transistor de un solo electrón (
SET) 35
3.4 Alambres nanométricos 38
3.5 Puntos cuánticos 39
3.5.1 Estados energéticos en 'átomos artificiales' 40
3.5.2 Dispositivos en base a puntos cuánticos 42
3.6 Tecnologías avanzadas de la nanoelectrónica 42
3.6.1 Estructuración por haz electrónico, iónico y atómico 44
3.6.2 Sistemas nano-electro-mecánicos (
NEMS) 45
3.7 Metrología en nanosistemas 45


4. Electrónica a escala molecular (Moletrónica) 47

4.1 Complejos moleculares conjugados con transferencia de carga (
CT) 49
4.1.1 Conductores lineales con transferencia de carga 49
4.1.2 Nanotubitos y nano-columnas 'gallito' (
'shuttlecock') de fullerenes 51
4.2 Switch molecular 53
4.2.1 Quiralidad como principio de switcheo (switch dipolar) 54
4.2.2 Switcheo por reorganización molecular 55
4.3 Transistor molecular (
single-molecule transistor) 57
4.3.1 Transistor de un solo átomo 57
4.3.2 Nanotubitos de carbono en arreglo de transistor (
CNFET's) 59
4.3.2.1 Celdas de Memorias 60
4.5 Nanoelectrónica biomolecular 61
4.6 Física e ingeniería biomédica 63
4.7 Tecnologías en la electrónica molecular 64

5. Computación cuántica 68

5.1 Superposición y enredado de estados cuánticos 69
5.2 Manipulación de información cuántica 71
5.2.1 Resonancia magnética (
NMR y EPR) 71
5.2.2 Óptica cuántica y trampa de iones 73
5.2.3 Fullerenes como trampas para átomos paramagnéticos 75
5.2.4 Puntos cuánticos en semiconductores 76
5.2.5 Átomos entrapados en resonadores ópticos 77
5.2.6 Otros sistemas cuánticos 77
5.2.7 Computadoras ADN 79


6. Conclusiones 82


Literatura de Lectura 84

Indice de Autores en Referencias del Texto 89

Anexos 90




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