微電子與奈米電子
微電子和奈米電子是電子學的子領域，其中電子元件的標稱特徵尺寸大小在 100 到 0.1 微米之間（微電子）或 100 奈米或更小（奈米電子）。今日先進電子裝置的記憶體儲存能力，是透過大幅提高微晶片的密度來實現的。透過縮小場效晶体管的尺寸，集成電路中可以裝入更多的元件，從而使電子設備的功能更強大，能效更高，重量更輕，功耗更低。
根據摩爾定律，每兩年單一晶片上可以裝入的晶体管數量就會增加一倍。自 1965 年預測以來，半導體製造技術 一直保持著這樣的進步速度，並為產業帶來了革命性的變化。然而， 尺寸縮小的步伐正在放緩，製造亞微米範圍電子元件的關鍵挑戰是控制通道中電流的電晶體閘極的設計。電子元件越小，製造的挑戰就越大。物理和量子效應會改變材料從宏觀尺度到奈米尺度的特性，影響原子間的相互作用和量子機械特性。
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創新材料、奈米碳管、奈米氮化硼管、量子點和石墨烯添加劑的到來，推進了奈米技術和微技術的最小化。這些材料和其他新材料可以在最微小的尺度上以非凡的精度進行塑形和操控。新穎的技術可讓電子材料以精確的厚度沉積和分層，甚至可達到原子層級。薄膜半導體元件製造技術使用導電、半導體和絕緣材料，以高產量和極低的成本提供先進的功能。納米電子的現代製造方法包括圖形化 (光刻)、蝕刻、薄膜沉積和摻雜技術。
新興的研究領域著重於納米技術和量子機械效應的新方法。分子電子技術使用單分子作為電子元件，與大尺寸電極建立電氣接觸。自旋電子學或自旋傳輸電子學利用磁場和電場操控電子的自旋特性，產生自旋極化電流，提供比單獨使用電荷更高的資料傳輸速度、更大的儲存容量、記憶密度和處理能力。
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