半導(dǎo)體論文范文

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篇1

關(guān)鍵詞半導(dǎo)體材料量子線量子點(diǎn)材料光子晶體

1半導(dǎo)體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀(jì)中葉，單晶硅和半導(dǎo)體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導(dǎo)致了電子工業(yè)革命；上世紀(jì)70年代初石英光導(dǎo)纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進(jìn)了光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，使人類進(jìn)入了信息時(shí)代。超晶格概念的提出及其半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設(shè)計(jì)思想，使半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)與制造從“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強(qiáng)大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟(jì)格局和軍事對抗的形式，徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

2幾種主要半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1硅材料

從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si發(fā)展的總趨勢。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC‘s）技術(shù)正處在由實(shí)驗(yàn)室向工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變中。目前300mm，0.18μm工藝的硅ULSI生產(chǎn)線已經(jīng)投入生產(chǎn)，300mm，0.13μm工藝生產(chǎn)線也將在2003年完成評估。18英寸重達(dá)414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實(shí)驗(yàn)室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。

從進(jìn)一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會(huì)成為硅材料發(fā)展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smartcut）和SIMOX材料等也發(fā)展很快。目前，直徑8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在開發(fā)中。

理論分析指出30nm左右將是硅MOS集成電路線寬的“極限”尺寸。這不僅是指量子尺寸效應(yīng)對現(xiàn)有器件特性影響所帶來的物理限制和光刻技術(shù)的限制問題，更重要的是將受硅、SiO2自身性質(zhì)的限制。盡管人們正在積極尋找高K介電絕緣材料（如用Si3N4等來替代SiO2），低K介電互連材料，用Cu代替Al引線以及采用系統(tǒng)集成芯片技術(shù)等來提高ULSI的集成度、運(yùn)算速度和功能，但硅將最終難以滿足人類不斷的對更大信息量需求。為此，人們除尋求基于全新原理的量子計(jì)算和DNA生物計(jì)算等之外，還把目光放在以GaAs、InP為基的化合物半導(dǎo)體材料，特別是二維超晶格、量子阱，一維量子線與零維量子點(diǎn)材料和可與硅平面工藝兼容GeSi合金材料等，這也是目前半導(dǎo)體材料研發(fā)的重點(diǎn)。

2.2GaAs和InP單晶材料

GaAs和InP與硅不同，它們都是直接帶隙材料，具有電子飽和漂移速度高，耐高溫，抗輻照等特點(diǎn)；在超高速、超高頻、低功耗、低噪音器件和電路，特別在光電子器件和光電集成方面占有獨(dú)特的優(yōu)勢。

目前，世界GaAs單晶的總年產(chǎn)量已超過200噸，其中以低位錯(cuò)密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生長的2－3英寸的導(dǎo)電GaAs襯底材料為主；近年來，為滿足高速移動(dòng)通信的迫切需求，大直徑（4，6和8英寸）的SI－GaAs發(fā)展很快。美國莫托羅拉公司正在籌建6英寸的SI－GaAs集成電路生產(chǎn)線。InP具有比GaAs更優(yōu)越的高頻性能，發(fā)展的速度更快，但研制直徑3英寸以上大直徑的InP單晶的關(guān)鍵技術(shù)尚未完全突破，價(jià)格居高不下。

GaAs和InP單晶的發(fā)展趨勢是：

（1）。增大晶體直徑，目前4英寸的SI－GaAs已用于生產(chǎn)，預(yù)計(jì)本世紀(jì)初的頭幾年直徑為6英寸的SI－GaAs也將投入工業(yè)應(yīng)用。

（2）。提高材料的電學(xué)和光學(xué)微區(qū)均勻性。

（3）。降低單晶的缺陷密度，特別是位錯(cuò)。

（4）。GaAs和InP單晶的VGF生長技術(shù)發(fā)展很快，很有可能成為主流技術(shù)。

2.3半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料

半導(dǎo)體超薄層微結(jié)構(gòu)材料是基于先進(jìn)生長技術(shù)（MBE，MOCVD）的新一代人工構(gòu)造材料。它以全新的概念改變著光電子和微電子器件的設(shè)計(jì)思想，出現(xiàn)了“電學(xué)和光學(xué)特性可剪裁”為特征的新范疇，是新一代固態(tài)量子器件的基礎(chǔ)材料。

（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。

GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和應(yīng)變補(bǔ)償材料體系已發(fā)展得相當(dāng)成熟，已成功地用來制造超高速，超高頻微電子器件和單片集成電路。高電子遷移率晶體管（HEMT），贗配高電子遷移率晶體管（P－HEMT）器件最好水平已達(dá)fmax=600GHz，輸出功率58mW，功率增益6.4db；雙異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT）的最高頻率fmax也已高達(dá)500GHz，HEMT邏輯電路研制也發(fā)展很快?；谏鲜霾牧象w系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探測器，紅、黃、橙光發(fā)光二極管和紅光激光器以及大功率半導(dǎo)體量子阱激光器已商品化；表面光發(fā)射器件和光雙穩(wěn)器件等也已達(dá)到或接近達(dá)到實(shí)用化水平。目前，研制高質(zhì)量的1.5μm分布反饋（DFB）激光器和電吸收（EA）調(diào)制器單片集成InP基多量子阱材料和超高速驅(qū)動(dòng)電路所需的低維結(jié)構(gòu)材料是解決光纖通信瓶頸問題的關(guān)鍵，在實(shí)驗(yàn)室西門子公司已完成了80×40Gbps傳輸40km的實(shí)驗(yàn)。另外，用于制造準(zhǔn)連續(xù)兆瓦級大功率激光陣列的高質(zhì)量量子阱材料也受到人們的重視。

雖然常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)端面發(fā)射激光器是目前光電子領(lǐng)域占統(tǒng)治地位的有源器件，但由于其有源區(qū)極?。ā?.01μm）端面光電災(zāi)變損傷，大電流電熱燒毀和光束質(zhì)量差一直是此類激光器的性能改善和功率提高的難題。采用多有源區(qū)量子級聯(lián)耦合是解決此難題的有效途徑之一。我國早在1999年，就研制成功980nmInGaAs帶間量子級聯(lián)激光器，輸出功率達(dá)5W以上；2000年初，法國湯姆遜公司又報(bào)道了單個(gè)激光器準(zhǔn)連續(xù)輸出功率超過10瓦好結(jié)果。最近，我國的科研工作者又提出并開展了多有源區(qū)縱向光耦合垂直腔面發(fā)射激光器研究，這是一種具有高增益、極低閾值、高功率和高光束質(zhì)量的新型激光器，在未來光通信、光互聯(lián)與光電信息處理方面有著良好的應(yīng)用前景。

為克服PN結(jié)半導(dǎo)體激光器的能隙對激光器波長范圍的限制，1994年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了基于量子阱內(nèi)子帶躍遷和阱間共振隧穿的量子級聯(lián)激光器，突破了半導(dǎo)體能隙對波長的限制。自從1994年InGaAs／InAIAs／InP量子級聯(lián)激光器（QCLs）發(fā)明以來，Bell實(shí)驗(yàn)室等的科學(xué)家，在過去的7年多的時(shí)間里，QCLs在向大功率、高溫和單膜工作等研究方面取得了顯著的進(jìn)展。2001年瑞士Neuchatel大學(xué)的科學(xué)家采用雙聲子共振和三量子阱有源區(qū)結(jié)構(gòu)使波長為9.1μm的QCLs的工作溫度高達(dá)312K，連續(xù)輸出功率3mW.量子級聯(lián)激光器的工作波長已覆蓋近紅外到遠(yuǎn)紅外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光譜、超高靈敏氣體傳感器、高速調(diào)制器和無線光學(xué)連接等方面顯示出重要的應(yīng)用前景。中科院上海微系統(tǒng)和信息技術(shù)研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子級聯(lián)激光器；中科院半導(dǎo)體研究所于2000年又研制成功3.7μm室溫準(zhǔn)連續(xù)應(yīng)變補(bǔ)償量子級聯(lián)激光器，使我國成為能研制這類高質(zhì)量激光器材料為數(shù)不多的幾個(gè)國家之一。

目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作為超薄層微結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的主流方向，正從直徑3英寸向4英寸過渡；生產(chǎn)型的MBE和M0CVD設(shè)備已研制成功并投入使用，每臺(tái)年生產(chǎn)能力可高達(dá)3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英國卡迪夫的MOCVD中心，法國的PicogigaMBE基地，美國的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有這種外延材料出售。生產(chǎn)型MBE和MOCVD設(shè)備的成熟與應(yīng)用，必然促進(jìn)襯底材料設(shè)備和材料評價(jià)技術(shù)的發(fā)展。

（2）硅基應(yīng)變異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

硅基光、電器件集成一直是人們所追求的目標(biāo)。但由于硅是間接帶隙，如何提高硅基材料發(fā)光效率就成為一個(gè)亟待解決的問題。雖經(jīng)多年研究，但進(jìn)展緩慢。人們目前正致力于探索硅基納米材料（納米Si／SiO2），硅基SiGeC體系的Si1－yCy/Si1－xGex低維結(jié)構(gòu)，Ge／Si量子點(diǎn)和量子點(diǎn)超晶格材料，Si／SiC量子點(diǎn)材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED發(fā)光器件和有關(guān)納米硅的受激放大現(xiàn)象的報(bào)道，使人們看到了一線希望。

另一方面，GeSi／Si應(yīng)變層超晶格材料，因其在新一代移動(dòng)通信上的重要應(yīng)用前景，而成為目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止頻率已達(dá)200GHz，HBT最高振蕩頻率為160GHz，噪音在10GHz下為0.9db，其性能可與GaAs器件相媲美。

盡管GaAs／Si和InP／Si是實(shí)現(xiàn)光電子集成理想的材料體系，但由于晶格失配和熱膨脹系數(shù)等不同造成的高密度失配位錯(cuò)而導(dǎo)致器件性能退化和失效，防礙著它的使用化。最近，Motolora等公司宣稱，他們在12英寸的硅襯底上，用鈦酸鍶作協(xié)變層（柔性層），成功的生長了器件級的GaAs外延薄膜，取得了突破性的進(jìn)展。

2.4一維量子線、零維量子點(diǎn)半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料

基于量子尺寸效應(yīng)、量子干涉效應(yīng)，量子隧穿效應(yīng)和庫侖阻效應(yīng)以及非線性光學(xué)效應(yīng)等的低維半導(dǎo)體材料是一種人工構(gòu)造（通過能帶工程實(shí)施）的新型半導(dǎo)體材料，是新一代微電子、光電子器件和電路的基礎(chǔ)。它的發(fā)展與應(yīng)用，極有可能觸發(fā)新的技術(shù)革命。

目前低維半導(dǎo)體材料生長與制備主要集中在幾個(gè)比較成熟的材料體系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP，InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在納米微電子和光電子研制方面取得了重大進(jìn)展。俄羅斯約飛技術(shù)物理所MBE小組，柏林的俄德聯(lián)合研制小組和中科院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體材料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的MBE小組等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子點(diǎn)激光器，工作波長lμm左右，單管室溫連續(xù)輸出功率高達(dá)3.6～4W.特別應(yīng)當(dāng)指出的是我國上述的MBE小組，2001年通過在高功率量子點(diǎn)激光器的有源區(qū)材料結(jié)構(gòu)中引入應(yīng)力緩解層，抑制了缺陷和位錯(cuò)的產(chǎn)生，提高了量子點(diǎn)激光器的工作壽命，室溫下連續(xù)輸出功率為1W時(shí)工作壽命超過5000小時(shí)，這是大功率激光器的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，至今未見國外報(bào)道。

在單電子晶體管和單電子存貯器及其電路的研制方面也獲得了重大進(jìn)展，1994年日本NTT就研制成功溝道長度為30nm納米單電子晶體管，并在150K觀察到柵控源－漏電流振蕩；1997年美國又報(bào)道了可在室溫工作的單電子開關(guān)器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了128Mb的單電子存貯器原型樣機(jī)的制造，這是在單電子器件在高密度存貯電路的應(yīng)用方面邁出的關(guān)鍵一步。目前，基于量子點(diǎn)的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，單光子源和應(yīng)用于量子計(jì)算的量子比特的構(gòu)建等方面的研究也正在進(jìn)行中。

與半導(dǎo)體超晶格和量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的生長制備相比，高度有序的半導(dǎo)體量子線的制備技術(shù)難度較大。中科院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體材料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的MBE小組，在繼利用MBE技術(shù)和SK生長模式，成功地制備了高空間有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子線和量子線超晶格結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對InAs／InAlAs量子線超晶格的空間自對準(zhǔn)（垂直或斜對準(zhǔn)）的物理起因和生長控制進(jìn)行了研究，取得了較大進(jìn)展。

