半导体将带我们进入量子世界(精)
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为什么选择半导体这个行业和看法选择半导体这个行业的原因和我的看法半导体作为现代科技产业的核心,被广泛应用于电子产品、通信设备、能源技术和医疗器械等领域。
作为一个追求技术创新和发展的人,我选择进入半导体行业有以下几个原因。
半导体行业具有较高的发展潜力。
随着信息技术的快速发展和人们对高性能电子产品的需求不断增加,半导体行业将长期保持快速增长的势头。
尤其是在人工智能、云计算和物联网等新兴领域,半导体芯片的需求将进一步增加。
选择进入半导体行业,可以获得更多的发展机会和广阔的职业前景。
半导体行业是技术密集型行业。
半导体芯片的设计、制造和封装需要高度专业化的知识和技能。
作为从事半导体行业的从业者,我将有机会接触到最前沿的科技知识和最新的研发技术。
这将激发我的创新潜力,提高我的技术水平,并为我在行业内的发展奠定坚实的基础。
半导体行业是一个国际化程度较高的行业。
现代半导体产业链涉及到全球范围内的研发、制造和销售。
选择进入半导体行业,我将有机会与来自不同国家和地区的专业人士合作,拥有更广阔的国际视野和跨文化交流的机会。
这将有助于我提升自己的综合素质和国际竞争力。
半导体行业具有较高的薪资和福利待遇。
由于行业的技术门槛较高,从业者的供给相对较少,因此行业内的人才需求旺盛。
这使得半导体行业的薪资水平较高,并且提供丰厚的福利待遇和广阔的晋升空间。
选择进入半导体行业,我有机会获得更好的经济收入和职业发展。
从个人角度来看,我对半导体行业持有积极的态度和看法。
首先,半导体行业是高新技术产业的代表,处于科技创新的前沿。
参与到这个行业中,我将有机会接触到最尖端的科技成果,参与到创新的过程中,为人类社会的进步和发展做出贡献。
半导体行业对于经济的推动和社会的发展具有重要意义。
半导体芯片作为电子产品的核心部件,推动了电子信息产业的快速发展,为社会提供了更多的便利和效率。
选择进入半导体行业,我将有机会参与到这个产业链中,为社会的进步和发展贡献自己的力量。
为什么选择半导体这个行业和看法选择半导体这个行业的原因和个人看法作为一个半导体行业的从业者,我选择进入这个行业主要有以下几个原因和个人看法。
半导体行业是一个具有巨大潜力和发展空间的行业。
随着信息技术的快速发展和智能化时代的到来,半导体作为电子器件的核心组成部分,正在成为带动整个数字经济发展的重要推动力。
无论是移动通信、人工智能、物联网还是新能源汽车等领域,都离不开半导体技术的支持。
半导体行业的市场需求日益增长,因此选择半导体行业意味着我将有更多的机会参与到技术创新和行业发展中来。
半导体行业是一个高度竞争的行业,但同时也是一个充满机遇的行业。
半导体技术的进步非常迅速,产品的寿命周期相对较短,市场竞争非常激烈。
这就要求我们不断地学习和提升自己的技能,保持对新技术的敏感度和洞察力。
在这个行业中,只有不断创新和提高自己的竞争力,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
半导体行业也是一个国家经济发展的重要支撑。
半导体技术是国家核心竞争力的体现,也是国家战略安全的重要保障。
很多国家都将半导体产业作为国家战略支柱产业来培育和发展,加大对半导体技术的投入和政策扶持。
选择半导体行业不仅可以为自己创造良好的职业发展机会,也可以为国家经济的快速发展做出贡献。
作为一个行业从业者,我对半导体行业充满信心和热爱。
半导体技术的发展将推动整个社会的进步和变革,带来更多的便利和创新。
作为一个能够参与到这个领域的人,我有机会见证和参与到一些非凡的技术突破和创新中来,这种感觉是非常令人振奋和骄傲的。
选择半导体这个行业是我对未来发展的一种选择和投资。
