诺贝尔奖获得者美国物理学家理查德·费曼早在1959年就指出了纳米科技的重要意义，而纳电子学（也常被称为“纳米电子学”）则是纳米科技的重要分支之一。美国Intel公司已于2007年发布了45纳米线宽的制程高端处理器，这虽然在技术路线和器件工作原理上仍然是传统微电子技术的延续，但也预示着在不久的将来我们会真正地迎来纳电子时代。因此，在大学本科和研究生教学中开设纳电子学方面的专业课程对促进我国纳电子学的发展和提高我国在这一热点研究领域的国际竞争力是非常必要的。

在译者三人从事与纳米科技和纳电子学相关的教学和科研工作中，始终感觉到对于这样的一门新兴学科要找到一本适合本科生和研究生使用的入门教材或参考书是很不容易的。国内已有的为数不多的纳电子学方面的专著，大多内容较深，不太适合初学者使用。我们认为美国威斯康星大学乔治·汉森教授所著的“纳电子学基础”一书，是一本较好的纳电子学方面的基础读物。该书从纳电子学的两大基础--量子力学和固体物理学入手，分析了量子阱、量子线、量子点、碳纳米管等纳米材料的电子结构，深入讨论了纳电子器件的两个基本概念--单电子现象和电导量子化，并介绍了纳电子学两个前沿课题--分子电子学和自旋电子学。该书的突出特点是内容简明扼要，论述条理清楚，既系统阐述了作为纳电子学核心的原理和现象，也涵盖了必要的基础物理知识。本书适合作为高年级本科生和低年级研究生系统学习纳电子学的基础教材，也可作为刚刚步入这一领域的研究人员的入门参考书。

本书的1～4章由高旻翻译、5～7章由梁学磊翻译、8～10章以及附录由侯士敏翻译，最后由侯士敏对全书进行了统稿。在翻译过程中，凡是译者发现的原书中存在的印刷错误或笔误，都已与原作者确认并且在中译版中改正，但一般没有加译注。从本书的翻译到出版，清华大学出版社的龙啟铭编辑都给予了很多关心和支持，在此译者三人表示感谢。由于时间紧迫和译者水平有限，不妥或错误之处敬请广大读者批评指正。前  言

  纳米技术是指任何利用纳米尺度的物体或纳米器件的技术，而纳米器件是指尺寸在一纳米(一纳米等于十亿分之一米)量级的器件。一纳米大约是我们将一小粒沙子缩小一千倍再缩小一千倍所得到的尺寸。因此，纳米技术是在非常小尺度上的技术。

尽管在大众媒体上对纳米技术的美好前景和可能的危险性都已经有了相当多的报导，但是实际上纳米技术还处于初创阶段。现在还不可能知道正在研究的纳米技术中的哪些方面将成为成熟和有建树的领域并且得到实际应用。但是，可以肯定的是会有许多我们至今还未想到过的纳米技术将在未来得到发展。另外可以肯定的是随着纳米器件从实验室进入商品市场，纳米技术将在人类的日常生活中起到日益重要的作用。

为了发展纳米技术，科学研究人员和工程技术人员需要理解支配尺寸在纳米量级的物体的基本物理规律。一般来说，这是量子力学的范畴，也涉及到固体物理学、化学和生物学的相关领域。例如，尽管有很多提议要发展基于金属和半导体中的电子运动的纳米器件，但是人们对发展超出传统电子物理专业之外的其他信息处理器件也有相当大的兴趣。

本书为电子工程师和应用技术人员提供了有关纳电子学基本概念的简单介绍，这包括单电子效应和纳米体系中的电子输运。本书适合于大学三年级和四年级本科生学习，不过也可作为本领域低年级研究生的入门读物。书中相当重要的概念是理解量子点、量子线和量子阱以及这些纳米结构在纳电子学中的应用。特别是，本书的重点集中在电学特性的量子化，例如电导量子化和低维系统中的弹道输运，来源于电子波动性质的量子干涉效应，以及纳电子器件中的隧穿现象。本书的题材选择在很大程度上注重强调三年级和四年级本科生所熟知的经典电子器件和电学器件例如晶体管和导线的量子对应物。本书写作时假设读者具备一定的基础物理知识，包括力学、能量和电磁学的基本概念，以及电路和传统电子学的基本概念。另外，掌握场效应管物理机制的一些基础知识也是大有裨益的。在多数大学电子工程系的学生课程中，通常是在三年级的某个时间段来讲授这些基础知识。

尽管本书对量子力学和固体物理学作了简单介绍，但是本书并不是用来替代这些领域中的专著和专门课程。不过，在多数大学日益密集的本科生课程中，一门比如说以本书为教材的课程可作为纳米科技的入门课程，并激发学生今后学习纳米科技的兴趣。

致谢

我非常感谢Patricia Whaley和量子点公司的同仁们所提供的有益意见，感谢Peter Burke让我分享他的专业知识以及他对本工作的深入思考。我还要感谢Wisconsin大学Milwaukee分校的Richard Sorbello和Carolyn Aita对我的帮助和鼓励以及他们对本领域的兴趣。另外，我要感谢各位匿名评审人，他们提供的详细的意见和建议使本书增色很多。