王中林教授領(lǐng)導(dǎo)的喬治亞理工大學(xué)的材料科學(xué)與工程系和化學(xué)與生物化學(xué)系的研究小組，基于無催化劑、控制生長條件的氧化物粉末的熱蒸發(fā)技術(shù)，成功地合成了諸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半導(dǎo)體氧化物納米帶，它們與具有圓柱對稱截面的中空納米管或納米線不同，這些原生的納米帶呈現(xiàn)出高純、結(jié)構(gòu)均勻和單晶體，幾乎無缺陷和位錯(cuò)；納米線呈矩形截面，典型的寬度為20－300nm，寬厚比為5－10，長度可達(dá)數(shù)毫米。這種半導(dǎo)體氧化物納米帶是一個(gè)理想的材料體系，可以用來研究載流子維度受限的輸運(yùn)現(xiàn)象和基于它的功能器件制造。香港城市大學(xué)李述湯教授和瑞典隆德大學(xué)固體物理系納米中心的LarsSamuelson教授領(lǐng)導(dǎo)的小組，分別在SiO2／Si和InAs／InP半導(dǎo)體量子線超晶格結(jié)構(gòu)的生長制各方面也取得了重要進(jìn)展。

低維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制備的方法很多，主要有：微結(jié)構(gòu)材料生長和精細(xì)加工工藝相結(jié)合的方法，應(yīng)變自組裝量子線、量子點(diǎn)材料生長技術(shù)，圖形化襯底和不同取向晶面選擇生長技術(shù)，單原子操縱和加工技術(shù)，納米結(jié)構(gòu)的輻照制備技術(shù)，及其在沸石的籠子中、納米碳管和溶液中等通過物理或化學(xué)方法制備量子點(diǎn)和量子線的技術(shù)等。目前發(fā)展的主要趨勢是尋找原子級無損傷加工方法和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)變自組裝可控生長技術(shù)，以求獲得大小、形狀均勻、密度可控的無缺陷納米結(jié)構(gòu)。

2.5寬帶隙半導(dǎo)體材料

寬帶隙半導(dǎo)體材主要指的是金剛石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶體等，特別是SiC、GaN和金剛石薄膜等材料，因具有高熱導(dǎo)率、高電子飽和漂移速度和大臨界擊穿電壓等特點(diǎn)，成為研制高頻大功率、耐高溫、抗輻照半導(dǎo)體微電子器件和電路的理想材料；在通信、汽車、航空、航天、石油開采以及國防等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。另外，III族氮化物也是很好的光電子材料，在藍(lán)、綠光發(fā)光二極管（LED）和紫、藍(lán)、綠光激光器（LD）以及紫外探測器等應(yīng)用方面也顯示了廣泛的應(yīng)用前景。隨著1993年GaN材料的P型摻雜突破，GaN基材料成為藍(lán)綠光發(fā)光材料的研究熱點(diǎn)。目前，GaN基藍(lán)綠光發(fā)光二極管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大輸出功率為0.5W.在微電子器件研制方面，GaN基FET的最高工作頻率（fmax）已達(dá)140GHz，fT=67GHz，跨導(dǎo)為260ms／mm；HEMT器件也相繼問世，發(fā)展很快。此外，256×256GaN基紫外光電焦平面陣列探測器也已研制成功。特別值得提出的是，日本Sumitomo電子工業(yè)有限公司2000年宣稱，他們采用熱力學(xué)方法已研制成功2英寸GaN單晶材料，這將有力的推動(dòng)藍(lán)光激光器和GaN基電子器件的發(fā)展。另外，近年來具有反常帶隙彎曲的窄禁帶InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重視，這是因?yàn)樗鼈冊陂L波長光通信用高T0光源和太陽能電池等方面顯示了重要應(yīng)用前景。

以Cree公司為代表的體SiC單晶的研制已取得突破性進(jìn)展，2英寸的4H和6HSiC單晶與外延片，以及3英寸的4HSiC單晶己有商品出售；以SiC為GaN基材料襯低的藍(lán)綠光LED業(yè)已上市，并參于與以藍(lán)寶石為襯低的GaN基發(fā)光器件的竟?fàn)?。其他SiC相關(guān)高溫器件的研制也取得了長足的進(jìn)步。目前存在的主要問題是材料中的缺陷密度高，且價(jià)格昂貴。

II－VI族蘭綠光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美國3M公司成功地解決了II－VI族的P型摻雜難點(diǎn)而得到迅速發(fā)展。1991年3M公司利用MBE技術(shù)率先宣布了電注入（Zn，Cd）Se／ZnSe蘭光激光器在77K（495nm）脈沖輸出功率100mW的消息，開始了II－VI族蘭綠光半導(dǎo)體激光（材料）器件研制的。經(jīng)過多年的努力，目前ZnSe基II－VI族蘭綠光激光器的壽命雖已超過1000小時(shí)，但離使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速發(fā)展和應(yīng)用，使II－VI族蘭綠光材料研制步伐有所變緩。提高有源區(qū)材料的完整性，特別是要降低由非化學(xué)配比導(dǎo)致的點(diǎn)缺陷密度和進(jìn)一步降低失配位錯(cuò)和解決歐姆接觸等問題，仍是該材料體系走向?qū)嵱没氨仨氁鉀Q的問題。

寬帶隙半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料往往也是典型的大失配異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，所謂大失配

異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料是指晶格常數(shù)、熱膨脹系數(shù)或晶體的對稱性等物理參數(shù)有較大差異的材料體系，如GaN／藍(lán)寶石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引發(fā)界面處大量位錯(cuò)和缺陷的產(chǎn)生，極大地影響著微結(jié)構(gòu)材料的光電性能及其器件應(yīng)用。如何避免和消除這一負(fù)面影響，是目前材料制備中的一個(gè)迫切要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。這個(gè)問題的解泱，必將大大地拓寬材料的可選擇余地，開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，除SiC單晶襯低材料，GaN基藍(lán)光LED材料和器件已有商品出售外，大多數(shù)高溫半導(dǎo)體材料仍處在實(shí)驗(yàn)室研制階段，不少影響這類材料發(fā)展的關(guān)鍵問題，如GaN襯底，ZnO單晶簿膜制備，P型摻雜和歐姆電極接觸，單晶金剛石薄膜生長與N型摻雜，II－VI族材料的退化機(jī)理等仍是制約這些材料實(shí)用化的關(guān)鍵問題，國內(nèi)外雖已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。

3光子晶體

光子晶體是一種人工微結(jié)構(gòu)材料，介電常數(shù)周期的被調(diào)制在與工作波長相比擬的尺度，來自結(jié)構(gòu)單元的散射波的多重干涉形成一個(gè)光子帶隙，與半導(dǎo)體材料的電子能隙相似，并可用類似于固態(tài)晶體中的能帶論來描述三維周期介電結(jié)構(gòu)中光波的傳播，相應(yīng)光子晶體光帶隙（禁帶）能量的光波模式在其中的傳播是被禁止的。如果光子晶體的周期性被破壞，那么在禁帶中也會(huì)引入所謂的“施主”和“受主”模，光子態(tài)密度隨光子晶體維度降低而量子化。如三維受限的“受主”摻雜的光子晶體有希望制成非常高Q值的單模微腔，從而為研制高質(zhì)量微腔激光器開辟新的途徑。光子晶體的制備方法主要有：聚焦離子束（FIB）結(jié)合脈沖激光蒸發(fā)方法，即先用脈沖激光蒸發(fā)制備如Ag/MnO多層膜，再用FIB注入隔離形成一維或二維平面陣列光子晶體；基于功能粒子（磁性納米顆粒Fe2O3，發(fā)光納米顆粒CdS和介電納米顆粒TiO2）和共軛高分子的自組裝方法，可形成適用于可光范圍的三維納米顆粒光子晶體；二維多空硅也可制作成一個(gè)理想的3－5μm和1.5μm光子帶隙材料等。目前，二維光子晶體制造已取得很大進(jìn)展，但三維光子晶體的研究，仍是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。最近，Campbell等人提出了全息光柵光刻的方法來制造三維光子晶體，取得了進(jìn)展。

4量子比特構(gòu)建與材料

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)芯片集成度不斷增高，器件尺寸越來越?。╪m尺度）并最終將受到器件工作原理和工藝技術(shù)限制，而無法滿足人類對更大信息量的需求。為此，發(fā)展基于全新原理和結(jié)構(gòu)的功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)是21世紀(jì)人類面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。1994年Shor基于量子態(tài)疊加性提出的量子并行算法并證明可輕而易舉地破譯目前廣泛使用的公開密鑰Rivest，Shamir和Adlman（RSA）體系，引起了人們的廣泛重視。

所謂量子計(jì)算機(jī)是應(yīng)用量子力學(xué)原理進(jìn)行計(jì)的裝置，理論上講它比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)有更快的運(yùn)算速度，更大信息傳遞量和更高信息安全保障，有可能超越目前計(jì)算機(jī)理想極限。實(shí)現(xiàn)量子比特構(gòu)造和量子計(jì)算機(jī)的設(shè)想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一個(gè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算的方案。其核心是利用硅納米電子器件中磷施主核自旋進(jìn)行信息編碼，通過外加電場控制核自旋間相互作用實(shí)現(xiàn)其邏輯運(yùn)算，自旋測量是由自旋極化電子電流來完成，計(jì)算機(jī)要工作在mK的低溫下。

這種量子計(jì)算機(jī)的最終實(shí)現(xiàn)依賴于與硅平面工藝兼容的硅納米電子技術(shù)的發(fā)展。除此之外，為了避免雜質(zhì)對磷核自旋的干擾，必需使用高純（無雜質(zhì)）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅單晶；減小SiO2絕緣層的無序漲落以及如何在硅里摻入規(guī)則的磷原子陣列等是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的關(guān)鍵。量子態(tài)在傳輸，處理和存儲(chǔ)過程中可能因環(huán)境的耦合（干擾），而從量子疊加態(tài)演化成經(jīng)典的混合態(tài)，即所謂失去相干，特別是在大規(guī)模計(jì)算中能否始終保持量子態(tài)間的相干是量子計(jì)算機(jī)走向?qū)嵱没八匦杩朔碾y題。

5發(fā)展我國半導(dǎo)體材料的幾點(diǎn)建議

鑒于我國目前的工業(yè)基礎(chǔ)，國力和半導(dǎo)體材料的發(fā)展水平，提出以下發(fā)展建議供參考。

5.1硅單晶和外延材料硅材料作為微電子技術(shù)的主導(dǎo)地位

至少到本世紀(jì)中葉都不會(huì)改變，至今國內(nèi)各大集成電路制造廠家所需的硅片基本上是依賴進(jìn)口。目前國內(nèi)雖已可拉制8英寸的硅單晶和小批量生產(chǎn)6英寸的硅外延片，然而都未形成穩(wěn)定的批量生產(chǎn)能力，更談不上規(guī)模生產(chǎn)。建議國家集中人力和財(cái)力，首先開展8英寸硅單晶實(shí)用化和6英寸硅外延片研究開發(fā)，在“十五”的后期，爭取做到8英寸集成電路生產(chǎn)線用硅單晶材料的國產(chǎn)化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我國應(yīng)有8～12英寸硅單晶、片材和8英寸硅外延片的規(guī)模生產(chǎn)能力；更大直徑的硅單晶、片材和外延片也應(yīng)及時(shí)布點(diǎn)研制。另外，硅多晶材料生產(chǎn)基地及其相配套的高純石英、氣體和化學(xué)試劑等也必需同時(shí)給以重視，只有這樣，才能逐步改觀我國微電子技術(shù)的落后局面，進(jìn)入世界發(fā)達(dá)國家之林。超級秘書網(wǎng)

5.2GaAs及其有關(guān)化合物半導(dǎo)體單晶材料發(fā)展建議

GaAs、InP等單晶材料同國外的差距主要表現(xiàn)在拉晶和晶片加工設(shè)備落后，沒有形成生產(chǎn)能力。相信在國家各部委的統(tǒng)一組織、領(lǐng)導(dǎo)下，并爭取企業(yè)介入，建立我國自己的研究、開發(fā)和生產(chǎn)聯(lián)合體，取各家之長，分工協(xié)作，到2010年趕上世界先進(jìn)水平是可能的。要達(dá)到上述目的，到“十五”末應(yīng)形成以4英寸單晶為主2－3噸／年的SI－GaAs和3－5噸／年摻雜GaAs、InP單晶和開盒就用晶片的生產(chǎn)能力，以滿足我國不斷發(fā)展的微電子和光電子工業(yè)的需術(shù)。到2010年，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)4英寸GaAs生產(chǎn)線的國產(chǎn)化，并具有滿足6英寸線的供片能力。