半导体行业的巨大潜力、竞争机遇以及对国家经济的重要意义,使得我坚定地认为自己选择的是一个正确的方向。
我将努力不懈地学习和提升自己的技能,为半导体行业的发展做出自己的贡献。
同时,我也希望通过自己的努力和付出,能够在这个行业中取得一定的成就,为自己的职业生涯打下坚实的基础。
宽禁带半导体与窄禁带半导体在学校的实验室里,灯光亮晃晃的,一群学生围在实验台边,眼睛瞪得像铜铃一样,瞅着那些小小的半导体材料,就像在看神秘的宝藏。
“老师,这半导体到底是啥玩意儿啊?怎么还有宽禁带和窄禁带之分呢?” 小明挠着头,满脸疑惑。
我笑着拿起一块半导体材料,“嘿,这半导体啊,就像是一个有特殊脾气的小精灵。
它有时候导电,有时候又不导电,神奇着呢。
” 同学们都笑了起来。
“那这宽禁带和窄禁带又咋回事呢?” 小红歪着脑袋问。
我把材料放在桌上,“咱就把这半导体想象成一座有城墙的城堡。
这禁带呢,就像是城墙的宽度。
宽禁带半导体啊,它那城墙可宽啦,电子要想翻过去可不容易,就像小蚂蚁要爬过一条大河一样难。
而窄禁带半导体呢,城墙窄,电子比较容易就能翻过去啦。
”这时候,小刚凑过来,“老师,那这些电子翻城墙有啥用呢?” 我拍拍他的肩膀,“这用处可大啦。
就说这宽禁带半导体吧,因为它那城墙宽,电子不好翻,所以在高温、高电压这些恶劣环境下,它都能稳如泰山,不容易出乱子。
这就好比一个坚强的战士,不管敌人怎么攻击,都能守住阵地。
在那些需要大功率、高频率的地方,像电动汽车的电机驱动系统里,宽禁带半导体就大显身手啦。
”旁边的小美眼睛亮晶晶的,“那窄禁带半导体呢?” 我笑着说:“窄禁带半导体就像一个灵活的小工匠。
它在一些对灵敏度要求高的地方可厉害啦。
比如说在红外探测器里,它能很敏锐地感知到红外线,就像小工匠能精准地找到那些细微的瑕疵一样。
因为它那城墙窄,电子容易动,所以对微弱信号的反应可快呢。
”“老师,那这两种半导体有没有什么联系呢?” 小李问道。
我拿起两块不同的半导体,“它们就像一对兄弟,虽然性格不同,但都有自己的本事。
有时候啊,在一个复杂的电子设备里,它们还会一起合作呢。
就像一场音乐会,有吹大号的,有拉小提琴的,配合起来才能奏出美妙的音乐。
”在研究半导体的过程中,就像在探索一个神秘的魔法世界。
每一个新的发现,每一次对原理的理解,都像是找到了打开宝藏的钥匙。
《进阶的量子世界:人人都能看懂的量子科学漫画》读书札记目录一、量子世界的初探 (3)1.1 量子科学的兴起 (4)1.1.1 科学背景与意义 (5)1.1.2 量子科学的发展历程 (7)1.2 量子世界的奇异特性 (7)1.2.1 波粒二象性 (8)1.2.2 测不准原理 (10)1.2.3 超距作用与量子纠缠 (10)二、量子力学的基础 (11)2.1 量子力学的定义 (12)2.1.1 经典物理的局限 (14)2.1.2 量子力学的提出 (15)2.2 量子力学的基本原理 (16)2.2.1 波函数与薛定谔方程 (18)2.2.2 测量与观测的作用 (19)2.2.3 超定态与叠加态 (20)三、量子世界的应用 (21)3.1 量子计算 (22)3.1.1 传统计算机与量子计算机的区别 (23)3.1.2 量子算法与量子通信 (24)3.2 量子传感 (25)3.2.1 原子钟与量子陀螺仪 (26)3.2.2 量子成像技术 (28)3.3 量子材料与器件 (29)3.3.1 半导体与超导体 (30)3.3.2 量子点与量子阱 (32)四、量子世界的挑战与未来 (32)4.1 量子力学与相对论的统一 (34)4.1.1 爱因斯坦的广义相对论 (35)4.1.2 量子场论的发展 (35)4.2 量子计算机的实现难题 (37)4.2.1 硬件要求与技术挑战 (39)4.2.2 量子计算机的潜在应用 (40)4.3 量子世界的伦理与安全性问题 (41)4.3.1 量子黑客与信息窃取 (42)4.3.2 量子技术的潜在风险 (43)五、结语 (44)5.1 量子科学的魅力与影响 (45)5.2 人类对量子世界的探索与展望 (46)一、量子世界的初探在我手中翻阅这本名为《进阶的量子世界:人人都能看懂的量子科学漫画》时,我仿佛踏上了一次奇妙的探险之旅。
