纳米科学技术进展

纳米的基础物理研究，是介观物量、量子力学与混沌物理的交叉结合。它与现代计算机、微电子学与扫描隧道显微技术相结合，形成了纳米科学技术群。自本世纪90年代起，这门全新的科学技术群，广泛地在全世界范围内兴起，它不仅包括了纳生物学、纳电子学、纳机械学、纳地质学、纳天文学……，而且正以惊人的速度，向着一切科学技术领域渗透着。纳米学科的研究，不仅在研究对象的空间尺度上具有特殊性，而且还在对传统概念的革新中，表现出全新的观点与思维方式。纳米电子学的发展就说明了这一点。目前的半导体理论，即P-N结原理把电子视为微粒，它的有效范围只到亚微米尺度。作为微电子技术核心——集成电路——朝向超大规模发展的同时，微电子器件的尺寸在日益缩小。
     迟早会进入到一个新的阶段，到那时，经典电磁理论将不再适用，电子将不能再被视为微粒，在纳米尺度上，电子的表现即以波动性为主，纳电子学必须计入量子力学效应，这些效应表现为量子隧道效应、量子尺寸效应、特殊的伏安特性、特殊的磁性质等。纳电子学的任务就是研究纳米量子微粒的这些全新性质，在此基础上，设计、制作全新的量子电子器件与集成电路。人们预计，新型量子电子器件及全新集成电路的实现，将为第六代或第七代计算机设计、制造成功奠定基础。与此同时，超小尺寸量子电子器件也为物理基础理论的研究提供了微型实验室，使人们能对量子线、量子点、量子环以及量子点接触等超微结构的各种量子效应，如量子尺寸效应、量子隧道效应、量子相干性、量子波动性、电子反常输运及库仑阻塞等现象进成富有成效的研究。