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关键词 半导体物理 教学改革 教学质量
中图分类号:G047 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2015)19-0007-02
从第一个半导体点接触式晶体管发明以来,半导体产业已经成为了国民经济重要的组成部分,世界各国均竞相大力发展本国的半导体产业,以期在国际舞台的较量中争得主动权。因此,它关系到国民经济整体效益和国家安全,关系国家前途的重要战略产业。现代半导体科学的迅猛发展、知识的不断翻新、竞争的不断深入、对人才素质要求的不断提高都给我国半导体产业的发展提出了严峻挑战,也给半导体物理基础教育提出了新的、更高的要求。
半导体物理主要介绍了半导体材料和器件中的重要物理现象,阐述了半导体物理性质和理论,确定了半导体有关物理量的实验方法。半导体物理是微电子类相关专业,如电子科学与技术、微电子、集成电路设计等专业核心重点课程,作为微电子技术的理论基础,半导体物理研究、半导体材料和器件的基本性能和内在机理是研究集成电路工艺、设计及应用的重要理论基础;作为微电子学相关专业的特色课程及后续课程的理论基础,半导体物理的教学直接影响了后续专业理论及实践的教学。但是,由于半导体物理的学科性很强,理论较为深奥,涉及知识点多,理论推导繁琐,对于学生的数学物理的基础要求较高,学生在学习的过程中存在一定的难度。因此,对授课教师提出了更高的要求,不仅要对半导体物理有充分的理解,还要熟悉半导体工艺和半导体集成电路设计。同时,必须针对目前教学过程中存在的问题与不足,优化和整合教学内容,丰富教学手段,结合科技发展热点问题,探索教学改革措施,激发学生的学习兴趣,提高半导体物理课程的教学质量。
一、优化整合教学内容
重庆邮电大学采用的教材为刘恩科主编的《半导体物理学》(第七版,电子工业出版社),该教材是电子科学与技术类专业精品教材。同时,半导体物理课程学科领域发展极为迅速,新的理论和研究前沿不断涌现,研究领域不断扩展,学科交叉渗透性越来越强,知识更新也很快。针对以上问题,授课教师应与时俱进,在保持课程知识结构与整体系统性的同时,对教学内容进行合理取舍,压缩与其它课程重叠的内容,删除教材中相对陈旧的知识,密切跟踪科技前沿与研究热点,加入近几十年来发展成熟的新理论、新知识,突出研究热点问题,力求做到基础性和前瞻性的紧密结合,使学生在掌握基础知识的同时能对半导体的发展历程和发展趋势有一个清晰的认识,让学生能从中掌握事物的本质,促进思维的发展,形成技能;同时注重与信息化技术相结合,互联网搜索最近几年半导体技术的最新研究成果,以多媒体录像及图片的形式,使学生能及时掌握前沿发展趋势,激发学生的学习热情,培养学生的科学精神。例如,在正式开始《半导体物理学》相关内容课程教学前,应将前置课程中重要的基本知识贯穿于教学过程中,以免造成学生认识上的巨大跳跃感;在讲解半导体能带结构前,增加适量学时讲授近论物理知识,使学生了解原子中电子能级和电子壳层分布,掌握泡利不相容原理、玻耳兹曼分布律和玻尔频率条件等微观粒子运动的基本规律。这些都是学习《半导体物理学》必备的知识,只有在透彻理解这些基本概念的前提下,才能对现有课程知识有更深入的了解和掌握。否则将造成学生理解上的障碍,最终导致学生失去继续学习的兴趣。 因此在授课内容的选择、排列上要遵循循序渐进的原则。再例如在讲授半导体元器件的结构及性能时,适当补充半导体器件的制备工艺,结合半导体器件的制备视频,让学生结合某种半导体器件分析其结构与性能。