5.3發(fā)展超晶格、量子阱和一維、零維半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料的建議

（1）超晶格、量子阱材料從目前我國國力和我們已有的基礎(chǔ)出發(fā)，應(yīng)以三基色（超高亮度紅、綠和藍(lán)光）材料和光通信材料為主攻方向，并兼顧新一代微電子器件和電路的需求，加強(qiáng)MBE和MOCVD兩個(gè)基地的建設(shè)，引進(jìn)必要的適合批量生產(chǎn)的工業(yè)型MBE和MOCVD設(shè)備并著重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基藍(lán)綠光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料體系的實(shí)用化研究是當(dāng)務(wù)之急，爭取在“十五”末，能滿足國內(nèi)2、3和4英寸GaAs生產(chǎn)線所需要的異質(zhì)結(jié)材料。到2010年，每年能具備至少100萬平方英寸MBE和MOCVD微電子和光電子微結(jié)構(gòu)材料的生產(chǎn)能力。達(dá)到本世紀(jì)初的國際水平。

寬帶隙高溫半導(dǎo)體材料如SiC，GaN基微電子材料和單晶金剛石薄膜以及ZnO等材料也應(yīng)擇優(yōu)布點(diǎn)，分別做好研究與開發(fā)工作。

（2）一維和零維半導(dǎo)體材料的發(fā)展設(shè)想?；诘途S半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料的固態(tài)納米量子器件，目前雖然仍處在預(yù)研階段，但極其重要，極有可能觸發(fā)微電子、光電子技術(shù)新的革命。低維量子器件的制造依賴于低維結(jié)構(gòu)材料生長和納米加工技術(shù)的進(jìn)步，而納米結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量又很大程度上取決于生長和制備技術(shù)的水平。因而，集中人力、物力建設(shè)我國自己的納米科學(xué)與技術(shù)研究發(fā)展中心就成為了成敗的關(guān)鍵。具體目標(biāo)是，“十五”末，在半導(dǎo)體量子線、量子點(diǎn)材料制備，量子器件研制和系統(tǒng)集成等若干個(gè)重要研究方向接近當(dāng)時(shí)的國際先進(jìn)水平；2010年在有實(shí)用化前景的量子點(diǎn)激光器，量子共振隧穿器件和單電子器件及其集成等研發(fā)方面，達(dá)到國際先進(jìn)水平，并在國際該領(lǐng)域占有一席之地。可以預(yù)料，它的實(shí)施必將極大地增強(qiáng)我國的經(jīng)濟(jì)和國防實(shí)力。

篇2

關(guān)鍵詞半導(dǎo)體材料量子線量子點(diǎn)材料光子晶體

1半導(dǎo)體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀(jì)中葉，單晶硅和半導(dǎo)體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導(dǎo)致了電子工業(yè)革命；上世紀(jì)70年代初石英光導(dǎo)纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進(jìn)了光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，使人類進(jìn)入了信息時(shí)代。超晶格概念的提出及其半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設(shè)計(jì)思想，使半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)與制造從“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強(qiáng)大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟(jì)格局和軍事對抗的形式，徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

2幾種主要半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1硅材料

從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si發(fā)展的總趨勢。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC‘s）技術(shù)正處在由實(shí)驗(yàn)室向工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變中。目前300mm，0.18μm工藝的硅ULSI生產(chǎn)線已經(jīng)投入生產(chǎn)，300mm，0.13μm工藝生產(chǎn)線也將在2003年完成評估。18英寸重達(dá)414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實(shí)驗(yàn)室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。

從進(jìn)一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會(huì)成為硅材料發(fā)展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smartcut）和SIMOX材料等也發(fā)展很快。目前，直徑8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在開發(fā)中。

理論分析指出30nm左右將是硅MOS集成電路線寬的“極限”尺寸。這不僅是指量子尺寸效應(yīng)對現(xiàn)有器件特性影響所帶來的物理限制和光刻技術(shù)的限制問題，更重要的是將受硅、SiO2自身性質(zhì)的限制。盡管人們正在積極尋找高K介電絕緣材料（如用Si3N4等來替代SiO2），低K介電互連材料，用Cu代替Al引線以及采用系統(tǒng)集成芯片技術(shù)等來提高ULSI的集成度、運(yùn)算速度和功能，但硅將最終難以滿足人類不斷的對更大信息量需求。為此，人們除尋求基于全新原理的量子計(jì)算和DNA生物計(jì)算等之外，還把目光放在以GaAs、InP為基的化合物半導(dǎo)體材料，特別是二維超晶格、量子阱，一維量子線與零維量子點(diǎn)材料和可與硅平面工藝兼容GeSi合金材料等，這也是目前半導(dǎo)體材料研發(fā)的重點(diǎn)。

2.2GaAs和InP單晶材料

GaAs和InP與硅不同，它們都是直接帶隙材料，具有電子飽和漂移速度高，耐高溫，抗輻照等特點(diǎn)；在超高速、超高頻、低功耗、低噪音器件和電路，特別在光電子器件和光電集成方面占有獨(dú)特的優(yōu)勢。

目前，世界GaAs單晶的總年產(chǎn)量已超過200噸，其中以低位錯(cuò)密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生長的2－3英寸的導(dǎo)電GaAs襯底材料為主；近年來，為滿足高速移動(dòng)通信的迫切需求，大直徑（4，6和8英寸）的SI－GaAs發(fā)展很快。美國莫托羅拉公司正在籌建6英寸的SI－GaAs集成電路生產(chǎn)線。InP具有比GaAs更優(yōu)越的高頻性能，發(fā)展的速度更快，但研制直徑3英寸以上大直徑的InP單晶的關(guān)鍵技術(shù)尚未完全突破，價(jià)格居高不下。

GaAs和InP單晶的發(fā)展趨勢是：

（1）。增大晶體直徑，目前4英寸的SI－GaAs已用于生產(chǎn)，預(yù)計(jì)本世紀(jì)初的頭幾年直徑為6英寸的SI－GaAs也將投入工業(yè)應(yīng)用。

（2）。提高材料的電學(xué)和光學(xué)微區(qū)均勻性。

（3）。降低單晶的缺陷密度，特別是位錯(cuò)。

（4）。GaAs和InP單晶的VGF生長技術(shù)發(fā)展很快，很有可能成為主流技術(shù)。

2.3半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料

半導(dǎo)體超薄層微結(jié)構(gòu)材料是基于先進(jìn)生長技術(shù)（MBE，MOCVD）的新一代人工構(gòu)造材料。它以全新的概念改變著光電子和微電子器件的設(shè)計(jì)思想，出現(xiàn)了“電學(xué)和光學(xué)特性可剪裁”為特征的新范疇，是新一代固態(tài)量子器件的基礎(chǔ)材料。

（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。

GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和應(yīng)變補(bǔ)償材料體系已發(fā)展得相當(dāng)成熟，已成功地用來制造超高速，超高頻微電子器件和單片集成電路。高電子遷移率晶體管（HEMT），贗配高電子遷移率晶體管（P－HEMT）器件最好水平已達(dá)fmax=600GHz，輸出功率58mW，功率增益6.4db；雙異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT）的最高頻率fmax也已高達(dá)500GHz，HEMT邏輯電路研制也發(fā)展很快。基于上述材料體系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探測器，紅、黃、橙光發(fā)光二極管和紅光激光器以及大功率半導(dǎo)體量子阱激光器已商品化；表面光發(fā)射器件和光雙穩(wěn)器件等也已達(dá)到或接近達(dá)到實(shí)用化水平。目前，研制高質(zhì)量的1.5μm分布反饋（DFB）激光器和電吸收（EA）調(diào)制器單片集成InP基多量子阱材料和超高速驅(qū)動(dòng)電路所需的低維結(jié)構(gòu)材料是解決光纖通信瓶頸問題的關(guān)鍵，在實(shí)驗(yàn)室西門子公司已完成了80×40Gbps傳輸40km的實(shí)驗(yàn)。另外，用于制造準(zhǔn)連續(xù)兆瓦級大功率激光陣列的高質(zhì)量量子阱材料也受到人們的重視。

雖然常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)端面發(fā)射激光器是目前光電子領(lǐng)域占統(tǒng)治地位的有源器件，但由于其有源區(qū)極薄（～0.01μm）端面光電災(zāi)變損傷，大電流電熱燒毀和光束質(zhì)量差一直是此類激光器的性能改善和功率提高的難題。采用多有源區(qū)量子級聯(lián)耦合是解決此難題的有效途徑之一。我國早在1999年，就研制成功980nmInGaAs帶間量子級聯(lián)激光器，輸出功率達(dá)5W以上；2000年初，法國湯姆遜公司又報(bào)道了單個(gè)激光器準(zhǔn)連續(xù)輸出功率超過10瓦好結(jié)果。最近，我國的科研工作者又提出并開展了多有源區(qū)縱向光耦合垂直腔面發(fā)射激光器研究，這是一種具有高增益、極低閾值、高功率和高光束質(zhì)量的新型激光器，在未來光通信、光互聯(lián)與光電信息處理方面有著良好的應(yīng)用前景。

為克服PN結(jié)半導(dǎo)體激光器的能隙對激光器波長范圍的限制，1994年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了基于量子阱內(nèi)子帶躍遷和阱間共振隧穿的量子級聯(lián)激光器，突破了半導(dǎo)體能隙對波長的限制。自從1994年InGaAs／InAIAs／InP量子級聯(lián)激光器（QCLs）發(fā)明以來，Bell實(shí)驗(yàn)室等的科學(xué)家，在過去的7年多的時(shí)間里，QCLs在向大功率、高溫和單膜工作等研究方面取得了顯著的進(jìn)展。2001年瑞士Neuchatel大學(xué)的科學(xué)家采用雙聲子共振和三量子阱有源區(qū)結(jié)構(gòu)使波長為9.1μm的QCLs的工作溫度高達(dá)312K，連續(xù)輸出功率3mW.量子級聯(lián)激光器的工作波長已覆蓋近紅外到遠(yuǎn)紅外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光譜、超高靈敏氣體傳感器、高速調(diào)制器和無線光學(xué)連接等方面顯示出重要的應(yīng)用前景。中科院上海微系統(tǒng)和信息技術(shù)研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子級聯(lián)激光器；中科院半導(dǎo)體研究所于2000年又研制成功3.7μm室溫準(zhǔn)連續(xù)應(yīng)變補(bǔ)償量子級聯(lián)激光器，使我國成為能研制這類高質(zhì)量激光器材料為數(shù)不多的幾個(gè)國家之一。

目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作為超薄層微結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的主流方向，正從直徑3英寸向4英寸過渡；生產(chǎn)型的MBE和M0CVD設(shè)備已研制成功并投入使用，每臺(tái)年生產(chǎn)能力可高達(dá)3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英國卡迪夫的MOCVD中心，法國的PicogigaMBE基地，美國的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有這種外延材料出售。生產(chǎn)型MBE和MOCVD設(shè)備的成熟與應(yīng)用，必然促進(jìn)襯底材料設(shè)備和材料評價(jià)技術(shù)的發(fā)展。

（2）硅基應(yīng)變異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

硅基光、電器件集成一直是人們所追求的目標(biāo)。但由于硅是間接帶隙，如何提高硅基材料發(fā)光效率就成為一個(gè)亟待解決的問題。雖經(jīng)多年研究，但進(jìn)展緩慢。人們目前正致力于探索硅基納米材料（納米Si／SiO2），硅基SiGeC體系的Si1－yCy/Si1－xGex低維結(jié)構(gòu)，Ge／Si量子點(diǎn)和量子點(diǎn)超晶格材料，Si／SiC量子點(diǎn)材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED發(fā)光器件和有關(guān)納米硅的受激放大現(xiàn)象的報(bào)道，使人們看到了一線希望。

另一方面，GeSi／Si應(yīng)變層超晶格材料，因其在新一代移動(dòng)通信上的重要應(yīng)用前景，而成為目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止頻率已達(dá)200GHz，HBT最高振蕩頻率為160GHz，噪音在10GHz下為0.9db，其性能可與GaAs器件相媲美。

盡管GaAs／Si和InP／Si是實(shí)現(xiàn)光電子集成理想的材料體系，但由于晶格失配和熱膨脹系數(shù)等不同造成的高密度失配位錯(cuò)而導(dǎo)致器件性能退化和失效，防礙著它的使用化。最近，Motolora等公司宣稱，他們在12英寸的硅襯底上，用鈦酸鍶作協(xié)變層（柔性層），成功的生長了器件級的GaAs外延薄膜，取得了突破性的進(jìn)展。

2.4一維量子線、零維量子點(diǎn)半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料

基于量子尺寸效應(yīng)、量子干涉效應(yīng)，量子隧穿效應(yīng)和庫侖阻效應(yīng)以及非線性光學(xué)效應(yīng)等的低維半導(dǎo)體材料是一種人工構(gòu)造（通過能帶工程實(shí)施）的新型半導(dǎo)體材料，是新一代微電子、光電子器件和電路的基礎(chǔ)。它的發(fā)展與應(yīng)用，極有可能觸發(fā)新的技術(shù)革命。

