微电子学与纳米电子学

作为电子学的分支领域，微电子学和纳米电子学范畴的电子元件的典型标称尺寸分别为100至0.1微米（微电子学）和100纳米或更小（纳米电子学）。由于微芯片的密度显著提高，如今的先进电子设备具备了内存存储能力。通过减小场效应晶体管的尺寸，集成电路中可以容纳更多的元件，从而能打造重量轻、能耗低且功能更强大、能效更高的电子设备。  

根据摩尔定律，单个芯片上可以集成的晶体管数目每两年便会增加一倍。自1965做出该预测以来，半导体制造技术曾按照此速率不断发展，带动了整个行业的革新。然而如今电子元件尺寸缩小的脚步已经放缓，制造亚微米级电子元件的主要挑战在于晶体管栅极的设计，它控制了通道内的电流。电子元件越小，制造难度就越大。物理和量子效应会使材料性质发生从宏观到纳米尺度的改变，从而影响原子间的相互作用和量子力学性质。