这部作品的魅力不仅仅在于其独特的漫画形式,更在于它成功地将深奥的量子科学知识与生动的视觉元素结合,引领我走进这个神秘而又充满魅力的量子世界。
第1篇随着科技的飞速发展,半导体产业已成为全球竞争的焦点。
近年来,我国在半导体领域也取得了举世瞩目的成就。
作为一名半导体行业的从业者,我有幸参与到这个充满挑战和机遇的领域,以下是我对半导体学习的一些感悟和心得体会。
一、半导体行业的独特魅力1. 技术含量高:半导体行业涉及物理、化学、材料、电子等多个学科,技术含量高,对从业者的综合素质要求极高。
2. 发展前景广阔:随着物联网、人工智能、5G等新兴技术的快速发展,半导体产业迎来了前所未有的发展机遇。
3. 创新性强:半导体行业是技术创新的源头,每一次技术的突破都为整个行业带来翻天覆地的变化。
4. 国家战略地位:半导体产业是国家战略性新兴产业,对于保障国家信息安全、推动经济高质量发展具有重要意义。
二、学习半导体知识的体会1. 理论与实践相结合:在学习半导体知识的过程中,我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。
理论知识为我们提供了理论基础,而实践经验则让我们更好地理解理论知识。
2. 持续学习:半导体行业更新换代速度极快,只有不断学习新知识、新技术,才能跟上行业发展步伐。
3. 团队合作:半导体项目往往需要跨学科、跨部门的协作,团队合作精神在项目中至关重要。
4. 勤奋努力:半导体行业竞争激烈,只有勤奋努力,才能在众多竞争者中脱颖而出。
三、我国半导体产业的发展现状及挑战1. 产业发展迅速:近年来,我国半导体产业取得了长足进步,产业链逐渐完善,技术水平不断提高。
2. 投资加大:政府和企业纷纷加大对半导体产业的投入,为产业发展提供了有力保障。
3. 人才储备不足:虽然我国半导体产业人才需求旺盛,但人才储备仍显不足,尤其是高端人才。
4. 技术自主创新能力不足:在核心技术和关键领域,我国仍存在较大差距,需要加强技术创新。
四、对我国半导体产业发展的建议1. 加强人才培养:加大投入,培养更多半导体领域的高端人才,提高我国半导体产业的整体竞争力。
2. 深化产学研合作:推动高校、科研院所与企业之间的合作,加速科技成果转化。
第1篇一、电子器件领域1. 集成电路(IC)集成电路是半导体技术中最具代表性的应用之一。
集成电路将大量晶体管、电阻、电容等元件集成在一个芯片上,具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点。
集成电路广泛应用于计算机、通信、消费电子、工业控制等领域。
2. 显示器半导体显示器是半导体技术的重要应用之一,主要包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)和量子点显示器(QLED)等。
这些显示器具有高分辨率、高亮度、低功耗等特点,广泛应用于电视、手机、电脑、车载显示屏等领域。
3. 光电子器件光电子器件是利用半导体材料的光电特性制成的器件,主要包括发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、光电二极管(PD)等。
这些器件在照明、通信、医疗、安防等领域具有广泛应用。
二、通信领域1. 无线通信半导体技术在无线通信领域得到了广泛应用,如手机、无线网卡、无线充电等。
半导体器件在无线通信中起到了关键作用,如射频放大器、滤波器、功率放大器等。
2. 光通信光通信是利用光波在光纤中传输信息的一种通信方式。
半导体技术在光通信领域发挥着重要作用,如光发射器、光接收器、光开关等。
