導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇半導(dǎo)體材料發(fā)展特性，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體，超晶格，集成電路，電子器件

 

1.半導(dǎo)體材料的概念與特性

當(dāng)今，以半導(dǎo)體材料為芯片的各種產(chǎn)品普遍進(jìn)入人們的生活，如電視機(jī)，電子計(jì)算機(jī)，電子表，半導(dǎo)體收音機(jī)等都已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｋ豢扇鄙俚募矣秒娖?。半?dǎo)體材料為什么在今天擁有如此巨大的作用，這需要我們從了解半導(dǎo)體材料的概念和特性開始。

半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類物質(zhì)，在某些情形下具有導(dǎo)體的性質(zhì)。半導(dǎo)體材料廣泛的應(yīng)用源于它們獨(dú)特的性質(zhì)。首先，一般的半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率隨溫度的升高迅速增大，各種熱敏電阻的開發(fā)就是利用了這個(gè)特性；其次，雜質(zhì)參入對(duì)半導(dǎo)體的性質(zhì)起著決定性的作用，它們可使半導(dǎo)體的特性多樣化，使得PN結(jié)形成，進(jìn)而制作出各種二極管和三極管；再次，半導(dǎo)體的電學(xué)性質(zhì)會(huì)因光照引起變化，光敏電阻隨之誕生；一些半導(dǎo)體具有較強(qiáng)的溫差效應(yīng)，可以利用它制作半導(dǎo)體制冷器等；半導(dǎo)體基片可以實(shí)現(xiàn)元器件集中制作在一個(gè)芯片上，于是產(chǎn)生了各種規(guī)模的集成電路。這種種特性使得半導(dǎo)體獲得各種各樣的用途，在科技的發(fā)展和人們的生活中都起到十分重要的作用。

2.半導(dǎo)體材料的發(fā)展歷程

半導(dǎo)體材料從發(fā)現(xiàn)到發(fā)展，從使用到創(chuàng)新，也擁有著一段長(zhǎng)久的歷史。在20世紀(jì)初期，就曾出現(xiàn)過(guò)點(diǎn)接觸礦石檢波器。1930年，氧化亞銅整流器制造成功并得到廣泛應(yīng)用，使半導(dǎo)體材料開始受到重視。1947年鍺點(diǎn)接觸三極管制成，成為半導(dǎo)體的研究得到重大突破。50年代末，薄膜生長(zhǎng)技術(shù)的開發(fā)和集成電路的發(fā)明，使得微電子技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展。60年代，砷化鎵材料制成半導(dǎo)體激光器，固溶體半導(dǎo)體材料在紅外線方面的研究發(fā)展，半導(dǎo)體材料的應(yīng)用得到擴(kuò)展。1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研究成功，使得半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)與制造從“雜志工程”發(fā)展到“能帶工程”，將半導(dǎo)體材料的研究和應(yīng)用推向了一個(gè)新的領(lǐng)域。90年代以來(lái)隨著移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，砷化鎵和磷化銦等半導(dǎo)體材料得成為焦點(diǎn)，用于制作高速、高頻、大功率及發(fā)光電子器件等；近些年，新型半導(dǎo)體材料的研究得到突破，以氮化鎵為代表的先進(jìn)半導(dǎo)體材料開始體現(xiàn)出其超強(qiáng)優(yōu)越性，被稱為IT產(chǎn)業(yè)新的發(fā)動(dòng)機(jī)。

3.各類半導(dǎo)體材料的介紹與應(yīng)用

半導(dǎo)體材料多種多樣，要對(duì)其進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，我們需要從不同的類別來(lái)認(rèn)識(shí)和探究。通常半導(dǎo)體材料分為：元素半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體、固溶體半導(dǎo)體、非晶半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體、超晶格半導(dǎo)體材料。不同的半導(dǎo)體材料擁有著獨(dú)自的特點(diǎn)，在它們適用的領(lǐng)域都起到重要的作用。

3.1元素半導(dǎo)體材料

元素半導(dǎo)體材料是指由單一元素構(gòu)成的具有半導(dǎo)體性質(zhì)的材料，分布于元素周期表三至五族元素之中，以硅和鍺為典型。硅在在地殼中的含量較為豐富，約占25%，僅次于氧氣。硅在當(dāng)前的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它不僅是半導(dǎo)體集成電路、半導(dǎo)體器件和硅太陽(yáng)能電池的基礎(chǔ)材料，而且用半導(dǎo)體制作的電子器件和產(chǎn)品已經(jīng)大范圍的進(jìn)入到人們的生活，人們的家用電器中所用到的電子器件80%以上元件都離不開硅材料。鍺是稀有元素，地殼中的含量較少，由于鍺的特有性質(zhì)，使得它的應(yīng)用主要集中于制作各種二極管，三極管等。而以鍺制作的其他器件如探測(cè)器，也具備著許多的優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。

3.2化合物半導(dǎo)體材料

通常所說(shuō)的化合物半導(dǎo)體多指晶態(tài)無(wú)機(jī)化合物半導(dǎo)體，即是指由兩種或兩種以上元素確定的原子配比形成的化合物，并具有確定的禁帶寬度和能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體性質(zhì)?；衔锇雽?dǎo)體材料種類繁多，按元素在元素周期表族來(lái)分類，分為三五族（如砷化鎵、磷化銦等），二六族（如硒化鋅），四四族（如碳化硅）等。如今化合物半導(dǎo)體材料已經(jīng)在太陽(yáng)能電池、光電器件、超高速器件、微波等領(lǐng)域占據(jù)重要的位置，且不同種類具有不同的性質(zhì)，也得到不同的應(yīng)用。。

3.3固溶體半導(dǎo)體材料

固溶體半導(dǎo)體材料是某些元素半導(dǎo)體或者化合物半導(dǎo)體相互溶解而形成的一種具有半導(dǎo)體性質(zhì)的固態(tài)溶液材料，又稱為混晶體半導(dǎo)體或者合金半導(dǎo)體。隨著每種成分在固溶體中所占百分比（X值）在一定范圍內(nèi)連續(xù)地改變，固溶體半導(dǎo)體材料的各種性質(zhì)（尤其是禁帶寬度）將會(huì)連續(xù)地改變，但這種變化不會(huì)引起原來(lái)半導(dǎo)體材料的晶格發(fā)生變化.利用固溶體半導(dǎo)體這種特性可以得到多種性能的材料。

3.4非晶半導(dǎo)體材料

非晶半導(dǎo)體材料是具有半導(dǎo)體特性的非晶體組成的材料，如α-硅、α-鍺、α-砷化鎵、α-硫化砷、α-硒等。。這類材料，原子排列短程有序，長(zhǎng)程無(wú)序，又稱無(wú)定形半導(dǎo)體，部分稱作玻璃半導(dǎo)體。非晶半導(dǎo)體按鍵合力的性質(zhì)分為共價(jià)鍵非晶半導(dǎo)體和離子鍵非晶半導(dǎo)體兩類，可用液相快冷方法和真空蒸發(fā)或?yàn)R射的方法制備。在工業(yè)上，非晶半導(dǎo)體材料主要用于制備像傳感器、太陽(yáng)能電池薄膜晶體管等非晶半導(dǎo)體器件。

3.5有機(jī)半導(dǎo)體材料

有機(jī)半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于金屬和絕緣體之間，具有熱激活電導(dǎo)率且電導(dǎo)率在10-10～100S·cm的負(fù)一次方范圍內(nèi)的有機(jī)物，如萘蒽、聚丙烯和聚二乙烯苯以及堿金屬和蒽的絡(luò)合物等.其中聚丙烯腈等有機(jī)高分子半導(dǎo)體又稱塑料半導(dǎo)體。有機(jī)半導(dǎo)體可分為有機(jī)物、聚合物和給體-受體絡(luò)合物三類。相比于硅電子產(chǎn)品，有機(jī)半導(dǎo)體芯片等產(chǎn)品的生產(chǎn)能力較差，但是擁有加工處理更方便、結(jié)實(shí)耐用、成本低廉的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。目前，有機(jī)半導(dǎo)體材料及器件已廣泛應(yīng)用于手機(jī)，筆記本電腦，數(shù)碼相機(jī)，有機(jī)太陽(yáng)能電池等方面。

3.6超晶格微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料

超晶格微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料是指按所需特性設(shè)計(jì)的能帶結(jié)構(gòu)，用分子束外延或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積等超薄層生產(chǎn)技術(shù)制造出來(lái)的具有各種特異性能的超薄膜多層結(jié)構(gòu)材料。由于載流子在超晶格微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體中的特殊運(yùn)動(dòng)，使得其出現(xiàn)許多新的物理特性并以此開發(fā)了新一代半導(dǎo)體技術(shù)。。當(dāng)前，對(duì)超晶格微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料的研究和應(yīng)用依然在研究之中，它的發(fā)展將不斷推動(dòng)許多領(lǐng)域的提高和進(jìn)步。

4.半導(dǎo)體材料的發(fā)展方向

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和各種電子器件、產(chǎn)品等要求不斷的提高，半導(dǎo)體材料在未來(lái)的發(fā)展中依然起著重要的作用。在經(jīng)過(guò)以Si、GaAs為代表的第一代、第二代半導(dǎo)體材料發(fā)展歷程后，第三代半導(dǎo)體材料的成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。我們應(yīng)當(dāng)在兼顧第一代和第二代半導(dǎo)體發(fā)展的同時(shí)，加速發(fā)展第三代半導(dǎo)體材料。目前的半導(dǎo)體材料整體朝著高完整性、高均勻性、大尺寸、薄膜化、集成化、多功能化方向邁進(jìn)。隨著微電子時(shí)代向光電子時(shí)代逐漸過(guò)渡，我們需要進(jìn)一步提高半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的研究，開創(chuàng)出半導(dǎo)體材料的新領(lǐng)域。相信不久的將來(lái)，通過(guò)各種半導(dǎo)體材料的不斷探究和應(yīng)用，我們的科技、產(chǎn)品、生活等方面定能得到巨大的提高和發(fā)展！

參考文獻(xiàn)

[1]沈能玨,孫同年,余聲明,張臣.現(xiàn)代電子材料技術(shù).信息裝備的基石[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2002.

