效应。当势垒厚度与电子的布罗意波长想当时，电子便可以一定的几率穿透势垒到达另一侧。这种全新的现象已经被广泛应用于集成电路中，用于提供低阻接触。
（3）库仑阻塞效应。单电子隧穿进入电中性的库仑岛后，该库仑岛的静电势能增大e22C，如果这个能量远远大于该温度下电子的热动能KBT，就会出现所谓的库仑阻塞现象，即一个电子隧穿进入库仑岛后就会对下一个电子产生很强的排斥作用，阻挡其进入。
以上这些新的量子效应的出现使得器件设计时所要考虑的因素大大增加。目前，国际上较为先进的是25
m半导体制造工艺，在这样小的尺寸范围内进行器件设计不仅仅要考虑单个器件可能因尺寸等比例缩小所带来的各种量子效应，还要考虑器件与器件间距不断缩小可能出现的各种可靠性问题以及Cu互联线之间的各种耦合效应。目前，包括I
tel、IBM、Samsu
g以及TSMC在内的各大企业都投入了大量的人力、物力用于研究纳米尺度下可能面临的理论问题和技术问题，建立适应纳米尺度的新的集成方法、技术标准和检测手段。在这样的背景下，如何更好地掌握和利用这些新的物理效应，并将其应用于新型的纳米器件中就显得尤为重要，而这正是本文研究的出发点。
§12新一代非易失性半导体存储器的分类与发展§121非易失性半导体存储器的种类与特点
2008年，美国IBM实验室提出“存储级内存”SCMStorageClassMemory的概念5，用于概括新一代的非易失性闪存技术。IBM公司对SCM的定义为：
f能够取代传统硬盘并对DRAM起到补充作用的这样一类非易失性数据存储技术8。据IBM提供的资料，SCM大约在五年之内可实现商品化，到时1Gb的成本大约只有闪存的13，同时具有比传统存储器更高的性能，高的性价比使得SCM能够很快取代传统存储设备中的硬盘。如图11所示，SCM的出现必将对计算机数据存储系统的发展路线产生深远影响。
图11半导体存储器发展路线示意图（图片来源：IBMResearchCe
ter）
有望成为下一代非易失性存储器候选者的SCM主要包括以下几种：铁电随机存储器（FeRAM）、磁阻随机存储器（MRAM）、阻变随机存储器（RRAM）、相变随机存储器（PCRAM）。
FeRAM利用铁电晶体的铁电效应来实现数据存储，铁电晶体在自然状态下分为正、负两极。当在外加电场时，晶体中心原子在电场作用下运动，极性统一最终达到稳定状态；当电场撤除后，中心原子恢复原来的位置，因此能够保存数据。FeRAM的一个基本存储单元由电容和场效应管（所谓的2T2C结构）组成，如图12所示。电容由两电极板中间沉淀晶态铁电晶体r