I. Введение в нанотехнологию. Цели и задачи нанотехнологии. Основные понятия и определения. Перспективные наноматериалы и направления нанотехнологии. Основные требования к созданию объектов наноэлектроники.
II. Эпитаксия. Монокристаллические пленки. Гомо- и гетероэпитаксия. Основы теории зародышеобразования и роста эпитаксиальных пленок при их выращивании из газообразных фаз. Термодинамический и молекулярно-кинетический подходы. Особенности гетероэпитаксии.
III. Эпитаксиальные методы роста пленок. Методы жидкостной эпитаксии. Эпитаксия из газообразной фазы: метод химических реакций, газотранспортная эпитаксия. Конденсация из паровой фазы.
IV. Квантовый размерный эффект и низкоразмерные структуры.
4.1. Физические явления в низкоразмерных структурах. Квантовый размерный эффект. Баллистический транспорт носителей. Туннелирование носителей заряда. Спиновые эффекты.
4.2. Условия наблюдения размерных эффектов.
4.3. Низкоразмерные структуры.
4.3.1. Структуры с двумерным электронным газом.
4.3.1.1. Структуры с квантовым ограничением, создаваемым внешним электрическим полем.
4.3.1.1.a. Структуры металл/диэлектрик/полупроводник.
4.3.1.1.b. Структуры с расщепленным затвором.
4.3.1.2. Структуры с квантовым ограничением, создаваемым внутренним электрическим полем.
4.3.1.2.a. Сверхрешетки. Типы сверхрешеток: композиционные и легированные.
4.3.1.2.b. Квантовые ямы.
4.3.1.2.c. Модуляционно-легированные структуры.
4.3.1.2.d. Дельта-легированные структуры.
4.3.2. Структуры с одномерным электронным газом.
4.3.3. Структуры с нуль-мерным электронным газом.
V. Методы получения квантово-размерных структур.
5.1. Требования к технологии получения квантово-размерных структур на основе гетеропереходов (пленки). Химические аналоги. Близость постоянных решетки. Резкость гетерограницы.
5.2. Традиционные методы получения пленок. Химическое осаждение из газовой фазы. Газофазная эпитаксия из металлоорганических соединений. Молекулярно-лучевая эпитаксия. Электрохимическое осаждение.
5.3. Методы, основанные на использовании сканирующих зондов. Физические основы. Атомная инженерия. Зондовые методы создания структур.
5.4. Нанолитография. Электронно-лучевая литография. Зондовая нанолитография. Нанопечать. Сравнение нанолитографических методов.
5.5. Саморегулирующиеся процессы.
5.5.1. Самосборка.
5.5.2. Самоорганизация в объемных материалах. Получение коллоидных растворов полупроводников.
5.5.3. Самоорганизация квантовых точек и нитей при эпитаксии. Режимы роста гетероэпитаксиальных структур: Франка-ван дер Мерве, Фольмера-Вебера, Странского-Крастанова. Типы наноструктур, получаемых с использованием эффектов самоорганизации. Выращивание наноструктур на микроскопически упорядоченных фасетированных поверхностях. Выращивание трехмерных массивов когерентно напряженных островков в гетероэпитаксиальных рассогласованных системах. Выращивание поверхностных структур плоских упругих доменов. Выращивание наноструктур с периодической модуляцией состава в эпитаксиальных пленках твердых растворов полупроводников.
VI. Наноматериалы.
Углеродные наноматериалы (аллотропные модификации углерода, алмазные пленки, графен, нанотрубки, фуллерены). Пористый кремний. Пористый оксид алюминия. Молекулярные наноструктуры. Органические (полупроводниковые) молекулы. Супермолекулы. Биомолекулы.
VII. Методы исследования наноструктур и наноматериалов: дифракция медленных электронов, просвечивающая электронная микроскопия, автоэлектронная и автоионная микроскопия, зондовая микроскопия, дифракционный анализ, EXAFS-спектроскопия, спектральный анализ.
Контроль параметров наноструктур и наноматериалов. Примеры использования наноматериалов в изделиях электронной техники.