目前低維半導(dǎo)體材料生長與制備主要集中在幾個(gè)比較成熟的材料體系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP，InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在納米微電子和光電子研制方面取得了重大進(jìn)展。俄羅斯約飛技術(shù)物理所MBE小組，柏林的俄德聯(lián)合研制小組和中科院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體材料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的MBE小組等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子點(diǎn)激光器，工作波長lμm左右，單管室溫連續(xù)輸出功率高達(dá)3.6～4W.特別應(yīng)當(dāng)指出的是我國上述的MBE小組，2001年通過在高功率量子點(diǎn)激光器的有源區(qū)材料結(jié)構(gòu)中引入應(yīng)力緩解層，抑制了缺陷和位錯(cuò)的產(chǎn)生，提高了量子點(diǎn)激光器的工作壽命，室溫下連續(xù)輸出功率為1W時(shí)工作壽命超過5000小時(shí)，這是大功率激光器的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，至今未見國外報(bào)道。

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半導(dǎo)體材料研究的新進(jìn)展

在單電子晶體管和單電子存貯器及其電路的研制方面也獲得了重大進(jìn)展，1994年日本NTT就研制成功溝道長度為30nm納米單電子晶體管，并在150K觀察到柵控源－漏電流振蕩；1997年美國又報(bào)道了可在室溫工作的單電子開關(guān)器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了128Mb的單電子存貯器原型樣機(jī)的制造，這是在單電子器件在高密度存貯電路的應(yīng)用方面邁出的關(guān)鍵一步。目前，基于量子點(diǎn)的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，單光子源和應(yīng)用于量子計(jì)算的量子比特的構(gòu)建等方面的研究也正在進(jìn)行中。

與半導(dǎo)體超晶格和量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的生長制備相比，高度有序的半導(dǎo)體量子線的制備技術(shù)難度較大。中科院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體材料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的MBE小組，在繼利用MBE技術(shù)和SK生長模式，成功地制備了高空間有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子線和量子線超晶格結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對InAs／InAlAs量子線超晶格的空間自對準(zhǔn)（垂直或斜對準(zhǔn)）的物理起因和生長控制進(jìn)行了研究，取得了較大進(jìn)展。

王中林教授領(lǐng)導(dǎo)的喬治亞理工大學(xué)的材料科學(xué)與工程系和化學(xué)與生物化學(xué)系的研究小組，基于無催化劑、控制生長條件的氧化物粉末的熱蒸發(fā)技術(shù)，成功地合成了諸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半導(dǎo)體氧化物納米帶，它們與具有圓柱對稱截面的中空納米管或納米線不同，這些原生的納米帶呈現(xiàn)出高純、結(jié)構(gòu)均勻和單晶體，幾乎無缺陷和位錯(cuò)；納米線呈矩形截面，典型的寬度為20－300nm，寬厚比為5－10，長度可達(dá)數(shù)毫米。這種半導(dǎo)體氧化物納米帶是一個(gè)理想的材料體系，可以用來研究載流子維度受限的輸運(yùn)現(xiàn)象和基于它的功能器件制造。香港城市大學(xué)李述湯教授和瑞典隆德大學(xué)固體物理系納米中心的LarsSamuelson教授領(lǐng)導(dǎo)的小組，分別在SiO2／Si和InAs／InP半導(dǎo)體量子線超晶格結(jié)構(gòu)的生長制各方面也取得了重要進(jìn)展。

低維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制備的方法很多，主要有：微結(jié)構(gòu)材料生長和精細(xì)加工工藝相結(jié)合的方法，應(yīng)變自組裝量子線、量子點(diǎn)材料生長技術(shù)，圖形化襯底和不同取向晶面選擇生長技術(shù)，單原子操縱和加工技術(shù)，納米結(jié)構(gòu)的輻照制備技術(shù)，及其在沸石的籠子中、納米碳管和溶液中等通過物理或化學(xué)方法制備量子點(diǎn)和量子線的技術(shù)等。目前發(fā)展的主要趨勢是尋找原子級無損傷加工方法和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)變自組裝可控生長技術(shù)，以求獲得大小、形狀均勻、密度可控的無缺陷納米結(jié)構(gòu)。

2.5寬帶隙半導(dǎo)體材料

寬帶隙半導(dǎo)體材主要指的是金剛石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶體等，特別是SiC、GaN和金剛石薄膜等材料，因具有高熱導(dǎo)率、高電子飽和漂移速度和大臨界擊穿電壓等特點(diǎn)，成為研制高頻大功率、耐高溫、抗輻照半導(dǎo)體微電子器件和電路的理想材料；在通信、汽車、航空、航天、石油開采以及國防等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。另外，III族氮化物也是很好的光電子材料，在藍(lán)、綠光發(fā)光二極管（LED）和紫、藍(lán)、綠光激光器（LD）以及紫外探測器等應(yīng)用方面也顯示了廣泛的應(yīng)用前景。隨著1993年GaN材料的P型摻雜突破，GaN基材料成為藍(lán)綠光發(fā)光材料的研究熱點(diǎn)。目前，GaN基藍(lán)綠光發(fā)光二極管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大輸出功率為0.5W.在微電子器件研制方面，GaN基FET的最高工作頻率（fmax）已達(dá)140GHz，fT=67GHz，跨導(dǎo)為260ms／mm；HEMT器件也相繼問世，發(fā)展很快。此外，256×256GaN基紫外光電焦平面陣列探測器也已研制成功。特別值得提出的是，日本Sumitomo電子工業(yè)有限公司2000年宣稱，他們采用熱力學(xué)方法已研制成功2英寸GaN單晶材料，這將有力的推動(dòng)藍(lán)光激光器和GaN基電子器件的發(fā)展。另外，近年來具有反常帶隙彎曲的窄禁帶InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重視，這是因?yàn)樗鼈冊陂L波長光通信用高T0光源和太陽能電池等方面顯示了重要應(yīng)用前景。

以Cree公司為代表的體SiC單晶的研制已取得突破性進(jìn)展，2英寸的4H和6HSiC單晶與外延片，以及3英寸的4HSiC單晶己有商品出售；以SiC為GaN基材料襯低的藍(lán)綠光LED業(yè)已上市，并參于與以藍(lán)寶石為襯低的GaN基發(fā)光器件的竟?fàn)?。其他SiC相關(guān)高溫器件的研制也取得了長足的進(jìn)步。目前存在的主要問題是材料中的缺陷密度高，且價(jià)格昂貴。

II－VI族蘭綠光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美國3M公司成功地解決了II－VI族的P型摻雜難點(diǎn)而得到迅速發(fā)展。1991年3M公司利用MBE技術(shù)率先宣布了電注入（Zn，Cd）Se／ZnSe蘭光激光器在77K（495nm）脈沖輸出功率100mW的消息，開始了II－VI族蘭綠光半導(dǎo)體激光（材料）器件研制的。經(jīng)過多年的努力，目前ZnSe基II－VI族蘭綠光激光器的壽命雖已超過1000小時(shí)，但離使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速發(fā)展和應(yīng)用，使II－VI族蘭綠光材料研制步伐有所變緩。提高有源區(qū)材料的完整性，特別是要降低由非化學(xué)配比導(dǎo)致的點(diǎn)缺陷密度和進(jìn)一步降低失配位錯(cuò)和解決歐姆接觸等問題，仍是該材料體系走向?qū)嵱没氨仨氁鉀Q的問題。

寬帶隙半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料往往也是典型的大失配異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，所謂大失配異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料是指晶格常數(shù)、熱膨脹系數(shù)或晶體的對稱性等物理參數(shù)有較大差異的材料體系，如GaN／藍(lán)寶石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引發(fā)界面處大量位錯(cuò)和缺陷的產(chǎn)生，極大地影響著微結(jié)構(gòu)材料的光電性能及其器件應(yīng)用。如何避免和消除這一負(fù)面影響，是目前材料制備中的一個(gè)迫切要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。這個(gè)問題的解泱，必將大大地拓寬材料的可選擇余地，開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，除SiC單晶襯低材料，GaN基藍(lán)光LED材料和器件已有商品出售外，大多數(shù)高溫半導(dǎo)體材料仍處在實(shí)驗(yàn)室研制階段，不少影響這類材料發(fā)展的關(guān)鍵問題，如GaN襯底，ZnO單晶簿膜制備，P型摻雜和歐姆電極接觸，單晶金剛石薄膜生長與N型摻雜，II－VI族材料的退化機(jī)理等仍是制約這些材料實(shí)用化的關(guān)鍵問題，國內(nèi)外雖已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。

3光子晶體

光子晶體是一種人工微結(jié)構(gòu)材料，介電常數(shù)周期的被調(diào)制在與工作波長相比擬的尺度，來自結(jié)構(gòu)單元的散射波的多重干涉形成一個(gè)光子帶隙，與半導(dǎo)體材料的電子能隙相似，并可用類似于固態(tài)晶體中的能帶論來描述三維周期介電結(jié)構(gòu)中光波的傳播，相應(yīng)光子晶體光帶隙（禁帶）能量的光波模式在其中的傳播是被禁止的。如果光子晶體的周期性被破壞，那么在禁帶中也會(huì)引入所謂的“施主”和“受主”模，光子態(tài)密度隨光子晶體維度降低而量子化。如三維受限的“受主”摻雜的光子晶體有希望制成非常高Q值的單模微腔，從而為研制高質(zhì)量微腔激光器開辟新的途徑。光子晶體的制備方法主要有：聚焦離子束（FIB）結(jié)合脈沖激光蒸發(fā)方法，即先用脈沖激光蒸發(fā)制備如Ag/MnO多層膜，再用FIB注入隔離形成一維或二維平面陣列光子晶體；基于功能粒子（磁性納米顆粒Fe2O3，發(fā)光納米顆粒CdS和介電納米顆粒TiO2）和共軛高分子的自組裝方法，可形成適用于可光范圍的三維納米顆粒光子晶體；二維多空硅也可制作成一個(gè)理想的3－5μm和1.5μm光子帶隙材料等。目前，二維光子晶體制造已取得很大進(jìn)展，但三維光子晶體的研究，仍是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。最近，Campbell等人提出了全息光柵光刻的方法來制造三維光子晶體，取得了進(jìn)展。

4量子比特構(gòu)建與材料

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)芯片集成度不斷增高，器件尺寸越來越?。╪m尺度）并最終將受到器件工作原理和工藝技術(shù)限制，而無法滿足人類對更大信息量的需求。為此，發(fā)展基于全新原理和結(jié)構(gòu)的功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)是21世紀(jì)人類面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。1994年Shor基于量子態(tài)疊加性提出的量子并行算法并證明可輕而易舉地破譯目前廣泛使用的公開密鑰Rivest，Shamir和Adlman（RSA）體系，引起了人們的廣泛重視。

所謂量子計(jì)算機(jī)是應(yīng)用量子力學(xué)原理進(jìn)行計(jì)的裝置，理論上講它比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)有更快的運(yùn)算速度，更大信息傳遞量和更高信息安全保障，有可能超越目前計(jì)算機(jī)理想極限。實(shí)現(xiàn)量子比特構(gòu)造和量子計(jì)算機(jī)的設(shè)想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一個(gè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算的方案。其核心是利用硅納米電子器件中磷施主核自旋進(jìn)行信息編碼，通過外加電場控制核自旋間相互作用實(shí)現(xiàn)其邏輯運(yùn)算，自旋測量是由自旋極化電子電流來完成，計(jì)算機(jī)要工作在mK的低溫下。

這種量子計(jì)算機(jī)的最終實(shí)現(xiàn)依賴于與硅平面工藝兼容的硅納米電子技術(shù)的發(fā)展。除此之外，為了避免雜質(zhì)對磷核自旋的干擾，必需使用高純（無雜質(zhì)）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅單晶；減小SiO2絕緣層的無序漲落以及如何在硅里摻入規(guī)則的磷原子陣列等是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的關(guān)鍵。量子態(tài)在傳輸，處理和存儲(chǔ)過程中可能因環(huán)境的耦合（干擾），而從量子疊加態(tài)演化成經(jīng)典的混合態(tài)，即所謂失去相干，特別是在大規(guī)模計(jì)算中能否始終保持量子態(tài)間的相干是量子計(jì)算機(jī)走向?qū)嵱没八匦杩朔碾y題。

5發(fā)展我國半導(dǎo)體材料的幾點(diǎn)建議

鑒于我國目前的工業(yè)基礎(chǔ)，國力和半導(dǎo)體材料的發(fā)展水平，提出以下發(fā)展建議供參考。

5.1硅單晶和外延材料硅材料作為微電子技術(shù)的主導(dǎo)地位

至少到本世紀(jì)中葉都不會(huì)改變，至今國內(nèi)各大集成電路制造廠家所需的硅片基本上是依賴進(jìn)口。目前國內(nèi)雖已可拉制8英寸的硅單晶和小批量生產(chǎn)6英寸的硅外延片，然而都未形成穩(wěn)定的批量生產(chǎn)能力，更談不上規(guī)模生產(chǎn)。建議國家集中人力和財(cái)力，首先開展8英寸硅單晶實(shí)用化和6英寸硅外延片研究開發(fā)，在“十五”的后期，爭取做到8英寸集成電路生產(chǎn)線用硅單晶材料的國產(chǎn)化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我國應(yīng)有8～12英寸硅單晶、片材和8英寸硅外延片的規(guī)模生產(chǎn)能力；更大直徑的硅單晶、片材和外延片也應(yīng)及時(shí)布點(diǎn)研制。另外，硅多晶材料生產(chǎn)基地及其相配套的高純石英、氣體和化學(xué)試劑等也必需同時(shí)給以重視，只有這樣，才能逐步改觀我國微電子技術(shù)的落后局面，進(jìn)入世界發(fā)達(dá)國家之林。

