Mecânica Quântica e Nanotecnologia.

Apresentação em tema: "Mecânica Quântica e Nanotecnologia."— Transcrição da apresentação:

1 Mecânica Quântica e Nanotecnologia

2 Resumo APLICAÇÕES (NANO)TECNOLÓGICAS Discos de gravação Magnética
Sensores Magnetoresistivos Cabeças de leitura Válvulas de spin Junções de Efeito Túnel BioSensores Memórias Flash Quantum Dots VISUALIZAÇÃO DE NANOESTRUTURAS Microscopio Electrónico de Transmissão Microscópio Electrónico de Varrimento Microscópio de Efeito Túnel Microscópiso de Força Atómica, Magnética e Electrostática

3 Memórias Flash

4 Física Quântica no IPod ??
IPod mini e IPod video IPod nano e IPod shuffle Gravação magnética em discos duros Tecnologia de memórias flash tipo NAND there are no moving parts making the iPod nano immune to skipping.

5 Memórias Flash Visão Geral:
Memória Não-Volátil, i.e. não necessita de energia para manter a informação armazenada (contrariamente às DRAM) Tipo específico de EEPROM ( Electrically Erasable Programable Read-Only Memory) Armazena a informação num conjunto de TRANSÍSTORES de gate variável (floating-gate), aos quais se dá o nome de células Tempo de acesso para leitura de dados é rápido (mas não tão rápido como as DRAM) Elevada resitência ao choque, pois não pussuí partes móveis Baixo custo

6 Transístores Primeiro transístor construído em 1947 por Shockley, Bardeen e Bratain da Bell Labs Ganharam prémio Nobel em 1956 Considerado (por muitos…) a maior invenção do século XX!

7 Transístores Dispositivo com três terminais Source, Drain e Gate
Possibilidade de controlar a corrente ou tensão entre dois dos seus terminais Apartir da aplicação de uma corrente ou tensão ao restante terminal Utilizam materiais SEMICONDUTORES Condutividade eléctrica situa-se entre a de um CONDUTOR e um ISOLADOR A transição entre um e outro estado pode ser controlada externamente

8 Métodos actuais de micro e nanofabricação
Transístores Coração dos Computadores Métodos actuais de micro e nanofabricação transístores por cm2 Tempos de comutação ~ 1 nanosegundo

9 Memórias Flash – Elemento Base
metal-oxide-semiconductor field-effect transistor Principal constituinte MOSFET Aplica-se uma tensão na gate Acumulam-se cargas entre a Source e o Drain Origina um canal de condução Gate Oxide Layer Source Drain Substrato Source e drain são regiões dopadas ( n ou p) e o substrato tem dopagem contrária

10 Memórias Flash NAND Semelhante ao MOSFET mas com duas gates : floating gate e control gate Electrões chegam a FG por Efeito Túnel Alteração do potencial mínimo para abertura do canal de condução FG isolada a toda a volta, electrões ficam presos Durante a leitura da informaçao, uma tensao é aplicada a CG ; potencial limiar da celula - controlado pelo FG. Source Drain Floating Gate Oxide Layer Substrato Control Gate

11 Memórias Flash NAND A presença de cargas em FG, determina se o canal conduz ou não! Armazena bits 1 ou 0, conforme passa ou não passa corrente Dois estados distinguíveis Durante a leitura da informaçao, uma tensao é aplicada a CG ; potencial limiar da celula - controlado pelo FG. Source Drain Floating Gate Oxide Layer Substrato Control Gate

12 Pontos Quânticos

13 Espectro de energias quantificado
Quantum Dots Pedro INESC-Porto Estrutura Semicondutora CdSe, GaAs Tipicamente dimensões ente 2 nm - 100nm dependendo do modos de fabrico Definido por Litografia Auto-organizados Confina o movimento dos electrões nas 3 direcções do espaço Ondas estacionárias E2 Espectro de energias quantificado E1

14 Quantum Dots Pedro Jorge @ INESC-Porto
Confinamento 3D está na origem de novos fenómenos fisicos Novas aplicações: óptica, medicina, armazenamento de informação Propriedades Ópticas são determinadas pelo tamanho do QD E2 E1 UV Visível Fluorescência Emissão de luz quando são excitados com radiação UV REF: Quantum Dot Corporation.

15 Quantum Dots - Vantagens
Pedro INESC-Porto Permitem a combinação com diferentes moléculas (funcionalização da superfície) QD Podem ser introduzidos no interior das células Grandes Pequenas Aplicação à detecção de células cancerígenas

16 Mais Aplicações Quantum Dots Computação Quântica Díodos laser
Biosensores Quantum Dots Amplificadores LEDs Células Fotovoltáicas

17 Visualização de Nanoestruturas