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【關(guān)鍵詞】半導(dǎo)體；材料與器件；教學(xué)改革

0 引言

《半導(dǎo)體材料與器件》是信息顯示與光電子工程本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，旨在使學(xué)生理解并掌握半導(dǎo)體材料的物理學(xué)的理論體系及基本器件的功能和應(yīng)用，了解半導(dǎo)體器件的特性以及相應(yīng)的儀器檢測(cè)方法，儀器測(cè)試原理，以及相關(guān)理論；了解半導(dǎo)體物理學(xué)發(fā)展的前沿及發(fā)展動(dòng)態(tài)。同時(shí)，使學(xué)生學(xué)習(xí)本課程領(lǐng)域內(nèi)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，提高專業(yè)英語(yǔ)的聽說(shuō)讀寫能力，全面提高中英文專業(yè)水平，為社會(huì)輸送高質(zhì)量人才。

1 優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)

合適的教材是保證雙語(yǔ)教學(xué)能夠順利進(jìn)行的前提，擁有外文原版教材是雙語(yǔ)教學(xué)的必要條件。目前，在國(guó)內(nèi)找不到一本合適的半導(dǎo)體材料與器件方面的教材；相關(guān)教材，如劉恩科等編著的《半導(dǎo)體物理學(xué)》、孟慶臣等編著的《半導(dǎo)體器件物理》、田敬民編著的《半導(dǎo)體物理問(wèn)題與習(xí)題》，鄧志杰等編的《半導(dǎo)體材料》，楊樹人等編《半導(dǎo)體材料》，但能同時(shí)滿足《半導(dǎo)體材料與器件》教學(xué)要的教材還沒有。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資料搜索，我們找到了相關(guān)的英文原版教材《Semiconductor Materials and Device Characterization》，是由美國(guó)Arizona State University 的Dieter K. Schroder教授等著作的，這本書系統(tǒng)地介紹了半導(dǎo)體材料與器件的基本參數(shù)、特性、測(cè)試儀器以及測(cè)試方法和原理，是一本優(yōu)秀的教材，先后在美國(guó)、加拿大、德國(guó)等地出版。在國(guó)內(nèi)，尚未有出版發(fā)行，亦沒有影印版可以借鑒。另外，還有一些地道的英文原版教材，如University of Florida的Franky So等編著的《Organic Electronics Materials Processing Devices and Applications》，Robert F. Pierret等編著的《Semiconductor Device Fundamentals》。通過(guò)充分整合這些優(yōu)秀教材，建立教材庫(kù)，供教學(xué)使用，將為半導(dǎo)體材料與器件教學(xué)提供有力保障。

2 新型雙語(yǔ)教學(xué)模式的探索

2.1 傳統(tǒng)“填鴨式”教學(xué)方式的改進(jìn)

傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法，一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)是可以在極短的時(shí)間內(nèi)，傳授完大部分的課本知識(shí)，節(jié)省時(shí)間。但是，其缺點(diǎn)也顯而易見，不利于學(xué)生消化、吸收新知識(shí)，造成“左耳進(jìn)、右耳出”的現(xiàn)象。為避免這種現(xiàn)象，我們針對(duì)《半導(dǎo)體材料與器件》這門課的教學(xué)方式特作改進(jìn)。以知識(shí)點(diǎn)串講的方式取代傳統(tǒng)的逐章逐節(jié)的講解模式，做到一半以上的時(shí)間用英語(yǔ)講解，對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)分別用中、英文對(duì)譯；穿插師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，課堂提問(wèn)，鼓勵(lì)學(xué)生用英語(yǔ)作答，營(yíng)造雙語(yǔ)學(xué)習(xí)環(huán)境?？紤]到這門課的開設(shè)，設(shè)置在第6個(gè)學(xué)期，學(xué)生經(jīng)過(guò)近3年的大學(xué)英語(yǔ)學(xué)習(xí)，應(yīng)該具備一定的英文閱讀寫作能力，可以安排一些調(diào)研性內(nèi)容，以報(bào)告或小論文的形式體現(xiàn)。對(duì)于個(gè)章節(jié)中專業(yè)詞匯和專業(yè)術(shù)語(yǔ)，提前發(fā)放給學(xué)生自學(xué)，以減輕課堂負(fù)擔(dān)。根據(jù)循序漸進(jìn)的原則，講解的時(shí)間逐漸縮短，點(diǎn)到為止，啟發(fā)式教學(xué)。另外，還可以穿插一些最新的研究動(dòng)態(tài)，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用以及科學(xué)前沿有所了解，提高學(xué)習(xí)興趣，樹立科技知識(shí)不斷更新進(jìn)步的理念。

2.2 學(xué)生講授課程的探索

在吃透半導(dǎo)體材料與器件這門課的基礎(chǔ)上，精煉教學(xué)內(nèi)容，簡(jiǎn)化PPT課件，在保證不減少知識(shí)點(diǎn)的以及課程進(jìn)度的前提下，適當(dāng)添加一些學(xué)生講授課程的比例，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)其知識(shí)獲取、內(nèi)化、表達(dá)的能力，內(nèi)容以課本知識(shí)點(diǎn)為主，形式上可以多樣化，如分組討論、隨機(jī)抽查、即興演講等；給學(xué)生表現(xiàn)自己才能的機(jī)會(huì)，營(yíng)造口語(yǔ)表達(dá)的環(huán)境，解決“開口難”的難題。條件許可的情況下，邀請(qǐng)外籍老師來(lái)聽課、指導(dǎo)工作?？紤]到學(xué)生之間的差異，針對(duì)英語(yǔ)基礎(chǔ)較差和化學(xué)背景比較薄弱的同學(xué)，可以單獨(dú)進(jìn)行輔導(dǎo)，開開“小灶”，做到因材施教。

3 考核方式的探索

加大平時(shí)分所占的比例?，F(xiàn)有的考核方式為（30%）平時(shí)分 + （70%）期末考試卷面分?jǐn)?shù)，這不利于公平評(píng)價(jià)學(xué)生雙語(yǔ)課的成績(jī)，因?yàn)槁?、說(shuō)能力沒有得到體現(xiàn)。既然這樣，就應(yīng)該在平時(shí)的表現(xiàn)中體現(xiàn)出來(lái)，如，可以將平時(shí)分提高到40%，甚至50%，將學(xué)生平時(shí)在課堂上的聽、說(shuō)、讀、寫等表現(xiàn)情況也納入平時(shí)分的考核中來(lái)，在雙語(yǔ)課程考核中，增加這么一條；當(dāng)然，平時(shí)分還應(yīng)包括出勤率、課堂表現(xiàn)、習(xí)題作業(yè)完成情況等，一并納入到平時(shí)分的考核中來(lái)，這樣的考核方式應(yīng)該更客觀、有效。對(duì)于平時(shí)的習(xí)題，任課老師要做到及時(shí)評(píng)閱，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)錯(cuò)誤之處要進(jìn)行評(píng)述，習(xí)題必須用英語(yǔ)表述，包括老師對(duì)習(xí)題的評(píng)閱，也必須用英語(yǔ)，錯(cuò)誤之處要用英語(yǔ)糾正，起到示范作用。

4 考試題型多樣化，增加贈(zèng)分題

考試題型多樣化，除了常見的五大題型，即選擇題、填空題、名詞解釋、簡(jiǎn)答題、論述題，可以試探性的增加贈(zèng)分題。贈(zèng)分題應(yīng)該是一些難度較大的綜合題，以激勵(lì)那些優(yōu)秀的學(xué)生深入學(xué)習(xí)科技知識(shí)、施展才藝，同時(shí)拉開不同層次學(xué)生之間的距離，體現(xiàn)層次，進(jìn)一步充分做到優(yōu)生優(yōu)培，因材施教。

5 結(jié)論

雙語(yǔ)課的教學(xué)是一項(xiàng)巨大而漫長(zhǎng)的人才培養(yǎng)工程，要遵循漸進(jìn)的原則。本文就《半導(dǎo)體材料與器件》這門課的雙語(yǔ)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題做出了討論，試探性的提出了新的雙語(yǔ)教學(xué)模式、優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)以及評(píng)價(jià)方式的變革，以便更好地為社會(huì)需求培養(yǎng)高素質(zhì)人才。

【參考文獻(xiàn)】

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電子工業(yè)的“脊梁”

1871年，俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫在總結(jié)元素周期表時(shí)，認(rèn)為在鋅元素后面，鋁元素下面應(yīng)該還有一個(gè)未被發(fā)現(xiàn)的元素，其性質(zhì)與鋁元素相近，他稱之為“類鋁元素”。1875年，法國(guó)化學(xué)家布瓦博德蘭從閃鋅礦中找到了這個(gè)“類鋁元素”，他以Gallia（高盧，拉丁語(yǔ)中對(duì)法國(guó)的稱呼）一詞將該元素命名為Gallium，元素符號(hào)定Ga，中文名為“鎵”。

在一定的條件下，鎵能與硫、硒、碲、磷、砷、銻等發(fā)生反應(yīng)，從而生成鎵的系列化合物，它們都是優(yōu)質(zhì)的半導(dǎo)體材料，被廣泛應(yīng)用于光電子領(lǐng)域和微波通信領(lǐng)域，被譽(yù)為是電子工業(yè)的“脊梁”。目前，消耗在半導(dǎo)體行業(yè)的金屬鎵資源大約占到了總消費(fèi)量的80%～85%。隨著電子信息工業(yè)的發(fā)展以及鎵應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，金屬鎵的戰(zhàn)略地位也越來(lái)越凸顯。我國(guó)于2011年將鎵列為戰(zhàn)略儲(chǔ)備金屬，并開始重視對(duì)鎵的戰(zhàn)略儲(chǔ)備。

砷化鎵是繼硅半導(dǎo)體材料之后的又一個(gè)應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體材料。砷化鎵的最大特點(diǎn)是具有很好的光電性能，即在光照或外加電場(chǎng)的條件下，電子激發(fā)可以釋放出光能來(lái)，并且其光發(fā)射效率也要比其他半導(dǎo)體材料高一些。20世紀(jì)80年代，砷化鎵被廣泛應(yīng)用到微波器件、激光器和發(fā)光二極管等產(chǎn)品中，被人們認(rèn)為是最有發(fā)展前途的半導(dǎo)體材料。

磷化鎵是制作半導(dǎo)體發(fā)光元件的又一個(gè)優(yōu)質(zhì)材料。20世紀(jì)70年代，科學(xué)家先后用磷化鎵作為基板開發(fā)出了可以發(fā)黃色、橙色和綠色光的發(fā)光二極管。到了80年代，砷化鋁鎵的應(yīng)用導(dǎo)致了第一代高亮度發(fā)光二極管的誕生。到了90年代初，四元素半導(dǎo)體材料磷化鋁鎵銦的采用，使得發(fā)光二極管的發(fā)光效率有了很大的提高。用磷化鋁鎵銦制成的超高亮度紅色、橙色、黃色和綠色發(fā)光二極管，可以應(yīng)用于戶外顯示領(lǐng)域。

氮化鎵是Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料中最具有希望的寬禁帶光學(xué)材料，曾于20世紀(jì)90年代初成就了藍(lán)色LED的輝煌。而藍(lán)色LED的推出，又帶來(lái)了白光LED照明的新紀(jì)元。目前，LED照明技術(shù)路線主要有三條，分別為藍(lán)寶石、碳化硅和硅襯底氮化鎵基LED技術(shù)路線。其中，前兩條技術(shù)路線分別是以日本和美國(guó)為主發(fā)展起來(lái)的，而第三條技術(shù)路線是由我國(guó)發(fā)展起來(lái)的，有力地提升了我國(guó)LED技術(shù)在國(guó)際上的地位。我國(guó)科學(xué)家研制的硅襯底高光效氮化鎵基藍(lán)色發(fā)光二極管獲得2015年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。

如今，氮化鎵材料的研究與應(yīng)用已成為全球半導(dǎo)體領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)，并成為研制微電子器件、光電子器件的第三代半導(dǎo)體材料。較寬的直接帶隙、較強(qiáng)的原子鍵、較高的熱導(dǎo)率以及較穩(wěn)定的化學(xué)性，使其在光電子、高溫大功率器件以及高頻微波器件等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

太陽(yáng)能電池中的“明星”

鎵的化合物半導(dǎo)體材料做成的太陽(yáng)能電池，可以把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變成電能，并且具有比較高的效率。隨著太陽(yáng)能電池材料的不斷發(fā)展，人們對(duì)太陽(yáng)能電池材料提出了更高的要求。比如，半導(dǎo)體材料的禁帶寬度要適中，光電轉(zhuǎn)化效率要高，材料制備過(guò)程和電池使用過(guò)程中不能存在環(huán)境污染，并且材料生產(chǎn)要能規(guī)?；?。在這樣的背景下，薄膜太陽(yáng)能電池引起了人們的重視，并成為了科技工作者的研究重點(diǎn)?，F(xiàn)在，銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽(yáng)能電池作為多元化合物薄膜電池的重要一員，其轉(zhuǎn)化效率是所有薄膜太陽(yáng)能電池中最高的。

在銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池中，通過(guò)摻入適量鎵替代部分同族的銦，并可以調(diào)節(jié)CIGS的禁帶寬度，這是CIGS材料優(yōu)于硅系光伏材料的根本所在。同時(shí)，CIGS材料的吸收系數(shù)很高，還具有較大范圍的太陽(yáng)光譜的響應(yīng)特性。

銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池具有轉(zhuǎn)換效率高、材料來(lái)源廣、生產(chǎn)成本低、污染小、無(wú)光衰、弱光性能好等顯著特點(diǎn)，有望成為新一代有競(jìng)爭(zhēng)力的商業(yè)化薄膜太陽(yáng)能電池。