二、强调基本概念与物理模型,提高教学质量
半导体物理课程涉及到的基本概念和物理模型较多,仅凭教材中的定义理解这些概念和模型,学生很难完全掌握。教师授课时应重在与应用相结合,以必需、够用为度,结合实用性和先进性,力求内容精简、重点突出、概念明确、说理清晰。将书本上的理论推导与结论同相关实验相结合,使学生对抽象的课堂相关知识能顺利地转化为直观认识,增强教学效果。实践是检验真理的标准,在理论教学的同时,适当安排学生进行相关实验操作,观察实验现象,既加深了对理论的认识,锻炼了动手能力,又能通过做实验使学生切身体会到一个物理结论是怎样体现了理论和实践的完美统一,从中领悟出科学研究的普遍方法和过程。
部分深奥的物理模型,学生比较难以理解,教师应运用恰当的类比,进行形象分析,加深学生对物理模型的理解,增加学生的学习兴趣。例如讲电子能态密度以及电子密度的概念,部分学生较容易混淆的概念。为了帮助学生理解,教师可以通过教学楼里面的学生人数与半导体中的电子数目进行类比:同楼层不同的教室对应不同的能态,教室里座位数对应能态的数目,把学生当作半导体中的电子。这样计算电子能态密度就相当于计算教室里单位面积的座位数,计算半导体电子浓度就相当于计算教室单位面积内学生人数。一个学生坐在某一排的某个座位上,即认为这个电子态被电子占有。通过这种生动形象的类比,学生对这两个概念的理解就清楚多了。半导体物理课程中理论推导和数学上的近似处理较多,繁琐的公式推导增加了学生对物理模型理解的难度。物理模型和简单的数学推导用多媒体或视频的形式展示给学生,复杂的数学推导则采用黑板板书的形式加以讲解,这样能适当地把物理模型和公式推导分开,使学生在彻底理解物理模型的基础上掌握理论推导。
课前预习和课后练习也是提高课堂教学的两个重要的环节。应适当给学生布置相关的课后作业,引导学生进行独立思考,在下一堂课开始安排一定的时间进行个别回答或集体讨论,及时解决学生的疑惑,从而形成可持续发展的模式。
三、考核方式的改革
为了客观地评价教学效果和教学质量,针对半导体物理课程特点,对考核方式作如下尝试:1.考试是课程教学过程中一个非常重要的环节,平时成绩是衡量学生平时学习表现的主要指标,所以本课程考核方式之一采用期末试卷笔试与平时成绩结合的方式;2.在授课过程中,针对课程的某些从实验得出的理论结论,开放实验室,让学生分组协作完成实验结验证,从而将课本知识转化为实践动手能力。
四、结束语
总之,半导体物理是电子科学与技术专业专业基础核心课,在教学过程中合理安排教学内容,采用现代化教学手段,不断进行教学改革,提高了半导体物理课程的课堂教学效果,为学生后续专业课程的学习奠定了扎实的基础,培养适应社会需求的专业型人才。
参考文献:
[1]汤乃云.微电子“半导体物理”教学改革的探索[J].中国电力教育,2012,(13):59-60.
[2]刘恩科,朱秉升,罗晋生. 半导体物理学[M]. 北京:电子工业出版社,2011.
