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❒ 量子穿隧效應的定義
「絕緣體」是不容易導電的固體，例如：塑膠、陶瓷，因此電子無法穿透絕緣體，但是當材料的尺寸小於100nm以下時實在是太薄了，科學家發現電子竟然可以任意地穿透絕緣體，我們稱為「量子穿隧效應(Quantum tunneling effect)」，換句話說，塑膠、陶瓷這種原本在塊材(Bulk)時是絕緣體的材料，當它的尺寸小於100nm以下時就不再是絕緣體了。

❒ 量子穿隧效應的現象
由於在傳統積體電路製程中，CMOS必須使用「氧化矽」來製作閘極，如＜圖一＞所示，因為氧化矽是很好的絕緣體，但是當CMOS的閘極長度小於100nm時，氧化矽的厚度可能只有10nm，由於量子穿隧效應，這麼薄的氧化矽會使電子任意穿透而無法絕緣，因此晶圓廠必須使用其他材料來取代氧化矽才行，這對晶圓廠來說必須增加新製程的開發成本，換句話說，這個時候奈米反而是個必須解決的麻煩。由這個例子可以發現，並不是所有的東西做成奈米就好，必須要看應用在什麼產品，「該大就大，該小則小」才是上策。知識力www.ansforce.com。

圖一　CMOS的結構圖。

❒ 量子穿隧效應的應用

➤快閃記憶體(Flash ROM)：量子穿隧效應在科技產品上最廣泛的應用應該要算是「快閃記憶體(Flash ROM)」了！快閃記憶體的構造及工作原理與EEP-ROM相似，如＜圖一＞所示，中央P型矽晶圓上方的絕緣層「氧化矽」厚度比較薄，存取資料的原理是以高電壓(通常大於10V)使電子由左方N型的源極「穿隧(Tunneling)」氧化矽儲存在「浮動閘極(FG：Floating Gate)」；再以高電壓吸引浮動閘極內的電子由右方N型的汲極流出。不同的是以大區塊(通常是千位元組KB)為清除單位來抹除資料，故稱為「快閃(Flash)」。

圖二　快閃記憶體(Flash ROM)的構造示意圖。

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【延伸閱讀】其他詳細內容請參考「積體電路與微機電產業，全華圖書公司」。＜我要買書＞