5.2GaAs及其有關(guān)化合物半導(dǎo)體單晶材料發(fā)展建議

GaAs、InP等單晶材料同國外的差距主要表現(xiàn)在拉晶和晶片加工設(shè)備落后，沒有形成生產(chǎn)能力。相信在國家各部委的統(tǒng)一組織、領(lǐng)導(dǎo)下，并爭取企業(yè)介入，建立我國自己的研究、開發(fā)和生產(chǎn)聯(lián)合體，取各家之長，分工協(xié)作，到2010年趕上世界先進(jìn)水平是可能的。要達(dá)到上述目的，到“十五”末應(yīng)形成以4英寸單晶為主2－3噸／年的SI－GaAs和3－5噸／年摻雜GaAs、InP單晶和開盒就用晶片的生產(chǎn)能力，以滿足我國不斷發(fā)展的微電子和光電子工業(yè)的需術(shù)。到2010年，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)4英寸GaAs生產(chǎn)線的國產(chǎn)化，并具有滿足6英寸線的供片能力。

5.3發(fā)展超晶格、量子阱和一維、零維半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料的建議

（1）超晶格、量子阱材料從目前我國國力和我們已有的基礎(chǔ)出發(fā)，應(yīng)以三基色（超高亮度紅、綠和藍(lán)光）材料和光通信材料為主攻方向，并兼顧新一代微電子器件和電路的需求，加強(qiáng)MBE和MOCVD兩個(gè)基地的建設(shè)，引進(jìn)必要的適合批量生產(chǎn)的工業(yè)型MBE和MOCVD設(shè)備并著重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基藍(lán)綠光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料體系的實(shí)用化研究是當(dāng)務(wù)之急，爭取在“十五”末，能滿足國內(nèi)2、3和4英寸GaAs生產(chǎn)線所需要的異質(zhì)結(jié)材料。到2010年，每年能具備至少100萬平方英寸MBE和MOCVD微電子和光電子微結(jié)構(gòu)材料的生產(chǎn)能力。達(dá)到本世紀(jì)初的國際水平。

寬帶隙高溫半導(dǎo)體材料如SiC，GaN基微電子材料和單晶金剛石薄膜以及ZnO等材料也應(yīng)擇優(yōu)布點(diǎn)，分別做好研究與開發(fā)工作。

（2）一維和零維半導(dǎo)體材料的發(fā)展設(shè)想?；诘途S半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料的固態(tài)納米量子器件，目前雖然仍處在預(yù)研階段，但極其重要，極有可能觸發(fā)微電子、光電子技術(shù)新的革命。低維量子器件的制造依賴于低維結(jié)構(gòu)材料生長和納米加工技術(shù)的進(jìn)步，而納米結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量又很大程度上取決于生長和制備技術(shù)的水平。因而，集中人力、物力建設(shè)我國自己的納米科學(xué)與技術(shù)研究發(fā)展中心就成為了成敗的關(guān)鍵。具體目標(biāo)是，“十五”末，在半導(dǎo)體量子線、量子點(diǎn)材料制備，量子器件研制和系統(tǒng)集成等若干個(gè)重要研究方向接近當(dāng)時(shí)的國際先進(jìn)水平；2010年在有實(shí)用化前景的量子點(diǎn)激光器，量子共振隧穿器件和單電子器件及其集成等研發(fā)方面，達(dá)到國際先進(jìn)水平，并在國際該領(lǐng)域占有一席之地。可以預(yù)料，它的實(shí)施必將極大地增強(qiáng)我國的經(jīng)濟(jì)和國防實(shí)力。

篇3

[關(guān)鍵詞]農(nóng)村；人力資源；問題；解決辦法自古以來，農(nóng)業(yè)都是我國的根本，農(nóng)村人力資源也是我國人力資源的主體，凡是人力資源豐富，農(nóng)村人力資源開發(fā)利用較好的地區(qū)與國家，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平一般較高；而經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不高的地區(qū)與國家，一定受其人力資源質(zhì)量及開發(fā)利用率的影響。在我國，農(nóng)民的身體素質(zhì)、知識(shí)素質(zhì)和科技素質(zhì)相對較低，農(nóng)村的人力資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求，這就決定了我國的農(nóng)村人力資源開發(fā)的迫切性。

一、農(nóng)村人力資源開發(fā)遇到的主要問題

（一）農(nóng)村勞動(dòng)力文化程度偏低，整體素質(zhì)不高

我國仍然是個(gè)農(nóng)業(yè)人口大國，根據(jù)第六次人口普查數(shù)據(jù)，2010年在全國總?cè)丝跒?3.7054億人當(dāng)中，居住在鄉(xiāng)村的人口為6.7415億人，占全國總?cè)丝诘?0.32%。第六次人口普查數(shù)據(jù)顯示，各種教育程度的人口，具有小學(xué)文化程度的人口為3.5876億人，占總?cè)丝诘?6.78%；文盲人口5466萬人，占總?cè)丝诘?.08%，而其中絕大部分都是農(nóng)民，大量的青壯年農(nóng)民沒有接受職業(yè)技術(shù)教育。

當(dāng)今的農(nóng)村人力資源中能夠掌握農(nóng)業(yè)種植技術(shù)，懂得合理開墾土地，根據(jù)不同農(nóng)作物所適應(yīng)生存環(huán)境的不同特點(diǎn)來選擇土地進(jìn)行種植的人才資源是非常短缺的，越是貧苦的農(nóng)村這種情況尤其嚴(yán)重。在大部分農(nóng)村地區(qū)，有文化知識(shí)的人才絕大多數(shù)轉(zhuǎn)移到了非農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)或外出工作，長期留在農(nóng)村的基本上是文化水平偏低的農(nóng)民，城鄉(xiāng)之間勞動(dòng)力受教育水平存在明顯差距。農(nóng)村勞動(dòng)力數(shù)量巨大但素質(zhì)偏低，以及城鄉(xiāng)之間勞動(dòng)力受教育水平層次結(jié)構(gòu)上的差距，這些現(xiàn)狀必然會(huì)給中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康發(fā)展帶來巨大影響。

（二）政府部門認(rèn)識(shí)不足，對農(nóng)村人力資源開發(fā)的重視程度不夠

制約我國農(nóng)村人力資源開發(fā)的一個(gè)重要因素，就是部分政府官員在思想上對農(nóng)村人力資源開發(fā)的認(rèn)識(shí)不足。我國早在2007年就已《關(guān)于加強(qiáng)農(nóng)村實(shí)用人才隊(duì)伍建設(shè)和農(nóng)村人力資源開發(fā)的意見》，但大多數(shù)地方干部的主要精力都放在了招商引資、圈地征地等事項(xiàng)上，盲目追求GDP的增長，偏重物質(zhì)資本投入，沒有充分認(rèn)識(shí)到人力資源與物質(zhì)資源的關(guān)系，忽略了挖掘農(nóng)民內(nèi)在潛能、提高農(nóng)民整體素質(zhì)也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支點(diǎn)。正是由于政府對待農(nóng)村人力資源開發(fā)的重視程度不夠，相關(guān)的政策和待遇沒有落實(shí)，一些初、高中畢業(yè)的農(nóng)村青年閑置在家，由此導(dǎo)致人才短缺和浪費(fèi)并存的現(xiàn)象，未能充分地調(diào)動(dòng)農(nóng)村現(xiàn)有人才的積極性。某些地方政府即使實(shí)施了農(nóng)村人力資源的培訓(xùn)，也僅是為了完成上級所部署的任務(wù)，致使農(nóng)村人力資源開發(fā)流于形式。不難預(yù)見，在建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的過程中，如果農(nóng)村人力資源開發(fā)滯后，是很難成功的。

思想決定著行動(dòng)，只有各級政府官員在思想上真正意識(shí)到開發(fā)農(nóng)村人力資源的重要性，盡快將農(nóng)村人力資源開發(fā)提上議事日程，才能著力推進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)。

（三）農(nóng)村勞動(dòng)力盲目流動(dòng)，人力資源開發(fā)存在制度障礙

勞動(dòng)力作為生產(chǎn)力中最關(guān)鍵的生產(chǎn)要素，只有勞動(dòng)力與生產(chǎn)資料充分結(jié)合，才能發(fā)揮其作用。人口流動(dòng)在市場機(jī)制的作用下，可以促使勞動(dòng)力和生產(chǎn)資料的充分組合，能夠發(fā)揮人力資源的高效配置，從而提高農(nóng)村勞動(dòng)力的素質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)村人力資源的開發(fā)。目前，農(nóng)村勞動(dòng)力流動(dòng)存在盲目性，農(nóng)民外出務(wù)工的信息大多來自親朋或打工先行者，勞務(wù)供求信息嚴(yán)重匱乏，導(dǎo)致農(nóng)村勞動(dòng)力的流動(dòng)在很大程度上仍然滯留在民間的自發(fā)狀態(tài)上，從而制約了我國農(nóng)村人力資源的開發(fā)。另外，戶籍制度作為國家的行政管理手段之一，雖然在戶口遷移、暫住人口、實(shí)行居民身份證制度等方面取得了一些成績，但仍然對促進(jìn)人才合理流動(dòng)起到很大的負(fù)面影響。

如今，我國城鄉(xiāng)差距還沒有發(fā)生根本性改變，大部分農(nóng)民工在戶籍制度、醫(yī)療制度、受教育及就業(yè)制度上受到歧視性制度和不公平的政策待遇。同時(shí)，農(nóng)村勞動(dòng)力市場發(fā)育程度不高，特別是在收集和勞動(dòng)力供求信息、勞動(dòng)力市場中介組織、勞動(dòng)力就業(yè)服務(wù)體系以及法律法規(guī)體系等方面都很薄弱。

二、解決農(nóng)村人力資源開發(fā)問題的研究辦法

（一）轉(zhuǎn)變農(nóng)民思想觀念，優(yōu)化農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境

觀念影響思路，思路決定出路。農(nóng)民的思想道德素質(zhì)決定著農(nóng)村人力資源作用的發(fā)揮，是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保持穩(wěn)定的基礎(chǔ)。抓好農(nóng)民思想道德教育，提高農(nóng)民思想道德素質(zhì)，對農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。要提高農(nóng)民的思想意識(shí)，其重點(diǎn)要樹立“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”意識(shí)和現(xiàn)（下轉(zhuǎn)第60頁）（上接第58頁）代文明意識(shí)，引導(dǎo)和教育農(nóng)民提高知識(shí)、科技水平，加強(qiáng)農(nóng)民的創(chuàng)新意識(shí)，轉(zhuǎn)變農(nóng)民因地理?xiàng)l件而形成的守舊思想，樹立起市場競爭意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，從而使解放思想，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)增長方式與農(nóng)村的全面發(fā)展緊密結(jié)合在一起。同時(shí)，要各方聯(lián)動(dòng)，營造出尊重知識(shí)、尊重人才的良好氛圍，引進(jìn)并留住優(yōu)秀人才，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村人力資源開發(fā)的良性循環(huán)。

（二）發(fā)展教育和培訓(xùn)，提高農(nóng)村人力資源的質(zhì)量

加強(qiáng)教育和培訓(xùn)是提高農(nóng)民就業(yè)能力、提升農(nóng)村人力資源質(zhì)量及增強(qiáng)我國產(chǎn)業(yè)競爭力的基本手段。加大對農(nóng)村新增勞動(dòng)力的崗前培訓(xùn)，堅(jiān)持先培訓(xùn)后就業(yè)，保證新增勞動(dòng)力的基本素質(zhì)，同時(shí)，也能大大提高農(nóng)民個(gè)人收入，對培養(yǎng)新型農(nóng)民，加快新農(nóng)村建設(shè)步和實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)增長都具有戰(zhàn)略性意義。

第一，加強(qiáng)農(nóng)村基礎(chǔ)教育，發(fā)展面向農(nóng)村的高等教育。缺乏熟悉農(nóng)村、農(nóng)民和農(nóng)業(yè)的高級專門人才是制約我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原因之一，在培養(yǎng)和提高農(nóng)村人口基本素質(zhì)，特別是掃除文盲和普及九年義務(wù)教育的同時(shí)，國家、學(xué)校和社會(huì)應(yīng)共同努力辦好面向農(nóng)村的農(nóng)業(yè)方面高等教育，為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村培養(yǎng)更多精英人才，這是支撐和帶動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要措施之一。