【关键词】微电子化计量仪;半导体探测器;特性研究;试验方法
半导体技术近年来被运用于多种领域,尤其是在核辐射探测器方面的运用,将半导体技术的优势发挥得淋漓尽致,为社会经济发展做出了巨大贡献。近年来,细数将半导体技术引入核辐射探测器领域的过程,我国的相关科研单位耗费了大量的人力、财力和物力。随着时代的发展,深化半导体材料和技术在核辐射探测器的运用研究将继续为我国的科技发展提供重要支持。结合本文研究方向,拟从半导体探测器特性的实验研究层面展开,利用实验数据进行相关讨论。
1半导体探测器的内涵
半导体探测器以其高效、实用、成本低、性能稳定等特性,目前在各个领域的应用十分广泛。明确半导体探测器的内涵概念,能够深化我们对半导体探测器的了解,为接下来的更深入的探究工作打下坚实基础。接下来笔者就从半导体探测器的概念及发展历程两个方面来粗浅剖析半导体探测器的内涵:1.1半导体探测器的概念。顾名思义,半导体探测器就是利用半导体材料和特点研发的探测设备。结合原理分析,半导体探测器是一种通过锗、硅等半导体材料物理属性、并利用其作为探测介质的辐射探测器。由于半导体探测器的工作原理和气体电离室有诸多相似之处,因此半导体探测器也被称之为固体电离室。从技术原理的层面来讲,半导体探测器的工作原理是在半导体探测器的灵敏体积内带电粒子产生“电子——空穴对”,之后“电子——空穴对”在外电场环境下做出漂移继而产生并输出信号。经过大量科学家的研究,半导体探测器诞生至今,经过不断的技术概念和材料改良,目前性能和效用已经十分优良。1.2半导体探测器的发展历程。半导体技术在核辐射探测器方面的应用分为几个阶段:第一个阶段是八十年代之前。当时的探测器受到技术技术条件和认知的影响,最为常见的探测器是GM计数管探测器。这种GM计数管探测器的产品性能和效果并不理想。随着技术的不断更新和科学家探索的深入。第二个阶段是九十年代之后,在法国、德国出现了用半导体材料作探测器的小型剂量仪器。至此,半导体技术正式被应用于探测器领域。这种半导体探测器具有体积小、工作电压低、耗能少等优势,这些特点为半导体探测器的应用空间和范围奠定了良好基础。
2用于微电子化计量仪的半导体探测器特性的实验方法
为了进一步地探究半导体探测器的特性,更明确地了解并认知其优势,笔者通过一组实验来进行说明。在这一实验中笔者所用的半导体测试器是目前业界内比较新型的设备,它是笔者单位和某原子能科学研究院合理研发的。实验中与半导体探测器相连接的电力属于微电子学混合电路。下面笔者对实验方法(如图2.1所示)作详细的论述与分析:图2.1实验示意图考虑到夜晚的干扰信号比白天小很多,因此我们在做此实验时选择在了晚上的时间段。为了处理好半导体探测器特性实验中噪音大的问题,本次实验所选择的单道阈值是0.21V。在实验中,主放大倍数为50积分、微分常数为0.5μs。定标器的工作方式为积分,脉冲为正脉冲方式。基于上述这些情况,我们的“用于微电子化计量仪的半导体探测器特性”实验研究正式开始。
3用于微电子化计量仪的半导体探测器特性的实验数据及处理
关于特性研究实验过程中的实验数据及处理方式,笔者对其进行了详细的记录。笔者将半导体的探测器面积分为10平方豪米、25平方毫米和50平方毫米三种数据类型来进行测验。第一,半导体探测器的面积为10平方毫米,98型的半导体探测器辐射响应特性的数据结果如图3.1、3.2所示,图中所反映出来的数据指标是偏压为1V和3V的情况下,98型号的半导体探测器中净计数和剂量率之间的关系;99型的半导体探测器所反馈的实验曲线如图3.3、3.4所示,98型半导体探测器的辐射响应特性数据如图3.5、3.6所示。图中所反映出来的数据指标是偏压为1V和3V的情况下,98型号的半导体探测器中净计数和剂量率之间的关系。