Сучасні обчислювальні пристрої будуються за двома основними принципами: на основі транзисторних елементів кремнієвої мікроелектроніки і на основі принципів гетероелектроніки. Ключовими елементами останього є гетеролазери, які мають революційне значення в технологіях обробки сигналів.
Основними матеріалами оптоелектроніки в наш час є багатокомпонентні тверді розчини в системі f , уперше введені в електроніку в 1966 р. Інтенсивність випромінювання таких діодів, перевищувала інтенсивність аналогічних діодів на арсеніді галію і фосфіді індію, отриманих тим самим методом. Довжина ж випромінюваної оптичної хвилі відповідала оптичним переходам, які істотно перевищують ширину забороненої зони.
У квантово-розмірних структурах існує чітка аналогія між оптикою та електронікою. Двовимірний канал в арсенід-галієвому польовому транзисторі з гетеропереходом являє собою електронний хвильовід, в якому можлива колімація кількох енергетичних електронних пучків, фокусування і відбиття електронів. Тунелювання електронів через бар’єр еквівалентне проходженню хвиль в оптиці.
Процеси електронної літографії фактично призначені для створення мікро- і наноструктур на поверхні та в об’ємі напівпровідника для обмеження руху електронів у небажаних напрямках та їх спрямування в обраних. Рух електронів здійснюється зовнішніми потенціалами через фіксовані структури мікросхем.
Хвильова природа електрона і використання кінцевих апертур f для обмеження ширини електронного пучка призводять до розсіювання пучка, що пройшов об’єкт. Радіус нерізкості, обумовлений дифракцією при малих кутах, дорівнює:
f
Граничне розрізнення fобмежується сферичною та дифракційною похибками може бути виражене через довжину хвилі електрона і постійну сферичної аберації f:
f.
Принциповим обмеженням зменшення значення f є дефокусування, яке досягає довжини хвилі електрона, що дорівнює кільком ангстремам.