第二，加強(qiáng)農(nóng)村勞動(dòng)力的培訓(xùn)，培養(yǎng)新型農(nóng)民。以“面向農(nóng)業(yè)、面向農(nóng)村、面向農(nóng)民”為方針，大力培養(yǎng)有文化、懂技術(shù)、會(huì)經(jīng)營的新型農(nóng)民。培訓(xùn)要根據(jù)農(nóng)民發(fā)展生產(chǎn)、增收致富的實(shí)際需要組織內(nèi)容,要適應(yīng)農(nóng)村、農(nóng)民的特點(diǎn), 立足于讓農(nóng)民聽得懂、看得見、摸得著、學(xué)得會(huì),靈活多樣地進(jìn)行培訓(xùn),尤其要以“一技一訓(xùn)”和“一業(yè)一訓(xùn)”為重要形式, 不斷增強(qiáng)培訓(xùn)內(nèi)容的針對性、實(shí)用性, 提升農(nóng)民職業(yè)技能。此外還應(yīng)加大對農(nóng)民的思想道德、民主法制等方面的教育, 增強(qiáng)農(nóng)民綜合素質(zhì), 從而推動(dòng)新農(nóng)村建設(shè)。

（三）政府加大投入力度，發(fā)揮其主導(dǎo)作用

農(nóng)村人力資源開發(fā)是一項(xiàng)宏大的工程，要以農(nóng)民為主體，動(dòng)員全社會(huì)的人力、物力和財(cái)力。在農(nóng)村人力資源開發(fā)上，國家應(yīng)制定各種有利的政策，并將其納入工作議題。

第一，各級政府應(yīng)給予政策、制度和資金的支持與保障。根據(jù)實(shí)際研究制定農(nóng)村人力資源開發(fā)的方針、政策、實(shí)施規(guī)劃和管理辦法，落實(shí)具體措施，實(shí)現(xiàn)開發(fā)的規(guī)范化和制度化。加大對農(nóng)業(yè)和農(nóng)村的投入力度，擴(kuò)大公共財(cái)政覆蓋農(nóng)村的范圍。

第二，增強(qiáng)地方政府的引導(dǎo)作用，取消各種有形和無形的限制，提供各種優(yōu)惠條件，吸引人才投身于農(nóng)業(yè)發(fā)展，為農(nóng)村營造出一種良好的文化和科技環(huán)境，確保農(nóng)民的知識(shí)、技能得到及時(shí)更新。

篇4

英文名稱：Semiconductor Optoelectronics

主管單位：信息產(chǎn)業(yè)部

主辦單位：中國電子科技集團(tuán)第四十四研究所

出版周期：雙月刊

出版地址：重慶市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1001-5868

國內(nèi)刊號：50-1092/TN

郵發(fā)代號：

發(fā)行范圍：

創(chuàng)刊時(shí)間：1976

期刊收錄：

CA 化學(xué)文摘(美)(2009)

SA 科學(xué)文摘(英)(2009)

CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(bào)(日)(2009)

中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽(yù)：

Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊

聯(lián)系方式

篇5

論文關(guān)鍵詞：雙因素方差分析，霍爾效應(yīng)，霍爾電壓

 

一.引言

在測量半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)和霍爾元件測量[1]中，我們經(jīng)常需要判斷不同的溫度和不同的磁場強(qiáng)度對霍爾電壓這一指標(biāo)有無顯著影響，以選取合適條件。為此，我們在不同溫度和不同磁場強(qiáng)度下做實(shí)驗(yàn)，在某一段溫度范圍和某一段磁場范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總是呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài)。引起波動(dòng)的原因可以分為兩類：一類是由實(shí)驗(yàn)條件不同引起的，這是可以控制的因素，因此由實(shí)驗(yàn)條件引起的波動(dòng)是系統(tǒng)波動(dòng)；另一類是由隨機(jī)因素引起的，這是不可控制的因素，因此由隨機(jī)因素引起的波動(dòng)是偶然波動(dòng)。這兩類波動(dòng)總是混雜在一起，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)總的波動(dòng)狀態(tài)。我們的目的是要對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，把總的波動(dòng)分為兩部分：一部分是由實(shí)驗(yàn)條件引起的系統(tǒng)波動(dòng)，另一部分是由隨機(jī)因素引起的偶然波動(dòng)，并對這倆部分加以比較，判斷不同的實(shí)驗(yàn)條件對實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有顯著影響。因此我們通過使用雙因素方差分析來對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

二.霍爾效應(yīng)[2]

如圖1所示，樣品通以電流I，如果在垂直于樣品表面且與電流垂直的方向上加一磁場，如圖所示樣品就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與電流和磁場方向垂直的電勢差，這個(gè)電勢差就是霍爾電壓

圖1

與樣品厚度d成反比，與磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流I成正比霍爾電壓，比例系數(shù)叫做霍爾系數(shù)。

霍爾電勢差是這樣產(chǎn)生的：當(dāng)電流通過樣品（假設(shè)為P型半導(dǎo)體）時(shí)，空穴有一定的漂移速度

式中q為電子電荷。洛倫茲力使電荷產(chǎn)生橫向偏轉(zhuǎn)，由于樣品存在邊界，所以有些偏移的載流子將在邊界積累起來，形成一個(gè)橫向電場E,直到電場對載流子的作用力與磁場作用的洛倫茲力相抵消為止，即

這時(shí)電荷在樣品中流動(dòng)將不再發(fā)生偏轉(zhuǎn)，霍爾電勢差就是由這個(gè)電場建立起來的。如果樣品是n型半導(dǎo)體，則橫向電場與前者相反中國期刊全文數(shù)據(jù)庫。

三.雙因素方差分析模型的建立[3][4]

 

 

 

場強(qiáng)因素B

平均值

……

溫

度

因

素

T

……

……

……

平均值

篇6

我一起縈繞于懷的，是在寫論文開題報(bào)告的一年多時(shí)間里，導(dǎo)師反復(fù)追問的一個(gè)問題：“你的 puzzle 是什么?”多少次我不假思索地回答“我的問題就是，中國的

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為什么發(fā)展不起來。”老師問題以其特有的儲(chǔ)蓄，笑而不答。我在心中既惱火又懊喪：這么簡單的道理，這么明顯的答案，到底哪兒不對了?!

奧妙就在于提出問題的“層次”。不同于政策研究報(bào)告，學(xué)術(shù)文章聚集理論層面、解決理論問題。理論是由一系列前設(shè)和術(shù)語構(gòu)造的邏輯體系。特定領(lǐng)域的理論有其特定的概念、范疇和研究范式。只有在相同的概念、視角和范式下，理論才能夠?qū)υ?只有通過對話，理論才能夠發(fā)展。極少有碩博論文是創(chuàng)造新理論的，能這樣當(dāng)然最好，但難度很大。

我們多數(shù)是在既有理論的基礎(chǔ)上加以發(fā)展，因此，在提出問題時(shí)，要以“內(nèi)行”看得懂的術(shù)語和明確的邏輯來表述。審視我最初提出的問題“中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為什么發(fā)展不起來”，這僅僅是對現(xiàn)象的探詢，而非有待求證的理論命題。我的理論命題是：“中國產(chǎn)業(yè)政策過程是精英主導(dǎo)的共識(shí)過程嗎?”在這個(gè)命題中，“政策過程”、“精英政治”、“共識(shí)訴求”三個(gè)術(shù)語勾勒出研究的理論大體范圍和視角。

其次，選擇問題是一個(gè)“剝筍”的過程。理論問題總是深深地隱藏在紛繁復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)背后，而發(fā)現(xiàn)理論問題，則需要運(yùn)用理論思維的能力。理論思維的訓(xùn)練是一個(gè)長期積累的過程。不過初學(xué)者也不必望而卻步，大體上可以分“三步走”：第一步，先劃定一個(gè)“興趣范圍”，如半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、農(nóng)村醫(yī)療、高等教育體制等，廣泛瀏覽相關(guān)的媒體報(bào)道、政府文獻(xiàn)和學(xué)術(shù)文章，找到其中的“癥結(jié)”或“熱點(diǎn)”。第二步，總結(jié)以往的研究者大體從哪些理論視角來分析“癥結(jié)”或“熱點(diǎn)”、運(yùn)用了哪些理論工具，如公共財(cái)政的視角、社會(huì)沖突范式等。第三步，考察問題的可研究性，也就是我們自己的研究空間和研究的可行性。例如，西方的理論是否無法解釋中國的問題?或者同一個(gè)問題能否用不同的理論來解釋?或者理論本身的前提假設(shè)、邏輯推演是否存在缺陷。

篇7

關(guān)鍵詞：氧化鋅，稀磁半導(dǎo)體，鐵磁性

 

0.引言

當(dāng)代和未來信息技術(shù)都占據(jù)著重要的地位，因此隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,對信息的處理、傳輸和存儲(chǔ)將要求更大的規(guī)模和速度。半導(dǎo)體材料在信息處理和傳輸中有著重要的作用，半導(dǎo)體技術(shù)應(yīng)用了電子的電荷屬性；磁性材料在信息存儲(chǔ)有著重要的應(yīng)用，磁性技術(shù)利用了電子的自旋屬性。但是半導(dǎo)體材料都不具有磁性,磁性材料及其化合物都不具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，因此人們想到了通過摻入磁性離子來獲得磁性的方法，即在GaAs、GaN、ZnO等半導(dǎo)體中摻雜引入過渡金屬（或稀土金屬）等磁性離子，這種通過摻雜而產(chǎn)生的磁性與本征磁性有一定的區(qū)別，人們稱其為稀磁性。在化合物半導(dǎo)體中，由磁性離子部分地代替非磁性離子所形成的一類新型半導(dǎo)體材料，稱之為稀磁半導(dǎo)體。

1. 發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 摻雜具有室溫鐵磁性的Fe、Co、Ni等過渡磁性金屬離子

在ZnO中摻雜引入磁性離子可以使樣品產(chǎn)生磁性，因此人們在ZnO中摻入了具有室溫鐵磁性的Fe、Co、Ni等過渡磁性金屬離子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣品的室溫鐵磁性對制備技術(shù)、生長條件等都有很大的依賴關(guān)系。侯登錄等人[1]采用磁控濺射法在Si基底上制備Fe摻雜的樣品，發(fā)現(xiàn)鐵磁性是其本征性質(zhì)。。Liu等人用化學(xué)氣相沉積法制備了Co摻雜的樣品，分析發(fā)現(xiàn)摻雜Co的ZnO樣品鐵磁性與Co的不純相ZnCo2O 4無關(guān)。Akdogan等人用射頻磁控濺射法制備了摻雜不同Co離子濃度的的樣品，分析得出氧原子的自旋極化對樣品長程鐵磁序的形成有重要作用，且Co原子的摻雜引起了ZnO的本征鐵磁性。Parra-Palomino等人研究發(fā)現(xiàn)樣品的鐵磁性與ZnO中的缺陷有關(guān)。

1.2 摻雜具有低溫鐵磁性的Mn、Cr等過渡磁性金屬離子

在ZnO中摻雜引入磁性離子可以使樣品產(chǎn)生磁性，因此人們在ZnO中摻入了具有低溫鐵磁性的Mn、Cr等過渡磁性金屬離子，于宙等人[2]用化學(xué)方法制備了Mn摻雜的ZnO基稀磁半導(dǎo)體材料，分析發(fā)現(xiàn)該材料的鐵磁性是由Mn離子對ZnO中Zn離子的替代作用引起的。Robert等用射頻磁控濺射法制備了摻雜Cr的ZnO樣品。分析發(fā)現(xiàn)H原子占據(jù)了O的位置并產(chǎn)生了一個(gè)深的施主缺陷從而增強(qiáng)了自由載流子數(shù)和鐵磁的超交換作用，進(jìn)而導(dǎo)致了樣品的鐵磁性。

1.3 摻入不具有室溫鐵磁性的Al、Cu等金屬離子

研究發(fā)現(xiàn)在ZnO樣品中摻入不具有室溫鐵磁性的Al、Cu等離子樣品也可以顯示出室溫鐵磁性。劉惠蓮等[3]用檸檬酸鹽法合成了一系列摻Cu樣品，研究發(fā)現(xiàn)鐵磁性是其本征性質(zhì)。Ma等人用脈沖激光沉積法制備了摻雜Al的ZnO樣品，發(fā)現(xiàn)樣品鐵磁性與Al原子和Zn之間的電荷傳輸有關(guān)。