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的“奇才”

在醫(yī)療領(lǐng)域中，鎵合金主要是用作醫(yī)療器件和醫(yī)用材料。例如，用鎵合金作為牙齒填充材料，它是一種不含汞的牙體材料，其生物學(xué)性能明顯優(yōu)于銀汞合金。在醫(yī)療診斷領(lǐng)域，鎵的化合物也有用武之地。例如，枸櫞酸鎵注射液可用于腫瘤和炎癥的定位診斷和鑒別診斷。

金屬鎵的熔點(diǎn)為29.75℃，金屬銦的熔點(diǎn)為156.61℃，當(dāng)它們以一定的配比制成合金后，在室溫下就可以呈現(xiàn)液態(tài)了，因而有很好的流動(dòng)性。利用鎵銦液態(tài)合金制作的新型體溫計(jì)，可作為環(huán)保型溫度計(jì)取代水銀溫度計(jì)。

2015年6月，我國(guó)科學(xué)家宣布在世界上首次應(yīng)用液態(tài)金屬“縫合”了牛蛙斷裂的坐骨神經(jīng)，進(jìn)而刷新了人們對(duì)人體神經(jīng)連接與修復(fù)難題的認(rèn)知。這種液態(tài)金屬為鎵銦錫合金。鎵銦錫合金在常溫下為液態(tài)，借助注射器可以進(jìn)入到神經(jīng)管道中進(jìn)行“搭橋”，其信號(hào)傳導(dǎo)效果幾乎與未受傷的神經(jīng)一樣。結(jié)果，牛蛙一側(cè)坐骨神經(jīng)在遭受刺激時(shí)所產(chǎn)生的電信號(hào)，準(zhǔn)確無(wú)誤地傳遞到了另一側(cè)的神經(jīng)。這說(shuō)明鎵銦錫液態(tài)金屬搭建的神經(jīng)之“橋”幾乎達(dá)到了完美的程度。這種完美的效果取決于鎵銦錫液態(tài)合金杰出的導(dǎo)電性能。

鎵銦錫液態(tài)合金不僅能保證斷裂的神經(jīng)末梢在“搭橋”連接下的快速聯(lián)通，而且鎵銦錫液態(tài)合金性能穩(wěn)定，不與體液、周圍器官組織發(fā)生反應(yīng)，因此在X射線的照射下會(huì)呈現(xiàn)出極高的影像對(duì)比度。如果修復(fù)的神經(jīng)恢復(fù)良好，那么可以把液態(tài)金屬?gòu)捏w內(nèi)抽離出來(lái)，不留任何痕跡。

尖端領(lǐng)域的“新秀”

2013年12月，我國(guó)科學(xué)家引入氣流控制下的液態(tài)金屬噴墨原理，可在任意表面上繪制電路。這種液態(tài)金屬“墨水”是以金屬鎵為主要成分的合金組合，在室溫下可以自由流動(dòng)。

在現(xiàn)代電子工業(yè)中，印刷電路板已經(jīng)不是什么新鮮事兒了。然而，利用液態(tài)金屬噴墨電子打印方法來(lái)“繪制”電路可是一項(xiàng)十分新奇的發(fā)明。傳統(tǒng)的印刷電路板制作流程通常需要經(jīng)過(guò)電鍍、蝕刻等工序，具有高能耗、高污染、高耗時(shí)等缺點(diǎn)，并且很難適應(yīng)各種不同的基底表面。利用液態(tài)金屬噴墨原理進(jìn)行的電子打印方式可以在各種復(fù)雜的基底表面上“繪制”出任意的電路。

更令人驚奇的是，鎵元素還被用于“液態(tài)金屬機(jī)器”的制作呢！這里的“液態(tài)金屬”通常是指熔點(diǎn)比較低的金屬或合金材料，鎵、鎵銦合金以及鎵銦錫合金等在室溫下呈現(xiàn)液態(tài)，因此都屬于“液態(tài)金屬”。2015年4月，我國(guó)科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，一個(gè)直徑約為5毫米的液態(tài)鎵金屬球，在電解液中吞食了0.012克鋁之后，能以每秒5厘米的速度前進(jìn)?？茖W(xué)家認(rèn)為，液態(tài)鎵金屬球的行為類似于自然界的簡(jiǎn)單軟體動(dòng)物的習(xí)性，能夠把“吃”進(jìn)的食物轉(zhuǎn)化為能量，并且具有自主運(yùn)動(dòng)的能力，難怪科學(xué)家把它稱為“液態(tài)金屬軟體動(dòng)物”或“液態(tài)金屬機(jī)器”。進(jìn)一步的研究認(rèn)為，“液態(tài)金屬機(jī)器”之所以能從鋁中獲得自主運(yùn)動(dòng)的能量，是因?yàn)椤耙簯B(tài)金屬”和活潑的鋁形成原電池反應(yīng)，從而產(chǎn)生電荷的運(yùn)動(dòng)，繼而引起“液態(tài)金屬”表面張力的不平衡，對(duì)易于變形的“液態(tài)金屬”產(chǎn)生強(qiáng)大的推力。同時(shí)，在上述電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣也對(duì)“液態(tài)金屬”的馬達(dá)行為施加了影響。

盡管基于鎵及鎵合金的“液態(tài)金屬機(jī)器”的功能還是非常有限的，但是它帶給人們的啟示和影響卻是十分深遠(yuǎn)的。比如，“液態(tài)金屬機(jī)器”的自主變形和運(yùn)動(dòng)等特性，為人們研制實(shí)用化的智能馬達(dá)、血管機(jī)器人以及流體泵送系統(tǒng)提供了思路和模板。隨著“液態(tài)金屬機(jī)器”的日趨完善和升級(jí)，想必會(huì)在執(zhí)行高難度操作等方面取得新的突破，并有望在醫(yī)療、科研以及軍事等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。

不斷拓展的“領(lǐng)地”

由于鎵具有“熱縮冷脹”的性質(zhì)，因此具有比較好的鑄造性，可以用其來(lái)制造鉛字合金，這樣可使字體更加清晰。利用鎵的低熔點(diǎn)形成的含鎵易熔合金，可應(yīng)用于電路熔斷器和各種保險(xiǎn)裝置以及自動(dòng)滅火裝置。利用鎵與銅、鎳、錫、金等成分可制成冷焊劑，以解決異型薄壁等難以焊接的難題。盡管鎵的熔點(diǎn)非常低，但是它的沸點(diǎn)卻非常高（2070℃）。利用鎵的這個(gè)特性可以用其來(lái)制造測(cè)量高溫的溫度計(jì)，用這種溫度計(jì)可以測(cè)量煉鋼爐、反應(yīng)爐、原子反應(yīng)堆的溫度。

篇4

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(duì)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(shì)

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(shì)。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(píng)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(duì)現(xiàn)有器件特性影響所帶來(lái)的物理限制和光刻技術(shù)的限制問(wèn)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(lái)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(lái)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(duì)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(shì)。

目前，世界GaAs單晶的總年產(chǎn)量已超過(guò)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(zhǎng)的2－3英寸的導(dǎo)電GaAs襯底材料為主；近年來(lái)，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(guó)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(shì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(lái)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(cè)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(wèn)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(jí)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(jí)聯(lián)耦合是解決此難題的有效途徑之一。我國(guó)早在1999年，就研制成功980nmInGaAs帶間量子級(jí)聯(lián)激光器，輸出功率達(dá)5W以上；2000年初，法國(guó)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(guò)10瓦好結(jié)果。最近，我國(guó)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(lái)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(duì)激光器波長(zhǎng)范圍的限制，1994年美國(guó)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(jí)聯(lián)激光器，突破了半導(dǎo)體能隙對(duì)波長(zhǎng)的限制。自從1994年InGaAs／InAIAs／InP量子級(jí)聯(lián)激光器（QCLs）發(fā)明以來(lái)，Bell實(shí)驗(yàn)室等的科學(xué)家，在過(guò)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(zhǎng)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(jí)聯(lián)激光器的工作波長(zhǎng)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(wú)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(jí)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(jí)聯(lián)激光器，使我國(guó)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(guó)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(guò)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(guó)卡迪夫的MOCVD中心，法國(guó)的PicogigaMBE基地，美國(guó)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(píng)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(wèn)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?cè)?2英寸的硅襯底上，用鈦酸鍶作協(xié)變層（柔性層），成功的生長(zhǎng)了器件級(jí)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(kù)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guó)上述的MBE小組，2001年通過(guò)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(guò)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(guó)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(zhǎng)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(guó)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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)InAs／InAlAs量子線超晶格的空間自對(duì)準(zhǔn)（垂直或斜對(duì)準(zhǔn)）的物理起因和生長(zhǎng)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(wú)催化劑、控制生長(zhǎng)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(duì)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(wú)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(zhǎng)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(lái)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)技術(shù)，圖形化襯底和不同取向晶面選擇生長(zhǎng)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(guò)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(shì)是尋找原子級(jí)無(wú)損傷加工方法和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)變自組裝可控生長(zhǎng)技術(shù)，以求獲得大小、形狀均勻、密度可控的無(wú)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(guó)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(cè)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(wèn)世，發(fā)展很快。此外，256×256GaN基紫外光電焦平面陣列探測(cè)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(lái)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(cè)陂L(zhǎng)波長(zhǎng)光通信用高T0光源和太陽(yáng)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)帯Ｆ渌鸖iC相關(guān)高溫器件的研制也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前存在的主要問(wèn)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(guó)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(guò)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(guò)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(wèn)題，仍是該材料體系走向?qū)嵱没氨仨氁鉀Q的問(wèn)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(duì)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(wèn)題。這個(gè)問(wèn)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(wèn)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(zhǎng)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(wèn)題，國(guó)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(zhǎng)相比擬的尺度，來(lái)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(lái)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(lái)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(lái)越小（nm尺度）并最終將受到器件工作原理和工藝技術(shù)限制，而無(wú)法滿足人類對(duì)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(guò)外加電場(chǎng)控制核自旋間相互作用實(shí)現(xiàn)其邏輯運(yùn)算，自旋測(cè)量是由自旋極化電子電流來(lái)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(duì)磷核自旋的干擾，必需使用高純（無(wú)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(wú)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(guò)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(guó)半導(dǎo)體材料的幾點(diǎn)建議

鑒于我國(guó)目前的工業(yè)基礎(chǔ)，國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(zhēng)取做到8英寸集成電路生產(chǎn)線用硅單晶材料的國(guó)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(guó)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(guó)微電子技術(shù)的落后局面，進(jìn)入世界發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)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(guó)家各部委的統(tǒng)一組織、領(lǐng)導(dǎo)下，并爭(zhēng)取企業(yè)介入，建立我國(guó)自己的研究、開發(fā)和生產(chǎn)聯(lián)合體，取各家之長(zhǎng)，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(guó)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(guó)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(guó)國(guó)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(zhēng)取在“十五”末，能滿足國(guó)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(wàn)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(guó)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(zhǎng)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(zhǎng)和制備技術(shù)的水平。因而，集中人力、物力建設(shè)我國(guó)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(guó)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(guó)際先進(jìn)水平，并在國(guó)際該領(lǐng)域占有一席之地?？梢灶A(yù)料，它的實(shí)施必將極大地增強(qiáng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和國(guó)防實(shí)力。

篇5

自上世紀(jì)中期投入應(yīng)用以來(lái)，半導(dǎo)體已經(jīng)深入到人們的生活、學(xué)習(xí)和工作的方方面面，給電子工業(yè)帶來(lái)革命性的影響。但是這個(gè)時(shí)刻陪伴身邊的半導(dǎo)體究竟是什么？

