Nanoelektronikai eszközök és rendszerek fizikai realizálhatósági feltételei
Title in English
Physical Realizability Criteria for Nanoelectronic Devices and System
Panel
Informatics and Electrical Engineering
Department or equivalent
Faculty of Information Technology and Bionics (Pázmány Péter Catholic University)
Starting date
2002-01-01
Closing date
2005-12-31
Funding (in million HUF)
10.437
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Nanoelektronikai eszközök és rendszerek fizikai realizálhatóságának feltételei
38345
Rövid összefoglaló
Molekulákból (i), nano-mágnesekből (ii) illetve fém nano-részecskékből (iii) felépített cella-struktúrák elektromágneses térben mutatott dinamikáját modellezzük. A modellek leírják a (i) Coulomb erővel csatolt, optikai úton pumpált, és elektromos jellel gerjesztett kétállapotú molekulákból álló rácsok; (ii) mágneses erővel csatolt single-domain nano-mágnesek, mint kétállapotú kapcsolók; valamint (iii) felületi plazmon rezononcia (SPR) jelenségét is mutató, csatolt fém nano-részecskék dinamikáját. A modellek hierarchiája lehetővé teszi, hogy az (i), (ii) és (iii) csoporton belüli elemekből integrált rács-szerkezetek dinamikáját is szimuláljuk.
Megmutattuk, hogy az (i) és a (ii) nanoáramkör-osztály alkalmas logikai rendszerek építésére, megadtuk a megvalósíthatóság feltételeit és korlátait.
A (iii) nanoáramkör-osztály három aspektusát vizsgáltuk. Fém nanorészecskék, mint nanoantennák sugárzási (adó és vétel üzemmódú) tulajdonságait modelleztük, majd tervezési módszert adtunk infravörös és THz-es nanoantennák méretezésére. Vizsgáltuk a fém nanorészecske-szigetelő-fém nanorészecske (MIM, metal nanoparticle – insulator – metal nanoparticle) szerkezeteket. Az MIM-ben fellépő alagút effektust nagysebességű és mikroelektronikai áramkörre integráltható szenzor üzemmódban vizsgáltuk, és javaslatot tettünk multispektrális szenzorok építésére.
Results in English
Physical Relizability Criteria of Nanoelectronic Devices and Systems
Summary
Dynamic models for three classes of nanostructures are presented. Models of the cellular architecture of nanocircuits composed of (i) molecules, (ii) nanomagnets, and (iii) metal nanoparticles pumped by electromagnetic radiation are given. The circuit models describe the dynamics of arrays composed of (i) Coulomb-coupled, optically pumped and electrically excited two-state molecules; (ii) magnetically coupled single-domain nanomagnets as two-state switches; (iii) metal nanoparticles including their surface plasmon resonance (SPR) dynamics as well. The hierarchy of the models developed give us the possibility to simulate large integrated arrays composed of type (i), (ii), or type (iii) of the nanoelements.
Digital nanocircuit realizability criteria have been given for arrays of class (i) and also for class (ii).
Three aspects of nanocircuit class (iii) are studied. We give models for the radiation characteristics (transmitter and receiver) of metal nanoparticles as “nanoantennas”, and design rules for infrared and THz nanoantennas are presented. We study the metal-insulator-metal (MIM) nanostructures as well. Tunnel effect in the MIM structures has been analyzed, and a proposal for multispectral infrared sensors is presented.
Árpád I. Csurgay, Wolfgang Porod, Balázs Rakos: Signal Processing by Pulse-Driven Molecular Arrays, Int. J. Circ. Theor. Appl., 31, 67-82 (2003), 2003
G. Csaba, W. Porod, and A. I. Csurgay: A computing architecture composed of field-coupled single-domain nanomagnets clocked by magnetic fields, Int. J. Circ. Theor. Appl., 31, 67-82 (2003), 2003
G. Csaba, P. Lugli, A. Csurgay and W. Porod: Simulation of Power Gain and Dissipation in Field-Coupled Nanomagnets, Journal of Computational Electronics, 2004
Árpád Csurgay,Wolfgang Porod: Surface plasmon waves in nanoelectronic circuits, Int.J.Circ.Theor.Appl. 32 : 339 – 361, (2004), 2004
Gábor Matyi: Nanoantennas for Uncooled, Double-Band, CMOS Compatible, High Speed Infrared Sensors, Int.J.Circ.Theor.Appl. 32 : 425 – 430, (2004), 2004
W. Porod, F. Werblin, L. O. Chua, T. Roska, Á. Rodriguez-Vasquez, B. Roska, P. Fay, G. Bernstein, Y-F. Huang, Á. I. Csurgay: Bio-Inspired Nano-Sensor-Enhanced CNN Visual Computer, Annals of the New York Academy of Sciences (2004),, 2004
Barnabás Hegyi, Árpád Csurgay,Wolfgang Porod: Computer Simulations on the DC I-V cherecteristics of metal-insulator-metal MIM diodes with double insulator layer, IWCE Int. Workshop on Computational Electronics, 2006
Gábor Matyi, Árpád Csurgay,Wolfgang Porod: Nanoantenna Design for THz-Band Rectification, IWCE Int. Workshop on Computational Electronics, 2006
Csurgay Árpád: Áramkörelmélet a nanoelektronikában, Magyar Tudomány, 2003/9, 55 - 66, 2003