三、计算机领域1. 中央处理器(CPU)CPU是计算机的核心部件,半导体技术在CPU的发展中起到了关键作用。
随着半导体工艺的进步,CPU的性能不断提升,使得计算机的运算速度越来越快。
2. 内存内存是计算机中用于存储数据和指令的部件。
半导体技术在内存的发展中起到了关键作用,如动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)等。
四、消费电子领域1. 手机手机是半导体技术的重要应用领域之一。
随着半导体工艺的进步,手机的功能越来越强大,如高性能处理器、高清摄像头、大容量电池等。
2. 数字相机数字相机是半导体技术的重要应用领域之一。
半导体技术在数字相机中起到了关键作用,如高性能图像传感器、图像处理芯片等。
五、医疗领域1. 医疗成像设备半导体技术在医疗成像设备中得到了广泛应用,如X射线成像、CT扫描、核磁共振成像(MRI)等。
锑化物半导体开拓先锋——记中国科学院半导体研究所研究员牛智川 李 莉 王 辉 半导体,与计算机、原子能、激光科技并称为当代科技文明标志性四大领域。
半导体科技经过约70年的发展,科学理论不断完善,材料器件应用日益广泛,已经成为世界各大国强盛的战略根基。
我国科技界将半导体材料体系的拓展称为三代半导体,也就是硅或锗基、砷化镓或磷化铟基、氮化镓或碳化硅基材料三大体系。
基于这三代(类)半导体形成的大规模集成电路与计算机技术、高速光纤通信与互联网技术、高功率电力电子与能源技术等诸多重大战略应用价值方向,不断推动现代信息技术、能源技术以及人工智能技术的进步和发展。
囿于时代背景和工业基础,我国的第一代、第二代半导体科技水平长期落后于人。
进入21世纪后,半导体科技发展规划全面步入国家战略层面。
2020年9月4日,一则“我国将把大力发展第三代半导体产业写入‘十四五’规划”的消息,更是引发市场对功率半导体的瞩目,以氮化镓、碳化硅为首的第三代半导体材料一时间风光无限。
当前,伴随量子信息、可再生能源、人工智能等高新技术的迅速涌现和发展,持续催生和驱动半导体新体系微电子、光电子、磁电子、热电子等多功能器件技术的涌现。
特别是信息技术向智能化、量子化迈进的重要时期,基于经典的前三代半导体深入挖掘其潜力的同时,也需要开拓新体系、新结构、新功能半导体材料,以满足不断增长的高性能、低成本芯片的需求。
在牛智川看来,以G a2O3超宽带隙半导体、锑化物窄带隙半导体、二维原子晶体低维半导体等为核心体系的多种新材料技术中,新型锑化物半导体材料在开拓量子拓扑新效应、推动红外器件制备技术变革两方面占有战略先机地位,是近20年来,国内外半导体材料研究领域呈现出绝无仅有的兼具基础研究科学意义和确定性重大应用前景的新材料体系,作为在相关研究方向走在全球前列的团体之一,中国科学院半导体研究所牛智川研究员团队领衔了我国锑化物半导体的开拓与发展。
走近锑化物半导体什么是锑化物半导体?在回答这个问题之前,先来认识一下半导体。
半导体的发展对我国具有深远的战略、经济和社会意义。
1.科技自主创新和核心竞争力:半导体技术是数字经济和现代信息社会的基石,涵盖了人工智能、云计算、大数据、5G通信等领域。
通过在半导体领域进行自主创新,我国有望在这些前沿技术中建立起自己的核心竞争力,从而不仅能够领先应用这些技术,还能够对全球技术发展产生深远影响。
2.经济增长和产业升级:半导体产业是高附加值和高技术含量的产业,对整体经济增长和产业升级至关重要。
通过发展半导体产业,我国能够加强制造业的技术水平,推动数字化转型,培育新兴产业,从而实现经济结构的升级和可持续发展。
3.降低对外依赖和提升国家安全:在半导体领域取得自主技术突破,可以减少对进口芯片的依赖,提高国家在关键技术上的自给自足能力。
这有助于降低外部技术风险,提升国家的信息安全和国家安全水平。
4.全球产业链地位和国际话语权:半导体产业是全球产业链的关键一环。