第二,当半导体探测器的面积增加到25平方毫米之后,99型的半导体探测器辐射响应特性的数据结果如图3.5、3.6所示,图中所反映出来的数据指标是偏压为1V和3V的情况下,99型号的半导体探测器中净计数和剂量率之间的关系。基于系列实验分析,当半导体探测器的面积从10平方豪米增加到25平方毫米,在递增到50平方毫米的过程中,在不同的偏压下,98型和99型的半导体探测器的净计数率在0.869cGy/h点上,半导体探测器的型号和探测器偏压的关系如表1所示。在表中,在照射量率为均为1的情况下,当半导体探测器的偏压设定为1V时,探测面积为10平方毫米的98型探测器的净计数率是68.2,探测面积为25平方毫米的98型探测器的净计数率是104.0;探测面积为50平方毫米的98型探测器的净计数率是181.7,探测面积为10平方毫米的99型探测器的净计数率是125.3。当半导体探测器的偏压设定为3V时,探测面积为10平方毫米的98型探测器的净计数率是90.4,探测面积为25平方毫米的98型探测器的净计数率是167.6;探测面积为50平方毫米的98型探测器的净计数率是316.4,探测面积为10平方毫米的99型探测器的净计数率是178.6。
4用于微电子化计量仪的半导体探测器特性的结果与讨论
通过上述关于不同型号半导体探测器在不同辐射面积中辐射响应特性等相关数据的分析我们可以得出如下三个方面的结论:第一,该半导体探测器的工作电压相对较低,对γ响应十分敏感。当“用于微电子化计量仪的半导体探测器特性研究”的实验电压在1V—3V单偏压电源数据之间变动时,半导体探测器的灵敏度能够在68-316S/(R/h)区间进行变化。结合实验数据的分析与反馈,总体来讲,辐射面积为10平方毫米的99型探测器性能比辐射面积为10平方毫米的98型探测器性能优良。在同样的实验条件中,用来测定DM91的辐射面积为10平方毫米的半导体探测器灵敏度情况如下:当实验偏压为1V时,10平方毫米的半导体探测器灵敏度为87.2;当实验偏压为3V时,10平方毫米的半导体探测器灵敏度是1.8。对比关于试验偏压和不同辐射面积的半导体探测器灵敏度的这几组实验数据,我们可以得出如下结论:辐射面积为10平方毫米的99型半导体探测器敏感度性能相比较国外辐射面积为10平方毫米的半导体探测器,在对γ辐射方面的灵敏度方面性能要高出很多。也就是说我们目前的辐射面积为10平方毫米的半导体探测器性能已经达到并超出国外同类探测器的水平。第二,从噪音阈值的层面来讲,本次实验中所采用的半导体探测器噪音极小,这种小分贝的噪音数值可以显著提升信噪比,这种情况可以促进微电子学设计工作的更好开展。这一点在微电子化计量仪的半导体探测器特性实验中虽然是一个细节,但也应当充分引起我们的注意和重视。第三,本次“用于微电子化计量仪的半导体探测器特性”实验中,当探测器的屏蔽材质发生变化时,其抗干扰能力也会有明显改变。这一现象表明在实验室中,空间的电磁干扰因素需要引起实验者的重视。
5结束语
综上所述,半导体探测器在当前多种行业中所发挥的作用不容忽视,为了探究“用于微电子化计量仪的半导体探测器特性”,笔者通过开展一项专题实验来进行阐述与说明,在上述文段中,笔者不仅对实验的方法进行罗列和描述,还对实验的数据及处理进行对比分析,并有针对性地提出自己的见解。通过上述实验的分析,笔者希望能够唤起更多业界同行对于半导体探测器特性的关注,通过群策群力,为促进半导体探测器的运用水平贡献力量。
作者:马骏 单位:东华理工大学
参考文献
[1]崔晓辉,谷铁男,张燕,袁宝吉,刘明健,闫学昆.离子注入型与金硅面垒型半导体探测器温度特性比较[J].辐射防护通讯,2011,31(02):26-28.
[2]蔡志猛,周志文,李成,赖虹凯,陈松岩.硅基外延锗金属-半导体-金属光电探测器及其特性分析[J].光电子.激光,2008(05):587-590.