中國(guó)科學(xué)院王占國(guó)院士同半導(dǎo)體打了一輩子交道，他這樣回答：半導(dǎo)體是介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類材料。它有四個(gè)特點(diǎn)：熱敏性，與金屬不同，半導(dǎo)體的電阻與溫度變化是相反的，電阻越小溫度越高；光敏性，光一照，它的電導(dǎo)就發(fā)生變化；光伏效應(yīng)，光照產(chǎn)生光電壓；整流效應(yīng)，從A端到B端是通的，從B端到A端就不通了。

半導(dǎo)體的特性為我們帶來(lái)了無(wú)窮益處：“如發(fā)射一噸重的衛(wèi)星，假如用晶體管代替電子管重量可減輕100千克，就可以節(jié)省9噸的燃料。它不僅廣泛應(yīng)用在航空航天、人造衛(wèi)星等高科技領(lǐng)域，而且是我們生活中不可或缺的：醫(yī)學(xué)上的核磁共振儀，日常用的收音機(jī)、電視機(jī)、洗衣機(jī)、微波爐、電冰箱、電子表、手機(jī)……里面核心控制的設(shè)備都是半導(dǎo)體。半導(dǎo)體應(yīng)該說(shuō)是無(wú)孔不入、無(wú)處不在。”

硅作為半導(dǎo)體材料的代表，現(xiàn)在已經(jīng)成為微電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料，我們用的電子元器件和電路的90%都是硅材料。使用硅材料做集成電路，產(chǎn)值已達(dá)到每年約3000億美元，由硅材料做成的器件和電路可以拉動(dòng)幾萬(wàn)億美元的電子產(chǎn)業(yè)，半導(dǎo)體硅材料可以說(shuō)是信息時(shí)代的基礎(chǔ)。

追隨一生的半導(dǎo)體

王占國(guó)1938年12月29日生于河南鎮(zhèn)平。1962年畢業(yè)于南開大學(xué)物理系，同年到中科院半導(dǎo)體所工作。從那時(shí)起，他的人生腳步，就沒有離開過(guò)半導(dǎo)體這個(gè)領(lǐng)域。

參加工作以后，王占國(guó)致力于半導(dǎo)體材料光電性質(zhì)和硅太陽(yáng)電池輻照效應(yīng)研究。其中，硅太陽(yáng)電池電子輻照效應(yīng)研究成果為我國(guó)人造衛(wèi)星用硅太陽(yáng)電池定型（由PN改為NP）投產(chǎn)起了關(guān)鍵作用。

1971～1980年，他負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、建成了低溫電學(xué)測(cè)量和光致發(fā)光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并對(duì)GaAs和其它III-V族化合物半導(dǎo)體材料的電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。其中，體GaAs熱學(xué)和強(qiáng)場(chǎng)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及與林蘭英先生一起提出的“GaAs質(zhì)量的雜質(zhì)控制觀點(diǎn)”，對(duì)我國(guó)70年代末純度GaAs材料研制方向的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移和GaAs外延材料質(zhì)量在80年代初達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平貢獻(xiàn)了力量。

1980～1983年，經(jīng)黃昆和林蘭英兩位所長(zhǎng)推薦，他赴國(guó)際著名的深能級(jí)研究中心瑞典隆德大學(xué)固體物理系，從事半導(dǎo)體深能級(jí)物理和光譜物理研究。在該領(lǐng)域權(quán)威H.G.Grimmeiss教授等的支持和合作下，做出了多項(xiàng)有國(guó)際影響的工作：提出了識(shí)別兩個(gè)深能級(jí)共存系統(tǒng)兩者是否是同一缺陷不同能態(tài)新方法，解決了國(guó)際上對(duì)GaAs中A、B能級(jí)和硅中金受主及金施主能級(jí)本質(zhì)的長(zhǎng)期爭(zhēng)論；提出了混晶半導(dǎo)體中深能級(jí)展寬和光譜譜線分裂的物理新模型，解釋了它們的物理實(shí)質(zhì)；澄清和識(shí)別了一些長(zhǎng)期被錯(cuò)誤指派的GaAs中與銅等相關(guān)的發(fā)光中心等。

1984～1993年，在半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)及性質(zhì)研究中，提出了GaAs電學(xué)補(bǔ)償五能級(jí)模型和電學(xué)補(bǔ)償新判據(jù)，為提高GaAs質(zhì)量、器件與電路的成品率提供了依據(jù)。與人合作，提出了直拉硅中新施主微觀結(jié)構(gòu)新模型，摒棄了新施主微觀結(jié)構(gòu)直接與氧相關(guān)的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，成功地解釋了現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，預(yù)示了它的新行為；與龔秀英等同事合作，在國(guó)內(nèi)率先開展了超長(zhǎng)波長(zhǎng)銻化物材料生長(zhǎng)和性質(zhì)研究，并首先在國(guó)內(nèi)研制成功InGaAsSb，AlGaAsSb材料及紅外探測(cè)器和激光器原型器件。

他協(xié)助林蘭英先生，開拓了我國(guó)微重力半導(dǎo)體材料科學(xué)研究新領(lǐng)域，首次在太空從熔體中生長(zhǎng)出GaAs單晶并對(duì)其光、電性質(zhì)作了系統(tǒng)研究，受到國(guó)內(nèi)外同行的高度評(píng)價(jià)。

他于1986年任半導(dǎo)體所研究員，材料室主任；1990年任博士生導(dǎo)師，1991～1995年擔(dān)任副所長(zhǎng)；1995年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。1991～2001年任國(guó)家高技術(shù)新材料領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會(huì)委員、常委、功能材料專家組組長(zhǎng)，因?qū)?63計(jì)劃做出突出貢獻(xiàn)，2001年863計(jì)劃實(shí)施十五周年時(shí)，被科技部授予先進(jìn)個(gè)人稱號(hào)；1996～2000年任國(guó)家S-863計(jì)劃綱要建議軟課題研究新材料技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜医M組長(zhǎng)；2003年任國(guó)家材料中長(zhǎng)期科技發(fā)展戰(zhàn)略研究新材料專家組組長(zhǎng)；1997～2002年和2006～2009年任國(guó)家自然科學(xué)基金信息學(xué)部半導(dǎo)體學(xué)科評(píng)審專家組組長(zhǎng)等。此外，還有多種學(xué)術(shù)兼職。

任863專家委員會(huì)委員期間，他積極推動(dòng)了我國(guó)全固態(tài)激光器的研發(fā)和半導(dǎo)體照明事業(yè)的發(fā)展。如今，我國(guó)的半導(dǎo)體白光照明已經(jīng)處于國(guó)際先進(jìn)水平，極大地促進(jìn)了節(jié)能環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。

從上世紀(jì)90年代起，他工作的重點(diǎn)已集中在半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)和量子器件這一國(guó)際前沿研究方面，先后主持和參與負(fù)責(zé)十多個(gè)國(guó)家863、973，國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)，國(guó)家自然科學(xué)基金重大、重點(diǎn)和面上項(xiàng)目以及中科院重點(diǎn)、重大等研究項(xiàng)目。

他和MBE組的同事一起，在成功地研制了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平的電子遷移率（4.8K）高達(dá)百萬(wàn)的2DEG材料和高質(zhì)量、器件級(jí)HEMT和P-HEMT結(jié)構(gòu)材料的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了應(yīng)變自組裝In（Ga）As/GaAs，InAlAs/AlGaAs/GaAs， InAs/InAlAs/InP和InAs/InGaAs/InP等量子點(diǎn)、量子線和量子點(diǎn)（線）超晶格材料生長(zhǎng)技術(shù)，并初步在納米尺度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)量子點(diǎn)（線）尺寸、形狀和密度的可控生長(zhǎng)；首次發(fā)現(xiàn)InP基InAs量子線空間斜對(duì)準(zhǔn)的新現(xiàn)象；成功地制備了從可見光到近紅外的量子點(diǎn)（線）材料，并研制成功室溫連續(xù)工作輸出光功率達(dá)4瓦（雙面之和）的大功率量子點(diǎn)激光器，為當(dāng)時(shí)國(guó)際上報(bào)道的最好結(jié)果之一；紅光量子點(diǎn)激光器和 InGaAs/InAlAs、GaAs/AlGaAs量子級(jí)聯(lián)激光器與探測(cè)器材料及其器件的研究水平也處在國(guó)際的前列；2001年，他作為國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃973項(xiàng)目“信息功能材料相關(guān)基礎(chǔ)問(wèn)題”的首席科學(xué)家，又提出了柔性襯底的概念，為大失配異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料體系研制開辟了一個(gè)可能的新方向。

上述研究成果曾獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)和國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)一等獎(jiǎng)和中國(guó)科學(xué)院科技進(jìn)步一、二和三等獎(jiǎng)，何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)，國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)獎(jiǎng)以及優(yōu)秀研究生導(dǎo)師獎(jiǎng)等十多項(xiàng)；從1983年以來(lái)，先后在國(guó)外著名學(xué)術(shù)刊物180多篇，培養(yǎng)博士、碩士和博士后百余名。

新科技革命的起點(diǎn)

硅集成電路的器件尺度不可能無(wú)限減小，摩爾定律在硅器件尺寸減小到一定程度的時(shí)候，會(huì)遇到量子效應(yīng)、功耗問(wèn)題、隧穿問(wèn)題等等，這就限制了現(xiàn)有模式的繼續(xù)發(fā)展。國(guó)際上預(yù)計(jì)，2022年硅集成電路器件的最小尺寸將達(dá)到10納米左右。

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關(guān)鍵詞 LED芯片；光學(xué)模擬；Tacacepro

中圖分類號(hào)TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2014）113-0126-02

0引言

目前科學(xué)技術(shù)日益進(jìn)步，人民的生活水平不斷的提高。人們對(duì)家具生活得舒適程度也要求越來(lái)越高?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外一些發(fā)展快速的城市的住宅用的燈具、景觀燈已經(jīng)大馬路上面用的照明路燈已經(jīng)大部分都開始采用新型的LED節(jié)能燈了。但是由于LED燈的制作成本較高，導(dǎo)致LED在市場(chǎng)占領(lǐng)方面略顯遲緩。目前國(guó)內(nèi)外著名學(xué)者和一些研究機(jī)構(gòu)以及一些大型的企業(yè)正在夜以繼日的不斷探索，希望可以研究出一些新型的LED材料，減小LED制作的成本，使得LED燈的普及率更加高些。

1 LED燈的發(fā)光原理和LED的光學(xué)參數(shù)

1.1 LED燈的發(fā)光原理

Light emitting diode的英文縮寫就是LED。LED的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是在一小片的發(fā)光半導(dǎo)體材料上面，放置一個(gè)電極的引線架子，接著在架子的周圍用環(huán)氧樹脂固定并密封。這樣子可以起到保護(hù)電機(jī)芯線和半導(dǎo)體的作用，這樣子制作出來(lái)的LED抗震性非常好，且具有一定的防水作用。

LED發(fā)光二極管的主要部分是有由兩片N型的半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體背對(duì)背制作而成的芯片。因?yàn)镻型半導(dǎo)體材料和P型半導(dǎo)體材料上面都帶了載流子，這兩種不同的半導(dǎo)體的交界面之間會(huì)形成一個(gè)空間電荷存儲(chǔ)區(qū)間。也就是我們常說(shuō)的PN結(jié)。在給半導(dǎo)體材料的正負(fù)極之間加上電壓的情況下，PN結(jié)之間就會(huì)形成電場(chǎng)，PN結(jié)中的空子和電子就會(huì)在電子的作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，并結(jié)合在一起。在空子和電子的結(jié)合過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生多余的能量，則這些能量會(huì)以發(fā)光的方式釋放出來(lái)。最終實(shí)現(xiàn)電能向光能的轉(zhuǎn)換。LED的發(fā)光原理圖圖1所示。給LED加上正向電壓，也就在半導(dǎo)體的P極接上正極，在半導(dǎo)體的N極接上負(fù)極。在LED的兩極之間就會(huì)形成電流，電流從正極流向負(fù)極，這樣子在空穴跟電子的結(jié)合過(guò)程之間就會(huì)發(fā)出不同顏色的光。LED間通的電流大小決定了Led的發(fā)光亮度。而LED的發(fā)光顏色主要是由半導(dǎo)體材料里面參雜的熒光粉的材料來(lái)控制的。

