3、纳米技术设备考量与容错计算探索

纳米技术设备考量与容错计算探索

纳米尺度技术中的设备

在纳米尺度技术领域，碳纳米管吸引了众多物理学家、设备工程师和电路设计师的关注。研究人员已着手挖掘这些纳米设备的潜力，并尝试将基于碳纳米管的晶体管应用于下一代集成电路设计中。尽管目前对这些设备的理解仍需深入，且部分理论工作尚未在实验中得到验证，但碳纳米管展现出了巨大的应用前景。

与其他处于发展初期的设备一样，碳纳米管场效应晶体管（CNFETs）的可靠生产是一个亟待解决的问题。要使CNFETs的性能达到现代硅金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFETs）的水平，还需要大量的研究工作。不过，碳纳米管凭借其超小的尺寸、可靠且高的载流能力以及强大的机械性能，在全球范围内探索的各种非硅革命性设备中脱颖而出。

除了碳纳米管，其他分子设备也逐渐受到关注。最简单的分子电子组件，即两个金属电极之间的一个分子，已被多个研究小组证实具有多种电荷传输行为，包括传导间隙、库仑阻塞、电流整流、双稳态开关、负微分电阻（NDR）和近藤共振等。

在分子电子设备中，分子的选择对金属 - 分子 - 金属结的操作起着关键作用。同时，由于实验和理论分析之间的一致性有限，分子与电极之间的界面也受到了越来越多的关注。这表明，替代电极材料可能会导致独特的电荷传输现象。例如，自组装有机单分子层在硅上可实现电流整流。最近的研究还发现，苯乙烯和2,2,6,6 - 四甲基 - 1 - 哌啶氧基（TEMPO）在连接金属（Au）和硅时表现出NDR效应。

这种NDR效应可用于多种应用，其中最常见的是降低动态随机存取存储器（DRAM）的刷新速率。通过在电路中使用具有NDR效应的设备，可以在Si MOSFETs漏电时补充输出节点丢失的电荷，从而减少总功耗