随着科学技术的飞速发展,电子、通信、航天、航空等高新技术产业的迅速崛起,尤其是电子仪器仪表和设备等电子产品日趋小型化、多功能及智能化,高密度集成电路已成为电子工业对上述要求中不可缺少的器件。这种器件具有线间距短、线细、集成度高、运算速度快、低功率和输入阻抗高的特点,因而导致这类器件对静电越来越敏感。静电放电是导致元器件击穿危害和对电子设备的运行产生干扰的主要原因。ESD持续影响半导体制造业、半导体组件和系统。本书介绍了静电放电ESD、过电应力EOS、电磁干扰EMI和电磁兼容EMC的基本原理,同时概述了半导体的制造环境及最终的系统组装,并通过特定技术、电路和芯片的实例,提出了静电防护网络的一种新方法。
全书由7章组成:1.静电学原理:以富兰克林、法拉第、麦克斯韦等几位著名的科学家为例介绍了静电学的基本知识和发展历史,然后谈到了当今静电学的热点问题;2.制造业和静电学基础:讨论了生产环境中的静电放电控制问题;3.详细地阐述了静电放电、过电应力、电磁干扰和电磁兼容的概念;4.系统级静电放电防护:简要介绍了服务器、笔记本电脑、手持设备、手机、磁盘驱动器、数码相机、汽车和空间应用中的静电问题,讨论了系统级ESD测试问题;5.组件级静电放电问题和解决方案:重点讨论了芯片上的ESD保护网络、ESD电路示意图和半导体芯片布图规划;6.系统级静电放电问题和解决方案:重点是系统级解决方案,同时对系统级电磁兼容扫描技术等新概念进行了讨论;7.静电放电问题的未来:重点讨论了现在和未来纳米技术的ESD防护。
本书从半导体制造到产品使用方面对作者的ESD防护系列丛书进行了补充。它的独特之处在于覆盖了半导体芯片制造问题、半导体芯片的设计和现今所遇到的系统问题,以及未来的ESD现象和纳米技术的发展。本书深入浅出,层次分明,可作为电力电子、电气工程、半导体制造、纳米技术等领域的研究生和科研人员很好的参考书。
今年,由中国光学光电子行业协会液晶分会和日经BP社共同主办的中国·北京国际平板显示产业高峰论坛已经是第三次举办了。除了京东方、友达光电、三星、LG Display、华星光电、天马等知名面板企业之外,东电电子、AKT级CC-LINK等全球知名设备厂家与机构,日东电工、东丽、V-TECH、FUK、诚志永华、清大天达等国内外设备材料公司等企业也都参加了此次高峰论坛。
会议规模的扩大,也昭示着中国在平板显示产业中地位的提升。本次峰会上,不仅众多企业提到将在中国加大投资力度或增设工厂,京东方董事长、中国光学光电子行业协会液晶分会理事长王东升还提出了“半导体显示”的新概念,希望能够围绕这一概念整合资源,让中国平板显示产业抢占未来的制高点。
设备商纷纷“中国建厂”
全产业环节向中国转移
“我们在中国大陆销出第一个100台,用了7年的时间;而销出第二个100台,只用了2年的时间。”应用材料公司是薄膜晶体管液晶面板生产过程中的核心设备CVD、PVD的供应商,这些设备的采购量,直接反映出液晶面板产业投资与产能增长的情况。史小宏介绍,在过去的两年里,中国在液晶面板方面的投入增长非常迅速。
“制约我们产业发展的一个因素,就是关键零部件本地化配套水平比较低。”工业和信息化部电子信息司副司长刁石京指出,非本地化配套会造成运输、管理等方面的成本虚高,影响产业竞争力。
这一现象目前有所缓解。投资的增长带动了相关产业的发展。例如,东电电子就已经在苏州设立了工厂,就近为中国液晶面板企业提供服务。东电电子执行役员松浦次彦表示,东电电子对中国的支持力度还将进一步加大。
