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当金属薄膜的厚度达到纳米尺寸时，会发生量子尺寸效应。这是由于电子的运动被限制在薄膜内，引起垂直于表面方向的能带结构发生劈裂产生量子阱态。量子阱态会导致材料物理性质改变很大，近年来一直是材料领域研究的热点。如在实验上已发现金属膜的量子生长和金属膜的厚度不稳定性均与量子阱态相关。厚度变化的非磁性材料层隔开的两个磁性材料层间的磁交换耦合作用的量子振荡现象和巨磁阻现象也与量子阱态有直接的联系。此外，随着薄膜厚度的变化，量子阱态还会引起电-声耦合作用的量子振荡，从而影响到超导态的转变温度。