通过在半导体领域的投资和发展,我国能够在全球价值链中占据更重要的位置,增强国际话语权,参与全球技术和产业规则的制定。
5.人才培养和科技生态系统建设:半导体产业需要高素质的科研人才和工程师。
通过发展半导体产业,我国可以建设更为完善的科技生态系统,包括高校、研究机构、企业之间的协同创新,为培养和引进更多高水平人才提供良好环境。
总体来说,半导体的发展不仅仅是一个产业的问题,更是关乎国家未来发展方向和科技创新能力的关键因素。
我国政府已经将半导体产业发展作为国家战略,通过政策支持、资金投入等手段,积极推动半导体技术的自主研发和产业化。
这不仅是为了满足国内需求,更是为了提高国家在全球科技创新中的地位和竞争力。
量子物理学的奇妙世界演讲稿今天,我站在这里,带着对未知世界的无限好奇和对科学真理的坚定追求,带领大家走进量子物理学的奇妙世界。
在这个世界里,我们将探索那些超越我们日常经验的现象,理解那些看似不可能的理论,以及这些理论和现象如何深刻影响我们的世界。
首先,让我们从量子物理学的诞生开始讲起。
量子物理学是在20世纪初由一群勇敢的科学家提出的,他们挑战了当时主流的牛顿力学,提出了描述微观世界的量子理论。
这个理论的提出,彻底改变了我们对物质和能量的认识,开启了物理学的新纪元。
量子物理学最为人所称奇的概念之一是“量子纠缠”。
想象一下,两个粒子,无论相隔多远,它们的状态可以瞬间影响彼此。
这种现象被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”,因为它似乎违反了相对论的基本原则。
然而,量子纠缠的实验证明却是铁证如山,这让我们不得不接受这一事实:在量子世界里,有些规则是我们无法用常规思维来理解的。
接下来,让我们来看看量子物理学如何影响我们的日常生活。
量子物理学的发展,催生了许多现代科技,其中最为人所熟知的就是半导体技术。
半导体技术是现代电子设备的基础,而智能手机、电脑等设备几乎都离不开它。
可以说,没有量子物理学,就没有我们今天的高科技生活。
此外,量子物理学还在医学领域展现了其独特的魅力。
核磁共振成像(MRI)是一种利用量子物理学原理的医学成像技术,它可以帮助医生更清晰地看到人体内部的结构,从而提高疾病的诊断准确性。
这种技术的出现,极大地改善了人类的健康状况,延长了人类的生命。
当然,量子物理学的发展并非一帆风顺。
它的概念和理论常常挑战我们的直觉和常识,让我们感到困惑甚至恐惧。
但是,正是这些挑战和困惑,推动了科学的进步,让我们不断地超越自我,探索未知。
在这里,我想分享一个关于量子物理学家的故事。
这位科学家名叫理查德·费曼,他是一位伟大的理论物理学家,也是量子力学的奠基人之一。
费曼非常善于用生动的语言来解释复杂的科学概念。
他曾经说:“如果你觉得量子物理学很难理解,那不是因为它是错误的,而是因为它是非直观的。
有关半导体的作文素材
《半导体:现代科技的基石》
在当今科技飞速发展的时代,半导体如同一位默默无闻的幕后英雄,支撑着无数令人惊叹的创新成果。
从智能手机到超级计算机,从智能家居到医疗设备,半导体的身影无处不在,深刻地改变着我们的生活方式和社会面貌。
半导体,顾名思义,是一种导电性介于导体和绝缘体之间的材料。
常见的半导体材料如硅、锗等,经过复杂的加工工艺,被制成了芯片,成为了电子设备的核心组件。
这些芯片就像是电子世界的“大脑”,能够实现信息的存储、处理和传输,让设备具备了智能化的功能。
回顾半导体的发展历程,充满了无数科学家和工程师的智慧与努力。
上世纪中叶,半导体技术的突破开启了电子信息时代的大门。
随着制造工艺的不断进步,芯片上集成的晶体管数量越来越多,性能也越来越强大。
从最初的几个晶体管到如今数十亿个晶体管集成在一块小小的芯片上,半导体技术的发展遵循着著名的摩尔定律,不断刷新着人们对于科技进步的认知。
半导体技术的广泛应用,给我们的生活带来了翻天覆地的变化。