三年前,中国大陆在液晶面板生产中需要的玻璃基板、彩色滤光片等材料还需要进口。随着相关厂商对中国的重视程度提升,到了现在,一部分材料的供应商已经在中国设厂,还有一些本土厂商也具备了提供相关材料的能力。
“内热外冷”局面形成
困境有望逐步化解
“三年前,中国大陆地区液晶面板按面积的产能大概占全球的5%。今年,这一数字大概在10%左右。”史小宏表示,与设备采购的增长同步,大陆地区液晶面板的产能增长也非常迅速。
国内液晶面板产能的增长会不会加剧供大于求的局面呢?记者从史小宏口中得知,在过去的一段时间里,除了中国大陆以外,世界其他地区在设备采购方面的投资并不多。“中国大陆虽然投资增长迅速,但产能基数较小,因此不会对供求造成很严重的影响。”
虽然经历了很长一段时间的困境,但是,液晶面板市场似乎正在走出低谷。记者了解到,三星、LG Display、友达光电等企业的液晶面板产能已经基本恢复到满产状态。液晶面板需求正在不断回升,价格也逐渐回复到合理水平。
“过去的一年中,全球市场,尤其是日本市场的需求有显著的下降,这对整个市场的供求关系造成了影响。现在,这一情况在慢慢好转。”应用材料集团副总裁兼显示事业部总经理汤姆·埃德曼(Tom Edman)介绍道,未来几年内中国大陆液晶面板按面积的产能大概会增长到全球的15%,从全球角度来说,整体市场需求的的增长更为迅速。同时,很多厂商正在将现有生产线向OLED等新技术方向进行升级,这一过程也会令整体产能有所减少。诸多因素共同作用下,未来一段时间的供求关系是比较乐观的。
提出“半导体显示”概念
着眼下一代显示技术
“TFT-LCD产业成为市场主流,是因为它顺应了半导体技术取代真空电子技术这一历史大趋势。”王东升在主题演讲中表示,之所以当年京东方在PDP等不同技术中坚定地选择了TFT-LCD作为发展方向,就是看到了这一大趋势。“显示产业的未来发展方向和路径同样可以根据这一趋势来判断。CRT到TFT-LCD是真空电子技术的中断、半导体技术的开始;TFT-LCD到AMOLED则是半导体技术的延伸和发展。”
从这一角度出发,王东升提出了“半导体显示”(Semi Display)的概念。“TFT-LCD、AMOLED以及Flexible Display等显示技术,都可以称为半导体显示技术。”
王东升看来,从a-Si TFT-LCD、LTPS TFT-LCD、Oxide TFT-LCD到AMOLED,有TFT阵列中半导体材料的变化、发光层的变化、器件结构的变化,但基本特征和技术基础没有变化,技术相关性和资源共享性达到70%。在众多技术共存的这个时期里,要让整个行业能够更好地发展,要抓住两个要点:一是通过技术创新推动价值创造,二是通过资源整合实现价值增值。半导体显示概念的提出,正是希望将TFT-LCD、AMOLED、柔性显示的技术相关性和资源共享性最大限度地发挥,实现投资价值的最大化,在差异化发展的同时实现共赢。
记者手记
在磨难中成长
“技术进步,产品进步,产业链提升,行业辛苦;上游赚钱,下游赚钱,消费者省钱,面板亏钱。”
[关键词]半导体;晶体管;超晶格
中图分类号:O47
文献标识码:A
文章编号:1006-0278(2013)08-185-01
一、半导体物理的发展
(一)半导体物理早期发展阶段
20世纪30年代初,人们将量子理论运用到晶体中来解释其中的电子态。1928年布洛赫提出著名的布洛赫定理,同时发展完善固体的能带理论。1931年威尔逊运用能带理论给出区分导体、半导体与绝缘体的微观判据,由此奠定半导体物理理论基础。到了20世纪40年代,贝尔实验室开始积极进行半导体研究,且组织一批杰出的科学家工作在科学前沿。1947年12月,布拉顿和巴丁宣布点接触晶体管试制的成功。1948年6月,肖克利研制结接触晶体管。这三位科学家做出杰出贡献,使得他们共同获得1956年诺贝尔物理学奖。