1.2 LED的光學(xué)參數(shù)

為了鑒別一個(gè)LED的好壞，經(jīng)常會(huì)有一些參數(shù)來(lái)描述LED。常用的LED的光學(xué)參數(shù)有光通量、發(fā)光強(qiáng)度、亮度、色溫、顯色性以及光效等參數(shù)。

光通量是指在正常情況下人眼可以感覺到的光的輻射功率。它等于在單位時(shí)間里面一束光的輻射的能量與該束光所對(duì)應(yīng)的相對(duì)視率的成績(jī)。由于人眼對(duì)不同的光的靈敏度不一樣，所以當(dāng)光的輻射功率相等的時(shí)候，并不能代表光通量也是相同的。發(fā)光強(qiáng)度又叫光強(qiáng)，它是指發(fā)光體在一個(gè)固定的立體單元里面?zhèn)鬏數(shù)墓馔颗c該立體單元的面積的商，這個(gè)商就代表了單位體積的光通量。亮度是指光源在給定的一個(gè)方向里面單位體積上面的光束的發(fā)光強(qiáng)度。而光效而是指光源的發(fā)光效率。也就是光源的總光通量與該發(fā)光體所消耗的能量的商。發(fā)光體的發(fā)光效率越高，代表了該照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)化成光能的能力越強(qiáng)。也代表了在同能的能量的情況下，該設(shè)備的照明性能越強(qiáng)，也就是該設(shè)備所能達(dá)到的亮度越大。顯色性是指光源對(duì)物體顏色的分辨程度。也就是對(duì)顏色的逼真效果。發(fā)光設(shè)備的顯色性能越高，則該設(shè)備對(duì)顏色的在線能力越強(qiáng)，而我們看到的顏色也就越接近于其本來(lái)的顏色。而顯色性能較差的設(shè)備，則對(duì)顏色的能力在線能力越差，我們所看到顏色也與越來(lái)的顏色相差越大。

盡管LED燈功率小，占用空間小，易于調(diào)色，顏色可操作性強(qiáng)。但是LED光源也存在一些缺陷。主要缺陷表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：LED發(fā)光功率小、LED的成本價(jià)格太高、制作工藝要求高。

2 LED芯片的測(cè)試

由于LED技術(shù)發(fā)展迅速，LED市場(chǎng)也發(fā)展快速。目前不少企業(yè)正逐漸把大量的資金都投入到LED行業(yè)當(dāng)中，并成立的相應(yīng)的企業(yè)。然而當(dāng)中卻存在一些唯利是圖的商人，他們利用人們對(duì)LED技術(shù)的缺乏的弱點(diǎn)，都宣稱自己企業(yè)的生產(chǎn)的LED燈的壽命可以達(dá)到60000小時(shí)以上，有的商家甚至說(shuō)明自己的產(chǎn)品可以達(dá)到110000小時(shí)以上。為此如何才能正確的區(qū)分出那些產(chǎn)品是合格產(chǎn)品，那些產(chǎn)品的質(zhì)量真的就像商人所描述的那樣子，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸成為一個(gè)困擾使用者的巨大問(wèn)題。為此，本文提供一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試辦法：測(cè)試方案的電路圖如下圖2.首先，我們采用積分球來(lái)記錄相應(yīng)LED二極管在正向?qū)ǖ那闆r下的導(dǎo)通壓降。接著根據(jù)這個(gè)導(dǎo)通壓降和電路的電流，確定和相對(duì)應(yīng)二極管電路回路電阻值的大小。以確保二極管不被燒壞。接著在測(cè)試之前，對(duì)二極管進(jìn)行校準(zhǔn)，確保二極管壽命測(cè)試的準(zhǔn)確性。然后測(cè)量每個(gè)二極管在不同的工作電流下的發(fā)光量是多大以及正向?qū)▔航凳嵌啻?，并通過(guò)光譜分析儀器來(lái)確定每個(gè)二極管的最初光譜是什么。為了保證測(cè)量的精度，對(duì)每個(gè)二極管都測(cè)試5次以上，并取平均值。最后記錄該數(shù)據(jù)。最后在每個(gè)月的固定時(shí)間段對(duì)每一顆的LED都進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試其的光通量，并給LED同上三種不同的電流，并記錄此時(shí)的LED的光通量，根據(jù)不同電流下的LED的光通量值繪制出相應(yīng)二極管的光通量變化曲線。根據(jù)繪制的二極管的光通量變化曲線就可以大致的計(jì)算出二極管的實(shí)際工作時(shí)間。通過(guò)二極管的頻譜分析儀可以知道二極管的色度漂移情況。

3 LED芯片及LED燈具的光學(xué)模擬

傳統(tǒng)的LED燈的照明設(shè)計(jì)都是通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得到的，盡管所測(cè)得的結(jié)果比較準(zhǔn)確，但是這個(gè)測(cè)試結(jié)果只有在燈具的外觀已經(jīng)制作完成以后才可以進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)。要是測(cè)試的結(jié)果不能和原先設(shè)計(jì)的一樣，就需要重新設(shè)計(jì)LED的外觀，浪費(fèi)大量的人力和財(cái)力。本文以Tacacepro光學(xué)模擬軟件為核心，對(duì)LED燈具的外觀不斷修改，對(duì)LED燈的數(shù)量和陣列方式不斷的改進(jìn)，通過(guò)模擬的方式，并進(jìn)行了大量的仿真，終于得出了LED燈排列方式對(duì)LED燈總體發(fā)光效率以及空間照明的影響規(guī)律。并最終設(shè)計(jì)出了一種發(fā)光效率高，節(jié)約能源的LED燈具。LED的模擬過(guò)程如下;首先運(yùn)用Tacacepro對(duì)LED燈具進(jìn)行建模，所建的模型如圖3。并通過(guò)軟件設(shè)置LED芯片的光源屬性等參數(shù)。接著定義LED燈具的各種材料特性。并定義光源的波長(zhǎng)以及光源的閥值等不同的參數(shù)。最后運(yùn)用軟件對(duì)LED的光學(xué)設(shè)計(jì)模型模擬。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)萍，李劍清.照明用LED光學(xué)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì).半導(dǎo)體光電，2004，25(3)：181-183.

[2]安連生，王自強(qiáng).照明光學(xué)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中光源的數(shù)學(xué)模型.燈與照明，1999，23(6)：29-31.

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關(guān)鍵詞:光電探測(cè)器 光電導(dǎo)效應(yīng) 光電導(dǎo)器件

光電探測(cè)器是一種利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的能夠?qū)⒐廨椛滢D(zhuǎn)換成電量的器件,它利用這個(gè)特性可以進(jìn)行顯示及控制的功能。光探測(cè)器可以代替人眼,由于具有光譜響應(yīng)范圍寬的特點(diǎn),光探測(cè)器亦是人眼的一個(gè)延伸。光電探測(cè)器利用被照射材料由于輻射關(guān)系電導(dǎo)率發(fā)生改變的物理特點(diǎn),在紅外波段中的應(yīng)用主要在紅外熱成像、導(dǎo)彈制造及紅外遙感等一些方面;在可見光或近紅外波段中的應(yīng)用主要在在工業(yè)自動(dòng)控制、光度計(jì)量及射線測(cè)量和探測(cè)等方面。隨著電子科學(xué)技術(shù)的日趨成熟,光電探測(cè)器的應(yīng)用將更加廣泛。

1、光電探測(cè)器的發(fā)展

1873年,英國(guó)W.史密斯發(fā)現(xiàn)硒的光電導(dǎo)效應(yīng),但是這種效應(yīng)長(zhǎng)期處于探索研究階段,未獲實(shí)際應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)以后,隨著半導(dǎo)體的發(fā)展,各種新的光電導(dǎo)材料不斷出現(xiàn)。在可見光波段方面,到50年代中期,性能良好的硫化鎘、硒化鎘光敏電阻和紅外波段的硫化鉛光電探測(cè)器都已投入使用。60年代初,中遠(yuǎn)紅外波段靈敏的Ge、Si摻雜光電導(dǎo)探測(cè)器研制成功,典型的例子是工作在3～5微米和8～14微米波段的Ge:Au(鍺摻金)和Ge:Hg光電導(dǎo)探測(cè)器。60年代末以后,HgCdTe、PbSnTe等可變禁帶寬度的三元系材料的研究取得進(jìn)展。

在60年代初以前還沒有研制出適用的窄禁帶寬度的半導(dǎo)體材料,因而人們利用非本征光電導(dǎo)效應(yīng)。Ge、Si等材料的禁帶中存在各種深度的雜質(zhì)能級(jí),照射的光子能量只要等于或大于雜質(zhì)能級(jí)的離化能,就能夠產(chǎn)生光生自由電子或自由空穴。非本征光電導(dǎo)體的響應(yīng)長(zhǎng)波限λ由下式求得λc=1.24/Ei式中Ei代表雜質(zhì)能級(jí)的離化能。

到60年代中后期,Hg1-xCdxTe、PbxSn1-xTe、PbxSn1-xSe等三元系半導(dǎo)體材料研制成功,并進(jìn)入實(shí)用階段。它們的禁帶寬度隨組分x值而改變,例如x=0.2的HG0.8Cd0.2Te材料,可以制成響應(yīng)波長(zhǎng)為 8～14微米大氣窗口的紅外探測(cè)器。

2、光電探測(cè)器的工作原理

光電探測(cè)器的工作原理是基于光電效應(yīng),熱探測(cè)器基于材料吸收了光輻射能量后溫度升高,從而改變了它的電學(xué)性能,它區(qū)別于光子探測(cè)器的最大特點(diǎn)是對(duì)光輻射的波長(zhǎng)無(wú)選擇性。

所謂光電導(dǎo)效應(yīng),是指由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的一種物理現(xiàn)象,它光是內(nèi)光電效應(yīng)的一種。當(dāng)照射的光子能量hv等于或大于半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg時(shí),光子能夠?qū)r(jià)帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶,從而產(chǎn)生導(dǎo)電的電子、空穴對(duì),這就是本征光電導(dǎo)效應(yīng)。這里h是普朗克常數(shù),v是光子頻率,Eg是材料的禁帶寬度(單位為電子伏)。因此,本征光電導(dǎo)體的響應(yīng)長(zhǎng)波限λc為λc=hc/Eg=1.24/Eg(μm)式中c為光速。本征光電導(dǎo)材料的長(zhǎng)波限受禁帶寬度的限制。

光電導(dǎo)器件:利用具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料做成的光電探測(cè)器稱為光電導(dǎo)器件,通常叫做光敏電阻。在可見光波段和大氣透過(guò)的幾個(gè)窗口,即近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外波段,都有適用的光敏電阻。光敏電阻被廣泛地用于光電自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)、光電跟蹤系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外光譜系統(tǒng)等。

光電子發(fā)射器件:光電管與光電倍增管是典型的光電子發(fā)射型(外光電效應(yīng))探測(cè)器件。其主要特點(diǎn)是靈敏度高,穩(wěn)定性好,響應(yīng)速度快和噪聲小,是一種電流放大器件。尤其是光電倍增管具有很高的電流增益,特別適于探測(cè)微弱光信號(hào);但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工作電壓高,體積較大。光電倍增管一般用于測(cè)弱輻射而且響應(yīng)速度要求較高的場(chǎng)合,如人造衛(wèi)星的激光測(cè)距儀、光雷達(dá)等。