智能手机的普及让我们能够随时随地与世界保持联系,获取丰富的信息和娱乐;计算机的性能提升使得复杂的科学计算和大数据处理成为可能,推动了科研和商业的发展;在医疗领域,半导体器件被用于高精度的医疗检测设备,为疾病的诊断和治疗提供了更准确的依据;而智能家居的出现,则让我们的生活更加便捷和舒适。
然而,半导体技术的发展并非一帆风顺。
随着芯片制程的不断缩小,技术难度和成本也在不断增加,面临着物理极限和技术瓶颈的挑战。
同时,全球半导体产业的竞争也日益激烈,各国都在加大投入,争夺技术制高点。
半导体将带我们进入量子世界
半导体广泛的应用于家电、通信、网络、工业制造、航空、航天和国防。
2007年半导体市场的产值为2625亿美元,2008年为3017亿,由它而拉动产值高达1万亿以上的电子产品。
半导体已经进入到我们生活的方方面面,在我们的各行各业,发挥着难以想象的作用。
小到收音机,大到飞机、舰船,很多零部件都得使用半导体。
王占国院士强调,如果没有半导体,我们将失去信息化和电气化的绝大多数成就
半导体材料及材料物理学家,中科院院士王占国
1月18日,首都科学讲堂邀请半导体材料及材料物理学家王占国院士,讲解了半导体的过去、现在和将来,赢得了广泛的好评,在互动提问环节中,现场观众踊跃提出问题,王占国院士一一解答。
有位远道而来的浙江大学学生,他表示听了王院士的讲座后,对自己的在科研和学习上有巨大的指导作用。
王占国院士介绍了我们早期使用的锗晶体半导体材料被淘汰的原因,再到目前广泛使用的硅材料的现状以及发展趋势,指出了硅材料的发展受功耗、光刻技术、制造成本等方面限制,从而引出了其他最新的一些半导体材料的研究,如GaAs、InP单晶材料、宽带隙半导体材料、低维半导体结构研究。
什么是半导体材料
廉价硅取代了比黄金还贵的锗物质存在的形式是多种多样的,如固体、液体、气体、等离子体等。
通常把导电、传热性能差的固体材料,如陶瓷、琥珀、玻璃和塑料等称为绝缘体;将导电、导热良好的金属,如金、银、铜、铝等材料称为导体;将性质介于上述二者之间的材料称之为半导体。
直到20世纪初,半导体的存在才被真正的认可。
直到1955年,几乎所有的晶体管都是由锗晶体做的。
但锗是一个稀有元素,当时全世界的年产量只有6公斤左右,提纯后的价格比黄金还要贵
硅是一个富有元素,在地壳中的分布很广,硅的带隙比锗大,适合于室温工作,加之导热好、机械强度高和天然的二氧化硅可作为绝缘体等,很快就取代了锗,成为晶体管和集成电路的基础材料。
III-V族和II-VI族化合物半导体材料如GaAs、InP、GaN和ZnO等是直接带隙材料,具有很多优异性能,如工作温度高、抗辐照和发光效率高等,但晶体生长及质量较难控制。
现在,硅单晶的年产量已达19250吨,8-12英寸的硅单晶已工业生产;18英寸的硅单晶已研制成功;27英寸硅单晶生长也在筹划中。
目前8英寸硅片已广泛用于大规模集成电路生产,12英寸65纳米工艺也已投入工业生产,预计2010年为45纳米,2013年为32纳米,2016年为22纳米,2022年为10纳米。
2008年我国8英寸硅单晶产量占世界20%,IC级多晶硅全靠进口。
2007年我国多晶硅的年产量约700吨;2008年4110吨,约占世界总产量的10%;硅单晶约3740吨,约为世界总产量的20%,但多为8英寸以下单晶,IC级多晶硅全部依赖进口。
预计2010年我国多晶硅需求将超过10000吨。
我国目前已投产或即将投产的5-12英寸集成电路芯片生产线有38多条,其中12英寸生产线5条,产能约7万片/月;8英寸生产线11条,产能约30万片/月;5英寸和6英寸生产线22条。
以上生产线总的生产能力约占世界总产能的8%,主流技术0.18微米和90纳米,最高水平为65纳米。
预计到2010年,我国将新建65-130nm技术的10-15条8英寸和12英寸、月生产能力3万片的生产线,具有45nm的研发能力。