1.4 多元素?fù)诫sZnO基稀磁半導(dǎo)體

邱東江等人[4]用電子束反應(yīng)蒸發(fā)法生長了Mn和N共摻雜的薄膜，發(fā)現(xiàn)樣品的室溫鐵磁性很可能源于束縛磁極化子的形成。Gu等人用射頻磁控濺射法制備了摻雜Mn和N的ZnO樣品。分析發(fā)現(xiàn)樣品為室溫鐵磁性,這可能與N原子的摻入使空穴的濃度增加有關(guān)。Shim等人用標(biāo)準(zhǔn)固態(tài)反應(yīng)法制備了摻雜Fe、Cu的ZnO樣品，發(fā)現(xiàn)摻雜Fe、Cu的ZnO的鐵磁性起源于第二相。且Fe原子進(jìn)入ZnO并取代Zn原子是產(chǎn)生鐵磁性的主要原因。宋海岸等人[5]在Si(100)襯底上制備了Ni摻雜和(Ni、Li)共摻ZnO薄膜樣品。研究發(fā)現(xiàn)鐵磁性的起源可以用電子調(diào)制的機(jī)制來解釋,Ni-ZnO中的施主電子形成了束縛磁極化子,束縛磁極化子能級的交疊形成自旋-自旋雜質(zhì)能帶,通過這些施主電子耦合即Ni2+原子之間的遠(yuǎn)程交換相互作用導(dǎo)致了鐵磁性。

由于摻雜ZnO是一個(gè)新興的研究方向，因此人們對其研究結(jié)果不盡相同有的甚至相反，例如對于Fe摻雜的ZnO基稀磁半導(dǎo)體，Parra-Palomino等人發(fā)現(xiàn)摻雜Fe的樣品的鐵磁性可以用載流子交換機(jī)制來解釋，侯登錄等人[1]發(fā)現(xiàn)摻雜Fe的樣品的鐵磁性可以用局域磁偶極子作用機(jī)制來解釋。又如對于摻雜樣品的鐵磁性是樣品的本征性質(zhì)還是非本征性質(zhì)方面人們的觀點(diǎn)也不盡相同，Shim等人發(fā)現(xiàn)鐵磁性是摻雜Ni的ZnO樣品的非本征性質(zhì)。Akdogan等人發(fā)現(xiàn)Co原子的摻雜引起了樣品的本征鐵磁性。對于摻雜所引起的樣品磁性方面，Liu等人研究發(fā)現(xiàn)摻雜Co的ZnO樣品具有鐵磁性，而Tortosa等人發(fā)現(xiàn)摻雜Co的ZnO樣品是順磁性的。研究發(fā)現(xiàn)樣品的鐵磁性與制備方法、生長的氣體環(huán)境、氣體壓強(qiáng)、生長時(shí)間、退火溫度、退火時(shí)間、摻雜劑量、摻雜元素的種類以及相對含量均有很大的關(guān)系。

2. 結(jié)論

目前, 對于ZnO基稀磁半導(dǎo)體材料的研究主要集中在兩個(gè)方面:(1)優(yōu)化生長參數(shù),獲得高質(zhì)量的薄膜。。(2)選擇不同摻雜元素與摻雜量,通過單摻雜或共摻雜,提高薄膜的居里溫度,奠定其應(yīng)用基礎(chǔ)。

通過對單摻雜金屬的ZnO樣品及共摻雜的樣品的結(jié)構(gòu)分析、以及電學(xué)、磁學(xué)、導(dǎo)電性等性質(zhì)的分析，發(fā)現(xiàn)對于相同的摻雜，樣品鐵磁性的強(qiáng)弱不同，有的結(jié)論甚至相反。這與樣品的制備技術(shù)不同、以及不同的生長環(huán)境有關(guān)。通過各種制備方法及不同制備工藝得到的ZnO薄膜的性能存在較大的差異,而且可重復(fù)率比較低。鐵磁性來源和機(jī)理分析還需要進(jìn)一步的系統(tǒng)性研究。。對樣品的鐵磁性起源理論眾多。目前關(guān)于稀磁半導(dǎo)體材料鐵磁性根源的解釋有多種，有載流子交換機(jī)制(可以解釋具有室溫鐵磁性的Fe、Co、Ni、V、Cr、Cu、Al等元素?fù)诫s的情況）。載流子導(dǎo)致的鐵磁性與反鐵磁性競爭機(jī)制（可以解釋Mn、Cr、Co等元素?fù)诫s的情況）。局域磁偶極子之間相互作用機(jī)制（可以解釋V、Ni等元素?fù)诫s的情況）。

在實(shí)驗(yàn)和理論的統(tǒng)一方面還存在有許多的矛盾之處,而且每種理論都只得到了部分實(shí)驗(yàn)證實(shí).因此對ZnO基稀磁半導(dǎo)體的磁性機(jī)理的認(rèn)識(shí)還需進(jìn)一步的提高?？梢栽谝韵聨讉€(gè)方面開展進(jìn)一步的更深入的研究。一是改善樣品的制備工藝，許多試驗(yàn)重復(fù)率很低說明樣品的制備過程中有許多影響因素，有待于對其發(fā)現(xiàn)并掌握。二是改變摻雜的金屬元素，傳統(tǒng)的摻雜只對過渡金屬進(jìn)行了大量研究對于非過渡金屬的相關(guān)研究很少。而且由單摻雜向共摻雜轉(zhuǎn)變是一條很好的思路。

參考文獻(xiàn)

[1]侯登錄,趙瑞斌.氧空位對Fe摻雜ZnO的鐵磁性的影響.商丘學(xué)報(bào).2008,24(12):1-6.

[2]于宙,李祥,龍雪等.Mn摻雜ZnO稀磁半導(dǎo)體材料的制備和磁性,物理學(xué)報(bào).2008,57,7(4539-4544):1-6

[3]劉惠蓮, 楊景海，張永軍，等.Cu摻雜ZnO納米結(jié)構(gòu)的室溫鐵磁性研究[J].半導(dǎo)體學(xué)報(bào),2008, 29(11): 2257-2260.

[4]邱東江,王俊,丁扣寶.退火對Mn和N共摻雜的Zn0.88Mn0.12O :N薄膜特性的影響.物理學(xué)報(bào),2008,57(8):5249-5255.

[5]宋海岸,葉小娟,鐘偉等.(Ni、Li)摻雜ZnO薄膜的制備及其性能.納米材料與界構(gòu).2008,45(12):698-702.

篇8

我一起縈繞于懷的，是在寫博士論文開題報(bào)告的一年多時(shí)間里，導(dǎo)師薛瀾教授反復(fù)追問的一個(gè)問題：“你的 puzzle 是什么？”多少次我不假思索地回答“我的問題就是，中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為什么發(fā)展不起來。”薛老師問題以其特有的儲(chǔ)蓄，笑而不答。我在心中既惱火又懊喪：這么簡單的道理，這么明顯的答案，到底哪兒不對了？！

奧妙就在于提出問題的“層次”。不同于政策研究報(bào)告，學(xué)術(shù)文章聚集理論層面、解決理論問題。理論是由一系列前設(shè)和術(shù)語構(gòu)造的邏輯體系。特定領(lǐng)域的理論有其特定的概念、范疇和研究范式。只有在相同的概念、視角和范式下，理論才能夠?qū)υ?；只有通過對話，理論才能夠發(fā)展。極少有碩博論文是創(chuàng)造新理論的，能這樣當(dāng)然最好，但難度很大。我們多數(shù)是在既有理論的基礎(chǔ)上加以發(fā)展，因此，在提出問題時(shí)，要以“內(nèi)行”看得懂的術(shù)語和明確的邏輯來表述。審視我最初提出的問題“中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為什么發(fā)展不起來”，這僅僅是對現(xiàn)象的探詢，而非有待求證的理論命題。我的理論命題是：“中國產(chǎn)業(yè)政策過程是精英主導(dǎo)的共識(shí)過程嗎？”在這個(gè)命題中，“政策過程”、“精英政治”、“共識(shí)訴求”三個(gè)術(shù)語勾勒出研究的理論大體范圍和視角。

其次，選擇問題是一個(gè)“剝筍”的過程。理論問題總是深深地隱藏在紛繁復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)背后，而發(fā)現(xiàn)理論問題，則需要運(yùn)用理論思維的能力。理論思維的訓(xùn)練是一個(gè)長期積累的過程。不過初學(xué)者也不必望而卻步，大體上可以分“三步走”：第一步，先劃定一個(gè)“興趣范圍”，如半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、農(nóng)村醫(yī)療、高等教育體制等，廣泛瀏覽相關(guān)的媒體報(bào)道、政府文獻(xiàn)和學(xué)術(shù)文章，找到其中的“癥結(jié)”或“熱點(diǎn)”。第二步，總結(jié)以往的研究者大體從哪些理論視角來分析“癥結(jié)”或“熱點(diǎn)”、運(yùn)用了哪些理論工具，如公共財(cái)政的視角、社會(huì)沖突范式等。第三步，考察問題的可研究性，也就是我們自己的研究空間和研究的可行性。例如，西方的理論是否無法解釋中國的問題？或者同一個(gè)問題能否用不同的理論來解釋？或者理論本身的前提假設(shè)、邏輯推演是否存在缺陷？通過回答這些問題，我們找到自己研究的立足點(diǎn)。不過還要注意我們研究在規(guī)定的一到兩年時(shí)間內(nèi)，是否可能完成？資料獲取是否可行？等等。

最后，如何陳述問題？陳述問題實(shí)質(zhì)上就是凝練核心觀點(diǎn)的過程。觀點(diǎn)應(yīng)當(dāng)來自對現(xiàn)實(shí)問題的思考和總結(jié)，而不是為了套理論而“削足適履”。中國的政治、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展充滿動(dòng)態(tài)的、豐富的景象，如何才能用恰當(dāng)?shù)男g(shù)語、準(zhǔn)確的邏輯表述出來呢？雄心勃勃的初學(xué)者往往提出宏偉的概念或框架，但我的建議是盡可能縮小研究范圍、明確研究對象，從而理清對象的內(nèi)存邏輯，保證能在有限的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)范的學(xué)

二、 如何做文獻(xiàn)綜述

首先需要將“文獻(xiàn)綜述（ literature review) ”與“背景描述 (backupground description) ”區(qū)分開來。我們在選擇研究問題的時(shí)候，需要了解該問題產(chǎn)生的背景和來龍去脈，如“中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程”、“國外政府發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的政策和問題”等等，這些內(nèi)容屬于“背景描述”，關(guān)注的是現(xiàn)實(shí)層面的問題，嚴(yán)格講不是“文獻(xiàn)綜述”，關(guān)注的是現(xiàn)實(shí)層面問題，嚴(yán)格講不是“文獻(xiàn)綜述”?！拔墨I(xiàn)綜述”是對學(xué)術(shù)觀點(diǎn)和理論方法的整理。其次，文獻(xiàn)綜述是評論性的（ review 就是“評論”的意思），因此要帶著作者本人批判的眼光 (critical thinking) 來歸納和評論文獻(xiàn)，而不僅僅是相關(guān)領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究的“堆砌”。評論的主線，要按照問題展開，也就是說，別的學(xué)者是如何看待和解決你提出的問題的，他們的方法和理論是否有什么缺陷？要是別的學(xué)者已經(jīng)很完美地解決了你提出的問題，那就沒有重復(fù)研究的必要了。

清楚了文獻(xiàn)綜述的意涵，現(xiàn)來說說怎么做文獻(xiàn)綜述。雖說，盡可能廣泛地收集資料是負(fù)責(zé)任的研究態(tài)度，但如果缺乏標(biāo)準(zhǔn)，就極易將人引入文獻(xiàn)的泥沼。

技巧一：瞄準(zhǔn)主流。主流文獻(xiàn)，如該領(lǐng)域的核心期刊、經(jīng)典著作、專職部門的研究報(bào)告、重要化合物的觀點(diǎn)和論述等，是做文獻(xiàn)綜述的“必修課”。而多數(shù)大眾媒體上的相關(guān)報(bào)道或言論，雖然多少有點(diǎn)價(jià)值，但時(shí)間精力所限，可以從簡。怎樣摸清該領(lǐng)域的主流呢？建議從以下幾條途徑入手：一是圖書館的中外學(xué)術(shù)期刊，找到一兩篇“經(jīng)典”的文章后“順藤摸瓜”，留意它們的參考文獻(xiàn)。質(zhì)量較高的學(xué)術(shù)文章，通常是不會(huì)忽略該領(lǐng)域的主流、經(jīng)典文獻(xiàn)的。二是利用學(xué)校圖書館的“中國期刊網(wǎng)”、“外文期刊數(shù)據(jù)庫檢索”和外文過刊閱覽室，能夠查到一些較為早期的經(jīng)典文獻(xiàn)。三是國家圖書館，有些上世紀(jì)七八十年代甚至更早出版的社科圖書，學(xué)校圖書館往往沒有收藏，但是國圖卻是一本不少（國內(nèi)出版的所有圖書都要送繳國家圖書館），不僅如此，國圖還收藏了很多研究中國政治和政府的外文書籍，從互聯(lián)網(wǎng)上可以輕松查詢到。

篇9

溫度是影響所有鮮活農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵性因素，在低溫條件下，鮮活農(nóng)產(chǎn)品的各種劣變和腐敗得到有效抑制，冷藏保溫運(yùn)輸主要注意以下幾個(gè)方面：