硫化鎘CdS和硒化鎘CdSe光敏電阻是可見光波段用得最多的兩種光敏電阻;硫化鉛PbS光敏電阻是工作于大氣第一個(gè)紅外透過(guò)窗口的主要光敏電阻,室溫工作的PbS光敏電阻響應(yīng)波長(zhǎng)范圍1.0～3.5微米,峰值響應(yīng)波長(zhǎng)2.4微米左右;銻化銦InSb光敏電阻主要用于探測(cè)大氣第二個(gè)紅外透過(guò)窗口,其響應(yīng)波長(zhǎng)3～5μm;碲鎘汞器件的光譜響應(yīng)在8～14 微米,其峰值波長(zhǎng)為10.6微米,與CO2激光器的激光波長(zhǎng)相匹配,用于探測(cè)大氣第三個(gè)窗口(8～14微米)。

3、光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)

第一支InGaAs光電探測(cè)器在1978年就被報(bào)道,略晚于第一支InGaAsP光電探測(cè)器。這些探測(cè)器都可以通過(guò)改變組分含量從而達(dá)到需要的波長(zhǎng)響應(yīng),一種典型的InGaAsP光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)圖如下圖所示:

圖 一種典型的InGaAsP光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)圖

利用異質(zhì)結(jié)構(gòu)以In0 6qGa0 31As0 66P0 34作為本征吸收層,以In0.7:Ga0.22As0.47P0.53為P型表面入射窗,得到了峰值響應(yīng)波長(zhǎng)為1.36 gm的窄的頻譜響應(yīng)。為了制作方便,一股將這種光電探測(cè)器做成臺(tái)面結(jié)構(gòu)。

InGaAsP光電探測(cè)器中,表面鈍化層、載流子產(chǎn)生復(fù)合及隧穿等都會(huì)引起暗電流。通過(guò)優(yōu)化表面鈍化層可以使表面漏電流密度小到IlA/cm量級(jí)。

s.R.Forrestt等人指出,在較低偏壓下載流子產(chǎn)生復(fù)合對(duì)暗電流起主導(dǎo)作用,只有當(dāng)偏壓大于100V時(shí)隧穿電流才變得顯著。即使由產(chǎn)生復(fù)合引起的小的暗電流也會(huì)對(duì)光電探測(cè)器靈敏度產(chǎn)生不利影響,因此應(yīng)合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)使暗電流最小。

為了制作方便,將這種光電探測(cè)器做成臺(tái)面結(jié)構(gòu),包括外延生長(zhǎng),擴(kuò)散及離子注入等方法。然而這些臺(tái)面不利于集成,難以實(shí)現(xiàn)光電子集成回路(OEIC),因此人們又做出了各種平面結(jié)構(gòu),這些平面結(jié)構(gòu)類似于上圖所示,同時(shí)這種平面結(jié)構(gòu)有助于因表面漏電流引起的暗電流。

4、光電探測(cè)器的種類

篇8

關(guān)鍵詞：有機(jī)廢水處理 電化學(xué) 羥基自由基 電Fenton試劑 電解氧化 半導(dǎo)體光電催化

近年來(lái)，濃度高且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有機(jī)廢水不斷出現(xiàn)，如何有效地去除這些難降解的有機(jī)廢水已經(jīng)成為水處理的熱點(diǎn)問(wèn)題。羥基自由基（·OH）因其有極高的氧化電位（2.8V），其氧化能力極強(qiáng)，與大多數(shù)有機(jī)污染物都可以發(fā)生快速的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，無(wú)選擇性地把有害物質(zhì)氧化成CO2、H2O或礦物鹽，無(wú)二次污染[1]。目前國(guó)內(nèi)外有不少研究者進(jìn)行利用·OH處理有機(jī)廢水的研究。產(chǎn)生·OH的途徑較多，主要有Fenton法[2]、氧化絮凝法[3]、臭氧法[4]、超聲降解法[5]和光催化法[6]。近年來(lái)應(yīng)用電化學(xué)法產(chǎn)生·OH處理有機(jī)廢水獲得了較大的進(jìn)展，在降解和脫色上卓有成效。下面就對(duì)電生·OH的途徑及其在有機(jī)廢水處理中應(yīng)用的最新進(jìn)展進(jìn)行評(píng)述。

1.電Fenton法

工藝上將Fe2+和H2O2的組合稱為Fenton試劑。它能有效地氧化降解廢水中的有機(jī)污染物，其實(shí)質(zhì)是H2O2在Fe2+的催化下產(chǎn)生具有高反應(yīng)活性的·OH。目前，F(xiàn)enton法主要是通過(guò)光輻射、催化劑、電化學(xué)作用產(chǎn)生·OH。利用光催化或光輻射法產(chǎn)生·OH，存在H2O2及太陽(yáng)能利用效率低等問(wèn)題。而電Fenton法是H2O2和Fe2+均通過(guò)電化學(xué)法持續(xù)地產(chǎn)生[7]，它比一般化學(xué)Fenton試劑具有H2O2利用率高、費(fèi)用低及反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。因此，通過(guò)電Fenton法產(chǎn)生·OH將成為主要途徑之一。

應(yīng)用電Fenton法產(chǎn)生·OH處理有機(jī)廢水多數(shù)是以平板鐵為陽(yáng)極，多孔碳電極為陰極，在陰極通以氧氣或空氣。通電時(shí)，在陰陽(yáng)兩極上進(jìn)行相同電化當(dāng)量的電化學(xué)反應(yīng)，在相同的時(shí)間內(nèi)分別生成相同物質(zhì)的量的Fe2+和H2O2，從而使得隨后生成Fenton試劑的化學(xué)反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)[8]。

溶液的pH值對(duì)氧陰極還原獲得H2O2的反應(yīng)有很大的影響[9]。研究表明，溶液的pH值不僅對(duì)陰極反應(yīng)電位和槽電壓有影響，還將決定著生成H2O2的電流效率，進(jìn)而影響隨后生成·OH的效率及與有機(jī)污染物的降解脫色反應(yīng)。

然而，電解氧化法工業(yè)化應(yīng)用仍存在著一些問(wèn)題，如電流效率仍然偏低、能耗大、電催化降解反應(yīng)器的效率較低、電化學(xué)催化降解有機(jī)污染物的機(jī)理還需要進(jìn)一步探討等[21]。加強(qiáng)對(duì)上述問(wèn)題的研究，是該法今后發(fā)展的方向。

3. 半導(dǎo)體電催化法

由于某些半導(dǎo)體材料有良好的光化學(xué)特性和活潑的電化學(xué)行為，近年來(lái)，利用半導(dǎo)體材料制成電極在有機(jī)廢水中的研究應(yīng)用已引起眾多研究者的重視[22]。

半導(dǎo)體催化材料在電場(chǎng)中有“空穴”效應(yīng)[23]，即半導(dǎo)體處于一定強(qiáng)度的電場(chǎng)時(shí)，其價(jià)帶電子會(huì)越過(guò)禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上形成電激空穴，空穴有很強(qiáng)的俘獲電子的能力，可以?shī)Z取半導(dǎo)體顆粒表面的有機(jī)物或溶劑中的電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)。在水溶液發(fā)生的電催化氧化反應(yīng)中，水分子在半導(dǎo)體表面失去電子生成強(qiáng)氧化性的·OH，同時(shí)半導(dǎo)體催化劑和電極產(chǎn)生的H2O2等活性氧化物質(zhì)也起協(xié)同作用，因此，在電催化反應(yīng)體系中存在多種產(chǎn)生強(qiáng)氧化因子的途徑，能有效地提高了催化降解的效率。在半導(dǎo)體電催化反應(yīng)中，電壓和電流強(qiáng)度都要達(dá)到一定的值。一般來(lái)說(shuō)，隨著外加電壓的升高，體系產(chǎn)生·OH的速率增大，有機(jī)物的去除效率提高[24]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外加電壓達(dá)到一定值時(shí)，進(jìn)一步升高電壓會(huì)抑制自由基的生成，降低了催化效率[25]。

半導(dǎo)體電催化法在有機(jī)廢水處理中的研究，主要以在摻雜半導(dǎo)體電極和納米半導(dǎo)體材料電極作為陽(yáng)極產(chǎn)生·OH處理有機(jī)廢水。董海等[26]采用摻銻的SnO2粉制成的半導(dǎo)體電極，研究了含酚廢水的電催化降解反應(yīng)，對(duì)酚的降解率達(dá)90%。

4. 半導(dǎo)體光電催化法

在紫外光等照射下，并外加電場(chǎng)的作用下TiO2半導(dǎo)體內(nèi)也會(huì)存在“空穴”效應(yīng)，這種光電組合產(chǎn)生·OH的方法又稱光電催化法。TiO2光電組合效應(yīng)不但可以把導(dǎo)帶電子的還原過(guò)程同價(jià)帶空穴的氧化過(guò)程從空間位置上分開(與半導(dǎo)體微粒相比較)，明顯地減少了簡(jiǎn)單復(fù)合，結(jié)果大大增加了半導(dǎo)體表面·OH的生成效率且防止了氧化中間產(chǎn)物在陰極上的再還原，而且導(dǎo)帶電子能被引到陰極還原水中的H+，因此不需要向系統(tǒng)內(nèi)鼓入作為電子俘獲劑的O2[27]。

由于上述優(yōu)勢(shì)，光電催化技術(shù)在有機(jī)廢水的研究工作得到了迅速發(fā)展，戴清等[28]利用TiO2薄膜電極作為工作電極，建立了電助光催化體系，以含氯苯酚(例如4-氯苯酚和2，4，6-三氯苯酚)廢水作為降解對(duì)象，進(jìn)行光電催化研究。 Cheng 等[29]用三維電極光電催化降解處理亞甲基蘭廢水，研究表明，其脫色率和COD的去除率分別為95%和87%。Waldne等[30]用TiO2半導(dǎo)體光電催化法進(jìn)行降解4-氯苯酚的研究，取得較好處理效果。

目前，光電化學(xué)反應(yīng)的研究工作還大多局限于實(shí)驗(yàn)室階段，應(yīng)用納米TiO2半導(dǎo)體電極光電催化法處理大規(guī)模工業(yè)有機(jī)廢水的報(bào)道還不多，主要是由于TiO2半導(dǎo)體重復(fù)利用率不高和光電催化反應(yīng)器光電催化效率降低。因此，把TiO2經(jīng)過(guò)改性、修飾制備成高效且能重復(fù)使用的電極，如在TiO2材料表面上進(jìn)行貴金屬沉積、摻雜金屬離子、復(fù)合半導(dǎo)體、表面光敏化劑等[31]，已成為以TiO2為半導(dǎo)體電極進(jìn)行光電催化降解有機(jī)污染物研究的熱點(diǎn)。此外，這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)用化必然涉及到反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和類型的確定，開發(fā)高效重復(fù)使用且費(fèi)用較低的工業(yè)化光催化反應(yīng)器，也將是納米TiO2工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。

5.展望

盡管國(guó)內(nèi)外電化學(xué)法處理有機(jī)廢水技術(shù)已有了很大的發(fā)展，其中不少已達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用的水平，但電化學(xué)作為一門能在凈化環(huán)境中有所作為的學(xué)科，還在不斷發(fā)展中。電生·OH在有機(jī)廢水處理中有其獨(dú)特的特點(diǎn)，其應(yīng)用的前景是很樂(lè)觀的。但仍存在一些問(wèn)題需要解決：

（1）目前，電Fenton法的研究還不是很成熟，電流效率低，設(shè)計(jì)合理電解池的結(jié)構(gòu)和尋找新型的電極材料將是今后研究的方向。

（2）通過(guò)電解氧化法產(chǎn)生·OH處理有機(jī)廢水處理，其降解效率受陽(yáng)極材料和結(jié)構(gòu)、電流密度、電解質(zhì)及其傳質(zhì)能力等多種因素的影響。目前電解槽的傳質(zhì)問(wèn)題影響電流效率的提高，如果要應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，還需提高產(chǎn)生·OH的電流效率，降低成本。因此，加強(qiáng)電解催化的機(jī)理的研究，研制開發(fā)各種高效電解催化反應(yīng)器和高電化學(xué)活性及性能穩(wěn)定的電極材料等，是今后急需解決的問(wèn)題。