晶体管的发明深刻改变人类技术发展的进程与面貌,也是社会工业化发展的必然结果。早在20世纪30年代,生产电子设备的企业希望有一种电子器件能有电子管的功能,但没有电子管里的灯丝,这因为加热灯丝不但消耗能量且要加热时间,这会延长工作启动过程。因此,贝尔实验室研究人员依据半导体整流和检波作用特点,考虑研究半导体能取代电子管的可能性,从而提出关于半导体三极管设想。直到1947,他们经反复实验研制了一种能够代替电子管的固体放大器件,它主要由半导体和两根金属丝进行点接触构成,称之为点接触晶体管。之后,贝尔实验室的结型晶体管与场效应晶体管研究工作成功。20世纪50年代,晶体管重要的应用价值使半导体物理研究蓬勃地展开。到了20世纪60年代,半导体物理发展达到成熟和推广时期,在此基础上迎来微处理器与集成电路的发明,这为信息时代到来铺平道路。1958年,安德森提出局域态理论,开创无序系统研究新局面,这也为非晶态半导体物理奠定基础。1967年,Grove等人对半导体表面物理研究已取得重要进展,并使得Si-MOS集成电路稳定性能得以提高。1969年,江崎与朱兆祥提出通过人工调制能带方式制备半导体超晶格。正是在半导体超晶格研究中,冯·克利青发现整数量子霍尔效应。在1982年,崔琦等发现了分数量子霍尔效应,这一系列物理现象的发现正揭开现代半导体物理发展序幕。
(二)半导体超晶格物理的发展
建立半导体超晶格物理是半导体的能带理论发展的必然。之后,人们对各种规则晶体材料性能有相当认识,从而开创以能带理论作为基础的半导体物理体系,也借助其来解释出现的一系列现象。1969年与1976年的分子束外延和金属有机物化学汽相沉积薄膜生长技术正为半导体科学带来一场革命。随微加工技术的逐步发展,加之超净工作条件的建立,实现了晶体的低速率生长,也使人们能创造高质量的异质结构,同时为新型半导体器件设计及应用奠定技术基础。1969年,江崎和朱兆祥第一次提出“超晶格”概念,这里“超”的意思是在天然的周期性外附加人工周期性。1971年,卓以和利用分子束外延技术生长出第一个超晶格材料。从此拉开了超晶格、量子点、量子线和量子阱等等低维半导体材料研究序幕。
二、半导体物理的启示
综上所述,文章简单地对半导体物理的一个发展历程进行了回顾,并可以从中得到以下几点启示:
(一)半导体物理的发展一直与科学实验与工业技术应用紧密联系
20世纪30年代之前,人们已经制成整流器、检波器、光电探测器等半导体器件,同时在实验中发现金属——半导体的接触材料上一些导电特性,可是无法理解这其中的物理机理。一直到能带理论建立后,基础建立起金属——半导体接触理论。随后,在实验过程中却发现该理论与实验测量是有出入的,又提出半导体表面态理论。正由于考虑到半导体表面态影响,贝尔实验室才能成功研制晶体管,这又促进半导体物理发展。不难发现,半导体物理的发展与实验是离不开的,因新的实验结论推动相应理论的建立,而理论发展又会反过来去指导实验的研究。19世纪30年代法拉第发现电磁感应定律,这为电力的广泛应用奠定理论基础,架起电能和机械能相互转化的桥梁,为第二次工业革命铺路。晶体管的成功研制,大规模与超大规模集成电路出现,导致第三次工业革命。这都是涉及信息技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和生物技术等众多领域的一场信息技术革命。