自从1960年第一个激光器问世以来，科学家和工程师一直梦想着用光子取代电子来制作“电路”，在这里，玻璃纤维或波导将扮演电缆或线路的角色，用来传导光，而光开关、晶体管和二极管也将被用到，光子集成电路相比传统的电子集成电路具有很多明显优势，包括信号屏蔽性，速度更快，散热少，带宽更大，更低串扰等。遗憾的是，到目前为止，光子集成电路依然离桌面计算机和其他日常应用相差甚远，主要原因是这些电路需要在纳米级的空间内控制光子，要做到这一点非常困难。
尽管如此，光子集成电路研发的脚步并没有停止，最近纳米光学研究突飞猛进，让人们看到新的希望。来自瑞士联邦理工学院的研究人员最近宣布，已利用单分子(molecule)开发出一种光学晶体管。

当前商用晶体管栅极大小在 10nm 左右，但是IBM早已开始了 7nm、甚至5nm 工艺的研究。不过为了制造 5nm 芯片，IBM 也抛弃了标准的 FinFET 架构，取而代之的是四层堆叠纳米材料。自 1970 年代以来，芯片行业在摩尔定律的加持下发展了几十年，但近年来遇到了一些瓶颈。自2011 年以来，半导体行业采用 FinFET(鳍式场效应晶体管)工艺已有多年。IBM 团队在 5nm 芯片上采用了堆叠式硅纳米层，一次可向四个栅极发送信号。在消费电子领域，14nm 芯片仍属于比较先进的标准，不过英特尔和三星的 10nm 工艺也已经向高端市场杀进。早在 2015 年，IBM 就携手 Global Foundries 和三星试产了一款 7nm 芯片。现在，IBM 公布了他们的下一步计划，将单个栅极的直径进一步缩减到 5nm，在同等面积下可挤下额外的 100 亿晶体管。尽管当前制造技术有潜力缩减至 5nm，但研究团队还是选择开发一种全新的架构。

2008年，微电子领域国内成功研制出首个ZnO纳米棒场效应晶体管。ZnO是一种新型宽禁带多功能半导体材料。ZnO纳米材料（纳米线、纳米棒、纳米带、纳米环等等）具有较常规体材料更为优越的性能，在传感、光、电等诸多领域有着广阔的应用前景。

微电子所张海英研究员领导的课题组，使用中国科技大学提供的材料，独立开发出一套全新的“由下至上”的纳米器件设计和制备方法，采用常规的接触式光学光刻技术，以ZnO纳米棒作为沟道，与栅氧、背面栅金属形成金属——氧化物——半导体结构的场效应晶体管，标志着国内首个背栅ZnO纳米棒场效应晶体管的研制成功，填补了国内在该领域的空白。

2013年8月出版的《科学》杂志则刊发了复旦大学微电子学院张卫团队的科研论文，该团队提出并实现了一种新型的微电子基础器件：半浮栅晶体管（SFGT，Semi-Floating-Gate Transistor）。这是我国科学家在该顶级学术期刊上发表的第一篇微电子器件领域的原创性成果。

2. 研究的基本内容与方案

由于纳米材料具有独特的理化性质，如表面效应、微尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等，纳米传感器具有灵敏度和选择性高、分析速度快、免标记、操作简单、试剂消耗少等特点，在生物医学、电子信息、军事科技中具有重大应用。

场效应晶体管研制的成功为新型纳米器件及其应用开辟了全新的研究领域，制备出直径更细的纳米线，进一步完善器件工艺，提高器件性能，是如今的技术人员不断努力的方向。

目前，集成电路的量产技术已发展到了22纳米技术节点，尽管我国在自主知识产权集成电路技术上取得了长足进步，但在微电子核心器件及集成工艺上缺乏核心技术。过去，国外集成电路厂商常会以高价将落后一到两代的技术淘汰给中国企业。对纳米线光场效应晶体管的设计与性能研究，不断改进光场效应晶体管的特性将进一步有助于我国掌握集成电路的核心技术，从而在芯片设计与制造上逐渐获得更多话语权。本文主要通过对纳米线的制作原理分析、纳米线场效应晶体管表面效应、微尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应的研究，并通过缩小传统场效应晶体管的尺寸来研究CdSe纳米线场效应晶体管的性能和应用。