（3）用納米半導(dǎo)體光電催化氧化法是目前研究的熱點(diǎn)，如何獲得并提高半導(dǎo)體材料光電催化活性，開發(fā)高效、穩(wěn)定能重復(fù)使用、價(jià)格低廉的半導(dǎo)體電極材料和工業(yè)光電催化反應(yīng)器是今后在該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，也是使納米TiO2應(yīng)用于工業(yè)化的關(guān)鍵。

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篇9

[關(guān)鍵詞]金剛石薄膜；肖特基勢(shì)壘二極管；整流比

中圖分類號(hào)：TN545 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）43-0331-02

1 引言

肖特基勢(shì)壘二極管（SBD）是利用金屬電極與半導(dǎo)體材料接觸后形成的整流特性制作的一種二極管器件。與傳統(tǒng)的PN結(jié)二極管相比較，SBD的勢(shì)壘高度較小，其開啟電壓和導(dǎo)通壓降均較小。此外，SBD的正向電流是由半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子流入金屬電極所形成的，不存在少數(shù)載流子的注入和存儲(chǔ)問(wèn)題，反應(yīng)恢復(fù)時(shí)間短，開關(guān)速度快（比PN結(jié)二極管高出4個(gè)數(shù)量級(jí)左右）。目前大部分SBD是由單晶硅材料制作的，隨著硅工藝的發(fā)展，其二極管性能已逐漸逼近硅材料的極限值。為了滿足高溫、高壓和大功率工況下的應(yīng)用需求，需要選擇更為合適的半導(dǎo)體材料制作SBD，如寬帶隙半導(dǎo)體材料。與傳統(tǒng)的寬帶隙半導(dǎo)體材料如SiC、GaN等相比，金剛石具有更大的帶隙寬度（～ 5.5 eV）、高的飽和載流子遷移率（空穴3800 cm2/V?s和電子4500 cm2/V?s）、大的擊穿電場(chǎng)（～ 107 V/m）、高的熱導(dǎo)率以及極高的化學(xué)惰性和力學(xué)性能等，是一種替代硅材料制作SBD的理想材料[1，2]。

近年來(lái)，各國(guó)研究人員在金剛石SBD方面開展了大量的開創(chuàng)性工作，已利用同質(zhì)外延摻硼單晶金剛石薄膜制作了多種結(jié)構(gòu)的SBD，并通過(guò)優(yōu)化金剛石材料的缺陷以及二極管制作工藝獲得優(yōu)異地二極管性能[3-8]。然而，同質(zhì)外延所用的HPHT單晶金剛石基體價(jià)格昂貴，且尺寸較小（通常為3 × 3 mm），不利于金剛石SBD的大規(guī)模廣泛使用。近年來(lái)，大量研究表明異質(zhì)外延沉積的高度織構(gòu)化取向的多晶金剛石薄膜的諸多物理性質(zhì)與同質(zhì)外延單晶金剛石非常接近；然而，與同質(zhì)外延沉積技術(shù)相比，異質(zhì)外延沉積技術(shù)即經(jīng)濟(jì)通用又能大面積制備，這將為以高度織構(gòu)化取向的異質(zhì)外延金剛石SBD的廣泛應(yīng)用提供可靠的技術(shù)保障。

針對(duì)以上應(yīng)用需求，本文結(jié)合所制備的織構(gòu)化取向摻硼多晶金剛石薄膜的膜厚和晶粒尺寸大小，設(shè)計(jì)了一種新穎的交叉“指”狀的平面型SBD并成功制作，所制備的SBD展現(xiàn)了較低的開啟電壓、低的反向漏電流和高的整流比等特性，有望在大功率和開關(guān)器件等領(lǐng)域應(yīng)用。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 SBD的設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)中所使用的半導(dǎo)體材料是采用微波等離子體化學(xué)氣相沉積（MPCVD）法，通過(guò)獨(dú)特的形核-刻蝕-生長(zhǎng)循環(huán)沉積工藝所制備的（110）織構(gòu)化摻硼多晶金剛石薄膜（如圖2中的100步驟），其工藝參數(shù)及結(jié)果詳見文獻(xiàn)[9]。盡管高度織構(gòu)化的摻硼多晶金剛石薄膜物理性質(zhì)類似于單晶金剛石薄膜，但與單晶金剛石相比，由于多晶薄膜內(nèi)存在大量的晶界和位錯(cuò)等缺陷，它們不可避免地會(huì)對(duì)二極管的性能造成影響；同時(shí)，考慮到金剛石的柱狀晶生長(zhǎng)機(jī)制，金剛石薄膜的成核面缺陷密度遠(yuǎn)高于生長(zhǎng)面，且生長(zhǎng)面的晶粒尺寸隨膜厚的增加而增加，所以生長(zhǎng)面的晶粒尺寸也較大。為了將缺陷對(duì)二極管性能的影響降低對(duì)最小化，我們?cè)O(shè)計(jì)了如圖1所示的“叉指狀”平面型二極管結(jié)構(gòu)，該二極管為在高度織構(gòu)化摻硼多晶金剛石薄膜的生長(zhǎng)面同側(cè)制作呈交叉指狀分布的歐姆和肖特基接觸電極，其中歐姆接觸電極以及肖特基接觸電極的寬度在0.008 ～ 0.1 mm之間可調(diào)，且兩個(gè)相鄰“指”電極之間的間距也在0.072 ～ 0.9 mm范圍內(nèi)可調(diào)；歐姆接觸電極為Ti/Au，而肖特基接觸電極為Au。

2.2 SBD的制作

在綜合考慮金剛石薄膜特征以及現(xiàn)有的設(shè)備等因素后，本項(xiàng)目采用傳統(tǒng)的勻膠-光刻-蒸鍍-溶膠等微電子加工工藝制作SBD，其流程如圖2所示。在進(jìn)行光刻膠勻膠步驟（圖2中200步驟）之前，我們需要對(duì)金剛石薄膜表面進(jìn)行濕化學(xué)氧化預(yù)處理，這是因?yàn)镸PCVD沉積的金剛石薄膜表面多為氫終止?fàn)顟B(tài)（C-H鍵為主），一般氫終止表面具有良好的表面導(dǎo)電性和負(fù)的電子親合勢(shì)，會(huì)導(dǎo)致降低肖特基接觸勢(shì)壘高度，且會(huì)在肖特基接觸Au電極與表面形成導(dǎo)電通道，從而使器件的漏電流增大[10]，因此我們首先將金剛石薄膜置于在濃硫酸和濃硝酸的混合溶液（體積比為 3：1）中煮沸30分鐘，然后去離子水清洗即可，測(cè)量薄膜表面接觸角發(fā)現(xiàn)其值從89°降低到19°，表明金剛石薄膜表面氧終止化已成功；隨后采用勻膠機(jī)在金剛石層表面形成均勻的光刻膠（正膠）膜，厚度約為4 ？m，并在100 ？C下保溫30分鐘，以去除膠膜中的溶劑（圖2中200步驟）；在歐姆接觸電極光刻掩模板的保護(hù)下，采用254 nm紫外光曝光，丙酮顯影后將未被曝光的光刻膠溶解（步驟300），形成歐姆接觸電極圖案；利用電子束蒸發(fā)鍍膜技術(shù)蒸鍍金屬Ti膜，移走曝光光刻膠區(qū)域后形成圖案化的Ti電極，并在氮?dú)鈿夥障掠?50？C下快速退火20分鐘（步驟400）；隨后，在肖特基接觸電極光刻掩模板的保護(hù)下，二次勻膠并光刻制得所需要的圖案（步驟500）；最后通過(guò)電子束蒸發(fā)鍍膜，一步原位同時(shí)在金剛石表面形成肖特基接觸Au電極和在Ti電極上形成歐姆接觸Au電極（步驟600），并在氮?dú)鈿夥障掠?00？C下退火1小時(shí)已形成保證Ti/Au層的良好歐姆接觸和Au層的穩(wěn)定肖特基勢(shì)壘。圖3為制作好的SBD的（a）歐姆接觸電極、（b）整體接觸電極以及（c）封裝后SBD的實(shí)物圖。

3 結(jié)果與討論

在本實(shí)驗(yàn)中，我們選用了四種不同硼摻雜濃度的（110）織構(gòu)化多晶金剛石薄膜制作了相同結(jié)構(gòu)的SBD，從而考察薄膜內(nèi)硼摻雜濃度對(duì)SBD性能的影響。表1為四個(gè)金剛石薄膜的B/C比、載流子濃度以及電阻率等電學(xué)參數(shù)特性?？梢钥闯?，在所采用的四個(gè)金剛石薄膜樣品中，其載流子濃度和電阻率分別呈指數(shù)的下降和上升，基本上覆蓋了目前MPCVD法制備摻硼金剛石的濃度變化范圍，具有較好的代表性和可比性。

待器件封裝完畢后，我們對(duì)以上四個(gè)SBD進(jìn)行電流-電壓（I-V）整流特性測(cè)試，其結(jié)果如圖4所示，其中二極管內(nèi)歐姆接觸電極和肖特基接觸電極的寬度和相鄰兩電極之間的間距均取最優(yōu)化值，分別為0.01 mm（電極寬度）和0.08 mm（極間距）。由圖4a可以看出，當(dāng)金剛石薄膜內(nèi)B/C比為10000 ppm時(shí)，即重?fù)诫s時(shí)，SBD的I-V特性幾乎為一條直線，呈現(xiàn)為電阻特性，無(wú)任何二極管特性，表明在重?fù)诫s容易導(dǎo)致貫穿隧道效應(yīng)，Ti/Au電極和Au電極與金剛石之間的勢(shì)壘高度很低，空穴很容易穿過(guò)勢(shì)壘，使得器件表面金屬與半導(dǎo)體接觸時(shí)，形成了良好的歐姆接觸，而非肖特基接觸。從圖4b可以看出，2#金剛石薄膜樣品所制備的SBD展現(xiàn)了一定的二極管特性，但是反向漏電流較大，這可能是由于高硼濃度摻雜導(dǎo)致金剛石薄膜內(nèi)的晶界和缺陷密度過(guò)高有關(guān)，因?yàn)閺慕饎偸某练e過(guò)程來(lái)看，增加摻硼濃度有利于降低金剛石的晶粒尺寸，從而導(dǎo)致晶界和其他缺陷含量增加[11]。當(dāng)進(jìn)一步降低金剛石薄膜中B/C比至2000 ppm時(shí)（3#樣品），所制備的SBD呈現(xiàn)了較好的二極管整流特性，其中開關(guān)電壓約為1.85 V（如圖4c所示）。當(dāng)金剛石薄膜內(nèi)B/C比將至400 ppm時(shí)，所制備的SBD在-5 V ～ 5 V之間展現(xiàn)了良好的二極管整流特性，其反向漏電流更小，約為10-10 A，其整流比達(dá)到約103量級(jí)（如圖4d所示）。與3#金剛石樣品所制備的SBD相比，4#金剛石樣品的正向電流更?。ā?103量級(jí)差），同時(shí)開啟電壓也更高（增加了約0.8 V），這主要是由于4#金剛石薄膜樣品的電阻率比3#樣品的高所致。從以上結(jié)果可以看出，欲獲得性能優(yōu)異的金剛石SBD器件，需要合理地控制硼的摻雜量，若過(guò)高的話，SBD的勢(shì)壘過(guò)低，整流特性較差；然而過(guò)低的話，會(huì)使SBD器件的內(nèi)阻較大，作為功率器件的話能耗過(guò)大。

4 結(jié)論

（1）針對(duì)（110）織構(gòu)化摻硼多晶金剛石薄膜的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新型的“叉指狀”平面型SBD；

（2）采用傳統(tǒng)的微電子器件制作工藝成功實(shí)現(xiàn)了基于金剛石薄膜的SBD制作，其中金屬電極寬度和電極間距在一定范圍內(nèi)均可控；