据预测10-22nm将是硅集成电路线宽的“极限”尺寸,这时会遇到:
1.物理限制:绝缘氧化物量子隧穿效应,沟道掺杂原子统计涨落,功耗等;
2.技术限制:互连延迟,光刻技术等;
3.经济限制:制造成本昂贵,难以承受。
由于硅电子技术极限的存在,硅将最终无法满足人类对更大信息量的需求。
除了正在探索解决的新途径如DNA计算机、量子计算机、光计算机等之外,人们也把眼光放在新型半导体材料研发上。
半导体家族新成员:砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)出现。
目前GaAs单晶的年生产量约200吨,主要用于光电器件的衬底材料和集成电路制造。
直径为2、4和6英寸的片材已商品化,8英寸的半绝缘GaAs单晶也已在实验室拉制成功。
InP单晶主要用于光纤通信激光器件和高速网络用微电子器件的衬底材料,2、3和4
英寸的单晶片已有商品供应,6英寸尚处研发中。
GeSi/Si和GaN基材料的发展使GaAs和InP基材料的应用推后。
用半导体照明比普通白炙灯更节能
III族氮化物、碳化硅、氧化锌、立方氮化硼和金刚石以及II-VI族硫锡碲化合物及其固溶体等,特别是SiC、GaN和金刚石薄膜等具有高热导、高电子饱和漂移速度和高临界电压等优点,是优异的高温微电子和光电子材料。
主要用于汽车、航空、航天、相控阵雷达(如高频、大功率发射模块)和高温、强辐射等恶劣环境。
此外,III族氮化物还是优异的蓝、绿和紫光材料,可广泛地用于白光照明、信息显示与存储等领域。
王院士特别强调宽带隙半导体材料的可照明的能力,他指出,使用半导体照明比普通白炙灯照明要更清洁无污染,更节能。
实现半导体白光照明的方法有:三基色白光光源、紫外LED激发白光光源和蓝光LED激发白光光源。
它可广泛使用于大屏幕显示、车灯、各种仪表等。
还可用于日盲(240~280nm)GaN基紫外探测器,实现了能在正对太阳光的环境下进行摄影拍摄。
另外,组分连续变化的InxGa1-xN合金(3.4-0.7eV),与太阳光谱分布(4.0-0.4ev)匹配很好,理论预测,InxGa1-xN组分缓变多结太阳能电池的极限转换效率可高达72%!为新一代、高转换效率全光谱太阳电池的探索开辟了一个新途径。
宽带隙半导体材料是一个具有重要应用前景的材料体系,但目前大多数材料仍处于研发阶段,不少关键的科学和技术问题尚待解决,如:高质量GaN衬底和GaN基微结构材料制备;单晶金刚石薄膜生长和N型掺杂;ZnO基单晶、单晶薄膜制备和P型掺杂;无微管缺陷的SiC 单晶薄膜的外延生长等。
硅单晶会对量子计算器件产生致命影响
硅单晶虽具有高纯、高完整性以及天然SiO2介质膜的优势,但SiO2为非晶,它的无序分布和杂质会对纳米量子器件,特别是对用于量子计算的器件带来致命的影响。
有些学者认为碳基材料,如纳米碳管是很有潜力的纳米电子学材料,然而如何控制它的尺寸和空间有序分布以及互连等难题,尚无良策。
探索纳米电子学电路的工作原理、工作模式,寻找、研制适合用于制造纳米电子器件与电路的基础材料(包括绝缘介质等);发展纳米加工技术,确保量子器件和电路单元的一致性和工作的可靠性,是物理、化学、材料科学家和电子工程师面临的首先要解决的关键科学与技术问题。
半导体"家族"的影响:极可能触发新技术革命,使我们进入量子世界。
硅单晶材料和晶体管的发明,硅集成电路的研制成功,导致了电子工业革命,PC机进入千家万户。
光学纤维材料和半导体激光器发明使人类进入光纤通信和高速、宽带信息网的时代,将使三网(电视、广播和通信)合一。
超晶格概念的提出,MBE、MOCVD等生长技术发展、完善与进步以及半导体纳米科学技术的发展和应用,将使人们从原子、分子或纳米尺度的水平上控制和制造功能强大、性能优越的人工微结构材料和基于它的器件和电路,极有可能触发新的技术革命,使我们进入量子世界,那将彻底改变人类的生产和生活方式。