選擇制冷方式

目前我國冷藏保溫汽車按制冷裝置的制冷方式有機(jī)械冷藏汽車、液氮冷藏汽車、冷板冷藏汽車、干冰冷藏汽車、水(鹽)冰冷藏汽車等。其中利用固體在液化或汽化時(shí)的吸熱作為制冷方式稱固體制冷，如干冰、水冰、鹽冰等。

■水冰及鹽冰制冷

在大氣壓力下，冰的融點(diǎn)為0℃，若加入鹽可使其融點(diǎn)降低，在一定范圍內(nèi)，水冰中鹽成分越多融點(diǎn)越低。水冰制冷裝置投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，單位質(zhì)量吸熱量小，降溫有限。鹽冰對車廂及貨物有損害，適用范圍受限制，主要用于魚類等水產(chǎn)品的冷藏運(yùn)輸。

■干冰制冷

干冰的升華溫度低，吸熱量大，可獲得較低溫度和較大制冷量，因此適用于冷凍食品運(yùn)輸。制冷裝置投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，使用方便，貨物不會(huì)受損害。但由于干冰制冷容易在箱體內(nèi)結(jié)霜，溫度控制困難，再加上干冰成本高，消耗量大，故實(shí)際應(yīng)用也較少。

■冷板制冷

利用蓄冷劑冷凍后所蓄存的冷量進(jìn)行制冷。運(yùn)輸前預(yù)先將廂內(nèi)冷板中的蓄冷劑冷凍凍結(jié)，然后在運(yùn)輸途中利用冷板中的蓄冷劑融化吸熱，使廂內(nèi)溫度保持在運(yùn)輸貨物適宜溫度范圍內(nèi)。體式冷板制冷裝置的制冷機(jī)組、動(dòng)力裝置和蓄冷板等均置于車上：分體式制冷利用地面動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)組對蓄冷板“充冷”。冷板裝置本身較重、體積較大，且可持續(xù)工作時(shí)間短，因此冷板制冷多用于中、輕型冷藏汽車的中短途運(yùn)輸。

■液氮制冷

利用液氮汽化吸熱進(jìn)行制冷，制冷裝置結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，無噪聲，無污染，控溫精確。但成本較高，需要經(jīng)常充注。

■機(jī)械制冷

機(jī)械制冷工作原理是在一定壓力下，液體達(dá)到某一溫度(沸點(diǎn))就會(huì)沸騰，吸收汽化潛熱而產(chǎn)生相變，轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡驼羝Ｔ诶淠髦蟹艧岵⒅匦吕淠梢簯B(tài)。在壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)下，制冷劑不斷循環(huán)工作，產(chǎn)生制冷作用。蒸汽壓縮機(jī)式制冷的冷藏車上一般配置專用的發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)制冷機(jī)組進(jìn)行制冷，常用于中重型運(yùn)輸車的長距離運(yùn)輸，具有適用范圍廣，溫度可調(diào)節(jié)，自動(dòng)控制，調(diào)溫精確可靠，調(diào)溫范圍寬，能適應(yīng)各種不同冷藏貨物的特點(diǎn)。

機(jī)械制冷是一種較為可靠有效的制冷方式，但冷藏汽車工作時(shí)要消耗燃油或電力，并增加尾氣排放。機(jī)械制冷裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得冷藏運(yùn)輸成本較高，運(yùn)價(jià)貴，從而嚴(yán)重阻礙了冷藏汽車的發(fā)展。

■半導(dǎo)體制冷

半導(dǎo)體制冷是利用直流電通過用特種半導(dǎo)體材料組成的P―N結(jié)時(shí)，P―N結(jié)一端的溫度急劇升高，另一端急劇降低的熱點(diǎn)效應(yīng)原理達(dá)到制冷目的的一種新型制冷方式。制冷原理如圖1所示。把P型半導(dǎo)體元件和N型半導(dǎo)體元件連接成熱電偶，接通直流電源后，在接頭處就會(huì)產(chǎn)生溫差和熱量的轉(zhuǎn)移。在上面的一個(gè)接頭處，電流方向是N―P，溫度下降并且吸熱，這就是冷端。而在下面的一個(gè)接頭處，電流方向是P―N，溫度上升并且放熱，因此是熱端。把若干對半導(dǎo)體熱電偶在電路上串聯(lián)起來就構(gòu)成制冷熱電堆，這個(gè)熱電堆的上面是冷端，下面是熱端。借助熱交換器等各種傳熱手段，使熱電堆的熱端不斷散熱并且保持一定的溫度，把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱降溫，這就是熱電制冷器的工作原理。

半導(dǎo)體制冷具有無機(jī)械運(yùn)動(dòng)、制冷迅速、沒有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)、無傳統(tǒng)壓縮機(jī)和制冷劑、使用方便、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。半導(dǎo)體制冷技術(shù)始于50年代初，到60年代半導(dǎo)體制冷材料的優(yōu)值系數(shù)達(dá)到先進(jìn)水平，半導(dǎo)體制冷器達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用，如河北節(jié)能投資有限責(zé)任公司的半導(dǎo)體電子冷藏箱，河北華冷半導(dǎo)體有限公司研制開發(fā)用于汽車內(nèi)的半導(dǎo)體冷暖箱，浙江安吉爾有限公司的電子冷熱箱等。

由于燃油價(jià)格突飛猛漲，如何研制保溫冷藏效果好，節(jié)省能源的冷藏車是本論文研究的重點(diǎn)。半導(dǎo)體制冷器可以做成各種大小和形狀，制冷量可以從毫瓦級到千瓦級，制冷溫差可達(dá)30-150℃。

廂體的設(shè)計(jì)

冷藏車廂的熱負(fù)荷與冷藏箱的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容積、廂體的絕熱層厚度和絕熱材料的優(yōu)劣有關(guān)，同時(shí)與生產(chǎn)加工工藝過程也有關(guān)。冷藏廂體一般采用整體一次性原地澆鑄發(fā)泡工藝，方法是先將內(nèi)膽按照尺寸制作完畢，裝入外殼內(nèi)并懸浮，然后在外殼和內(nèi)膽之間整體注入硬聚氨酯泡沫進(jìn)行現(xiàn)場發(fā)泡。利用該工藝制成的廂體具有整體性，在夾層中完全沒有連接用的腹板和加強(qiáng)件，完全用絕熱的聚氨酯泡沫填充，增加廂體強(qiáng)度。使用聚氨酯泡沫進(jìn)行填充，聚氨酯本身具有粘接特性，其粘接強(qiáng)度可達(dá)234.5kpa/m2，這個(gè)工藝使得在粘接的同時(shí)又進(jìn)行發(fā)泡過程，使得被粘接材料的凸凹不平的表面得以充滿，擴(kuò)大了粘接表面積，即使在極端的溫度和負(fù)荷影響下，也不會(huì)出現(xiàn)剝離現(xiàn)象。針對主要影響車廂漏熱的車廂門設(shè)計(jì)，多采用雙道內(nèi)藏充氣式硅橡膠密封，解決了傳統(tǒng)橡膠密封條容易老化的缺點(diǎn)，同時(shí)提高廂體密封性能。這樣設(shè)計(jì)的冷藏廂體無骨架、無熱橋，廂體強(qiáng)度高，具有完整絕熱層和更好的熱穩(wěn)定性能。

絕熱層厚度的確定

冷藏車廂體隔熱性能直接影響車內(nèi)溫度變化的速度、制冷以及貨物的質(zhì)量。采用導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料和增加隔熱層厚度，將有利于廂體隔熱性能的提高。絕熱層厚度的確定直接影響耗電量和廂體的內(nèi)容積。若厚度增加，通過絕熱層廂內(nèi)的熱量減少，耗電量較少，但會(huì)使車廂內(nèi)容積減小，廂體內(nèi)膽設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮制冷效果、保溫性能和經(jīng)濟(jì)性，在能滿足制冷性能指標(biāo)基礎(chǔ)上，減少絕熱層厚度，可在一定程度上增加內(nèi)容積，降低能耗。

冷消耗分析

篇10

（一）力學(xué)性質(zhì)

高韌、高硬、高強(qiáng)是結(jié)構(gòu)材料開發(fā)應(yīng)用的經(jīng)典主題。具有納米結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度與粒徑成反比。納米材料的位錯(cuò)密度很低，位錯(cuò)滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其臨界位錯(cuò)圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯(cuò)塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納迷材料中位錯(cuò)滑移和增殖不會(huì)發(fā)生，這就是納米晶強(qiáng)化效應(yīng)。

（二）磁學(xué)性質(zhì)

當(dāng)代計(jì)算機(jī)硬盤系統(tǒng)的磁記錄密度超過1.55Gb/cm2，在這情況下，感應(yīng)法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應(yīng)為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統(tǒng)的巨磁電阻效應(yīng)高達(dá)50%，可以用于信息存儲(chǔ)的磁電阻讀出磁頭，具有相當(dāng)高的靈敏度和低噪音。

（三）電學(xué)性質(zhì)

由于晶界面上原子體積分?jǐn)?shù)增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬——絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫侖堵塞效應(yīng)制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點(diǎn)，有可能在不久的將來全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。

（四）熱學(xué)性質(zhì)

納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲(chǔ)熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。

二、納米材料在化工行業(yè)中的應(yīng)用

（一）在催化方面的應(yīng)用

催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應(yīng)時(shí)間、提高反應(yīng)效率和反應(yīng)速度。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費(fèi)，使經(jīng)濟(jì)效益難以提高，而且對環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進(jìn)行的反應(yīng)也能進(jìn)行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～15倍。

納米微粒作為催化劑應(yīng)用較多的是半導(dǎo)體光催化劑，特別是在有機(jī)物制備方面。分散在溶液中的每一個(gè)半導(dǎo)體顆粒，可近似地看成是一個(gè)短路的微型電池，用能量大于半導(dǎo)體能隙的光照射半導(dǎo)體分散系時(shí)，半導(dǎo)體納米粒子吸收光產(chǎn)生電子——空穴對。在電場作用下，電子與空穴分離，分別遷移到粒子表面的不同位置，與溶液中相似的組分進(jìn)行氧化和還原反應(yīng)。

（二）在涂料方面的應(yīng)用

納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強(qiáng)大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)。納米材料為表面涂層提供了良好的機(jī)遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用途可分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。結(jié)構(gòu)涂層是指涂層提高基體的某些性質(zhì)和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能。結(jié)構(gòu)涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學(xué)涂層，導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體特性的電學(xué)涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料，可進(jìn)一步提高其防護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保潔作用。在標(biāo)牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達(dá)到儲(chǔ)存太陽能、節(jié)約能源的目的。在建材產(chǎn)品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料，可以達(dá)到減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔熱、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應(yīng)用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導(dǎo)電特性，因而能起到靜電屏蔽作用，而且氧化物納米微粒的顏色不同，這樣還可以通過復(fù)合控制靜電屏蔽涂料的顏色，克服炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應(yīng)。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面漆舊貌換新顏。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強(qiáng)度成倍地增加。納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂層技術(shù)帶來一場新的技術(shù)革命，也將推動(dòng)復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。

（三）在精細(xì)化工方面的應(yīng)用

精細(xì)化工是一個(gè)巨大的工業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品數(shù)量繁多，用途廣泛，并且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優(yōu)越性無疑也會(huì)給精細(xì)化工帶來福音，并顯示它的獨(dú)特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細(xì)化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。如在橡膠中加入納米SiO2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優(yōu)于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，可以提高塑料的強(qiáng)度和韌性，而且致密性和防水性也相應(yīng)提高。

納米科學(xué)是一門將基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)集于一體的新興科學(xué)，主要包括納米電子學(xué)、納米材料學(xué)和納米生物學(xué)等。21世紀(jì)將是納米技術(shù)的時(shí)代，為此，國家科委、中科院將納米技術(shù)定位為“21世紀(jì)最重要、最前沿的科學(xué)”。納米材料的應(yīng)用涉及到各個(gè)領(lǐng)域，在機(jī)械、電子、光學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。納米科學(xué)技術(shù)的誕生，將對人類社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，并有可能從根本上解決人類面臨的許多問題，特別是能源、人類健康和環(huán)境保護(hù)等重大問題。

論文關(guān)鍵詞:納米材料；化工領(lǐng)域；應(yīng)用

論文摘要:充滿生機(jī)的二十一世紀(jì)，以知識(shí)經(jīng)濟(jì)為主旋律和推動(dòng)力正引發(fā)一場新的工業(yè)革命，節(jié)省資源、合理利用能源、凈化生存環(huán)境是這場工業(yè)革命的核心，納米技術(shù)在生產(chǎn)方式和工作方式的變革中正發(fā)揮重要作用，它對化工行業(yè)產(chǎn)生的影響是無法估量的。這里主要介紹納米材料在化工領(lǐng)域中的幾種應(yīng)用。