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迄今為止，作為電子元器件只利用了電子波粒二象性的粒子性，其次，各種傳統(tǒng)電子元器件都是通過(guò)控制電子數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理的。現(xiàn)有的硅和砷化鎵器件無(wú)論怎樣改進(jìn)，其響應(yīng)速度最高只能達(dá)到
，功耗最低只能降低到1μW。利用電子的量子效應(yīng)原理制 作的器件稱為量子器件、納米器件或單電子晶體管。在量子器件中，只要控制一個(gè)電子的行為即可完成特定的功能，即量子器件不單純通過(guò)控制電子數(shù)目的多少，主要是通過(guò)控制電子波動(dòng)的相位來(lái)實(shí)現(xiàn)某種功能的。因此，量子器件具有更高的響應(yīng)速度和更低的功耗，從根本上解決日益嚴(yán)重的功耗問(wèn)題。由于器件尺度為納米級(jí)，集成度大幅度提高，同時(shí)還具有器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，有理由相信納米電子學(xué)的發(fā)展，必將在電子學(xué)領(lǐng)域中引起一次新的電子技術(shù)革命，從而把電子工業(yè)技術(shù)推向一個(gè)更高的發(fā)展階段。
要實(shí)現(xiàn)量子效應(yīng)，在工藝上要實(shí)施制作厚度和寬度都只有幾到幾十納米的微小導(dǎo)電區(qū)域(稱為勢(shì)阱），這樣，當(dāng)電子被關(guān)閉在此納米導(dǎo)電區(qū)域中時(shí)，才有可能產(chǎn)生量子效應(yīng)，這也是制作量子器件的關(guān)鍵所在。如果制作若干納米級(jí)導(dǎo)電區(qū)域且導(dǎo)電區(qū)域之間形成薄薄的勢(shì)壘區(qū)，由于電子的波動(dòng)性質(zhì)，可以從某勢(shì)阱穿越勢(shì)壘進(jìn)人另一勢(shì)阱，這就是量子燧道效應(yīng)。勢(shì)阱中形成電子能級(jí)，當(dāng)電子受激發(fā)時(shí)，將從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，而當(dāng)電子從高能級(jí)向低能級(jí)弛豫時(shí)，會(huì)發(fā)射出一定顏色的光。這樣一些量子效應(yīng)在納米技術(shù)中將得到有效的應(yīng)用。制作量子勢(shì)阱的方法有分子束外延(MBE）、原子層外延(ALE）、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積和有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積等方法。
所以，納米技術(shù)是指在0.1-100nm尺度空間內(nèi)，研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的高新技術(shù)學(xué)科。它的最終目標(biāo)是人類能按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子，制造具有特定功能的產(chǎn)品，它包括納米電子學(xué)、納米物理學(xué)、納米材料學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米制 造學(xué)、納米生物學(xué)、納米顯微學(xué)和納米計(jì)量學(xué)等。它是在現(xiàn)代物理學(xué)與先進(jìn)工程技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上誕生的，是一門基礎(chǔ)研究與應(yīng)用探索緊密聯(lián)系的新型科學(xué)技術(shù)。
