Mikroelektronika a nanoelektronika

Podle Moorova zákona se počet tranzistorů, které lze umístit na jeden čip, zdvojnásobí každé dva roky. Od roku 1965, kdy byl tento předpoklad vysloven, si technologie výroby polovodičů toto tempo vývoje udržely a způsobily v tomto odvětví revoluci. Nicméně, tempo zmenšování rozměrů se zpomaluje a klíčovou výzvou při výrobě elektronických součástek v submikrometrovém rozsahu je konstrukce hradla tranzistoru, které řídí tok proudu v kanálu. Čím menší jsou elektronické součástky, tím náročnější je jejich výroba. Fyzikální a kvantové efekty mění vlastnosti materiálů z makrorozměru na nanorozměr, ovlivňují meziatomové interakce a kvantově mechanické vlastnosti.

Příchod inovativních materiálů, uhlíkových nanotrubiček, nanotrubiček nitridu bóru, kvantových teček a grafenových příměsí, pokročil v minimalizaci nanotechnologií a mikrotechnologií. Tyto a další nové materiály lze tvarovat a manipulovat s mimořádnou přesností v nejmenších měřítkách. Nové technologie umožňují nanášení a vrstvení elektronických materiálů s přesnou tloušťkou až na atomární úroveň. Technologie výroby tenkovrstvých polovodičových zařízení využívá vodivé, polovodičové a izolační materiály, které poskytují pokročilé možnosti při velkých objemech a velmi nízkých nákladech. Moderní výrobní metody pro nanoelektroniku zahrnují patterning (litografie), leptání, nanášení tenkých vrstev a techniky dopování.

Nové oblasti výzkumu se zaměřují na nové přístupy v nanotechnologiích a kvantově mechanické efekty. Molekulární elektronika využívá jednotlivé molekuly jako elektronické součástky k navázání elektrického kontaktu s elektrodami velkých rozměrů. Spintronika neboli elektronika se spinovým přenosem manipuluje se spinovou vlastností elektronů pomocí magnetických a elektrických polí, což vede ke vzniku spinově polarizovaného proudu, který zajišťuje vyšší rychlost přenosu dat a větší úložnou kapacitu, hustotu paměti a výpočetní výkon, než je možné pouze pomocí elektrického náboje.