（3）在較低摻硼濃度時(shí)，SBD整流比可達(dá)103左右，反向漏電流約為10-10 A量級(jí)，但SBD的內(nèi)阻較大導(dǎo)致正向電流值較小，開啟電壓較大等不足之處。

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篇10

商務(wù)談判調(diào)研報(bào)告篇01第五組

組長(zhǎng)：吳曉平

成員：何艷霞

張 莉

董藍(lán)娟

關(guān)春燕

張瑞芳

鄭芳麗

頓 丹

郭 露

談判背景資料：

天津半導(dǎo)體工廠欲改造其生產(chǎn)線，需要采購(gòu)設(shè)備、備件和技術(shù)。適合該廠的供應(yīng)商在美國(guó)，日本各地均可找到兩家以上。正在此時(shí)，香港某生產(chǎn)商的推銷人員去天津訪問(wèn)，找到該廠采購(gòu)人員表示可以為該廠提供所需的設(shè)備和技術(shù)。由于香港客商講中文，又是華人，很快關(guān)系就熟悉了。工廠表示了采購(gòu)意向，但由于香港生產(chǎn)商的知名度較低，天津半導(dǎo)體工廠對(duì)其產(chǎn)品一直存有疑慮，于是答應(yīng)安排一次談判，對(duì)相關(guān)事宜進(jìn)行商談。我們第五組在主談人員吳曉平的帶領(lǐng)下，與第六組即香港供應(yīng)商進(jìn)行談判。下面是我們?cè)谂c其談判前做的調(diào)查工作： 公司企業(yè)背景資料：

天津中環(huán)半導(dǎo)體股份有限公司是一家集科研、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、創(chuàng)投于一體的國(guó)有控股高新技術(shù)企業(yè)，擁有獨(dú)特的半導(dǎo)體材料-節(jié)能型半導(dǎo)體器件和新能源材料-新能源器件雙產(chǎn)業(yè)鏈。該公司是在深圳證券交易所上市的公眾公司，股票代碼002129。注冊(cè)資本482,829,608元，總資產(chǎn)達(dá)20.51 億。年銷售額超過(guò)2億元,產(chǎn)品行銷全國(guó)并遠(yuǎn)銷海外18個(gè)國(guó)家和地區(qū)。高壓硅堆產(chǎn)銷量居世界第1位，國(guó)際市場(chǎng)占有率達(dá)到43%，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到57%。微波爐用高壓硅堆國(guó)際市場(chǎng)占有率達(dá)到55%。 在單晶硅材料領(lǐng)域，形成了以直拉硅棒、區(qū)熔硅棒、直拉硅片、區(qū)熔硅片為主的四大產(chǎn)品系列，是中國(guó)硅單晶品種最齊全的廠家之一, 區(qū)

熔硅單晶的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率在65%以上，產(chǎn)量和市場(chǎng)占有率已連續(xù)5年居國(guó)內(nèi)同行業(yè)首位，產(chǎn)銷規(guī)模居世界第三位 ， 公司現(xiàn)有專利技術(shù)15項(xiàng)，專有技術(shù)200多項(xiàng)，形成了一系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。公司致力于半導(dǎo)體節(jié)能和新能源產(chǎn)業(yè)，是一家集半導(dǎo)體材料-新能源材料和節(jié)能型半導(dǎo)體器件-新能源器件科研、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、創(chuàng)投于一體的國(guó)有控股企業(yè)，擁有全球獨(dú)特的雙產(chǎn)業(yè)鏈，是天津市高新技術(shù)企業(yè)，擁有1個(gè)博士后科研工作站、2家省部級(jí)研發(fā)中心。 且憑借獨(dú)特的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)、持續(xù)不斷的技術(shù)創(chuàng)新能力和友好的商業(yè)界面，進(jìn)一步完善以節(jié)能型產(chǎn)品和新能源產(chǎn)品為導(dǎo)向的產(chǎn)業(yè)格局，為股東、合作伙伴、員工創(chuàng)造最大價(jià)值，實(shí)現(xiàn)企業(yè)、社會(huì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

、市場(chǎng)環(huán)境調(diào)研：

自20xx年天津?yàn)I海新區(qū)納入國(guó)家xx規(guī)劃和國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，并批準(zhǔn)濱海新區(qū)為國(guó)家綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)，天津的經(jīng)濟(jì)重新展現(xiàn)出活力，并被譽(yù)為中國(guó)經(jīng)濟(jì)第三增長(zhǎng)極20xx年3月22日國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，將天津完整定位為國(guó)際港口城市、北方經(jīng)濟(jì)中心、生態(tài)城市 ，從此京津之間的北方經(jīng)濟(jì)中心之爭(zhēng)，終于落下帷幕。20xx年起，開始落戶天津舉辦，匯聚了數(shù)千全球政界、商界和學(xué)界精英人士參與討論世界經(jīng)濟(jì)議題，而夏季達(dá)沃斯論壇的永久會(huì)址位于建設(shè)中的北塘國(guó)際會(huì)議中心。截至20xx年，世界500強(qiáng)跨國(guó)公司已有150家在天津落地生根，投資項(xiàng)目共396個(gè)，合同外資額達(dá)81億美元。[10] 中國(guó)社會(huì)科學(xué)院在

二、市場(chǎng)需求調(diào)研：

由于城鎮(zhèn)居民收入水平大幅提高，居民消費(fèi)水平也顯著提高。20xx年天津市人均消費(fèi)支出11,141元，比20xx年增長(zhǎng)了57.5%。城鎮(zhèn)居民的消費(fèi)結(jié)構(gòu)正在向享受型和發(fā)展型轉(zhuǎn)變，故人們的消費(fèi)觀念也會(huì)隨之提高，對(duì)高檔品的需求會(huì)越來(lái)越高，所以該產(chǎn)品市場(chǎng)需求空間很大。

三、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)狀況：

公司單晶硅品種齊全，其中區(qū)熔系列單晶硅產(chǎn)品產(chǎn)銷規(guī)模全球排名第三、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額超過(guò)70%，產(chǎn)量和市場(chǎng)占有率已連續(xù)多年居國(guó)內(nèi)同行業(yè)首位;直拉單晶及硅片技術(shù)和產(chǎn)銷規(guī)模方面居國(guó)內(nèi)前列;拋光片產(chǎn)業(yè)采用國(guó)際一流的新技術(shù)、新工藝流程，獨(dú)立開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大直徑硅拋光片生產(chǎn)技術(shù)，研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先位置;太陽(yáng)能硅材料產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)驗(yàn)證，與國(guó)內(nèi)同行業(yè)相比單位兆瓦直拉晶體生長(zhǎng)投資下降了33%以上，生產(chǎn)效率提高了60%以上，生產(chǎn)成本降低了25%以上;半導(dǎo)體整流器件產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)多年技術(shù)創(chuàng)新的積淀，掌握了從芯片到封裝的全套核心技術(shù);節(jié)能型半導(dǎo)體功率器件產(chǎn)業(yè)在凈化間設(shè)計(jì)、動(dòng)力配套、裝備水平、產(chǎn)品品種、產(chǎn)品技術(shù)方面均處于國(guó)內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平。所以該公司潛力很大，能為它提供設(shè)備和技術(shù)的供應(yīng)商有很多。如：1)羅姆(ROHM)半導(dǎo)體集團(tuán)是全球著名半導(dǎo)體廠商之一，創(chuàng)立于1958年，是總部位于日本京都市的跨國(guó)集團(tuán)公司。品質(zhì)第一是羅姆的一貫方針。我們始終將產(chǎn)品質(zhì)量放在第一位。歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，羅姆的生產(chǎn)、銷售、研發(fā)網(wǎng)絡(luò)遍及世界各地。產(chǎn)

品涉及多個(gè)領(lǐng)域，其中包括IC、分立半導(dǎo)體、光學(xué)半導(dǎo)體、被動(dòng)元件以及模塊產(chǎn)品。在世界電子行業(yè)中，羅姆的眾多高品質(zhì)產(chǎn)品得到了市場(chǎng)的許可和贊許，成為系統(tǒng)IC和最新半導(dǎo)體技術(shù)方面首屈一指的主導(dǎo)企業(yè)。羅姆十分重視中國(guó)市場(chǎng)，已陸續(xù)在全國(guó)設(shè)立多家代表機(jī)構(gòu)，在大連和天津先后開設(shè)工廠，并在上海和深圳設(shè)立技術(shù)中心和品質(zhì)保證中心提供技術(shù)和品質(zhì)支持。在天津進(jìn)行晶體管、二極管、LED、半導(dǎo)體激光、LED顯示器的生產(chǎn)、在大連進(jìn)行電源模塊、熱敏打印頭、多線傳感頭、光電模塊的生產(chǎn)，作為羅姆半導(dǎo)體集團(tuán)的主力生產(chǎn)基地，源源不斷地向中國(guó)國(guó)內(nèi)外提供高品質(zhì)產(chǎn)品。 2)美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司(National Semiconductor)簡(jiǎn)稱國(guó)半或者國(guó)家半導(dǎo)體，成立于1959年，是著名的模擬和混合信號(hào)半導(dǎo)體制造商，也是半導(dǎo)體工業(yè)的先驅(qū)。公司總部設(shè)在美國(guó)加州。國(guó)半公司致力于利用一流的模擬和數(shù)字技術(shù)為信息時(shí)代創(chuàng)造高集成度的解決方案。它的生產(chǎn)網(wǎng)點(diǎn)遍布全球，在美國(guó)德克薩斯州、緬因州和蘇格蘭建有晶片制造廠，在馬來(lái)西亞和新加坡建有檢驗(yàn)中心和裝配廠。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體是先進(jìn)的模擬技術(shù)供應(yīng)商，一直致力促進(jìn)信息時(shí)代的技術(shù)發(fā)展。該公司將現(xiàn)實(shí)世界的模擬技術(shù)與先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)結(jié)合一起，并利用這些集成技術(shù)致力開發(fā)各種模擬半導(dǎo)體產(chǎn)品，其中包括電源管理、圖像處理、顯示驅(qū)動(dòng)器、音頻系統(tǒng)、放大器及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等方面的獨(dú)立式設(shè)備及子系統(tǒng)。該公司主要以無(wú)線產(chǎn)品、顯示器、個(gè)人計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)，及各種不同的便攜式產(chǎn)品為市場(chǎng)目標(biāo)。NS(美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司)是推動(dòng)信息時(shí)展的領(lǐng)先模擬技術(shù)公司。國(guó)半將真實(shí)世界的模擬技術(shù)和完美工藝的數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，專注基于模擬技術(shù)的半導(dǎo)體產(chǎn)品，包括電源管理、圖像技術(shù)、顯示驅(qū)動(dòng)器、音頻、放大器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域的獨(dú)立元件和子系統(tǒng)。國(guó)半關(guān)鍵的目標(biāo)市場(chǎng)包括無(wú)線應(yīng)用、顯示器、PC、網(wǎng)絡(luò)和各種便攜式應(yīng)用。 3)天津市環(huán)歐半導(dǎo)體材料技術(shù)有限公司是從事半導(dǎo)體材料硅單晶、硅片的生產(chǎn)企業(yè)。擁有40余年的生產(chǎn)歷史和專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，形成了以直拉硅單晶、區(qū)熔硅單晶、直拉硅片、區(qū)熔硅片為主的四大產(chǎn)品系列，是中國(guó)硅單晶品種最齊全的廠家之一。

四、企業(yè)內(nèi)部環(huán)境：

公司試驗(yàn)室具有SEM顯微鏡分析、X射線、SRP測(cè)試等高端分析設(shè)備和HTRB、PCT、熱電阻等可靠性試驗(yàn)設(shè)備，能夠滿足半導(dǎo)體產(chǎn)品的大部分可靠性測(cè)試試驗(yàn)。公司還擁有版圖設(shè)計(jì)、工藝與器件仿真等軟件平臺(tái)，可以提高新品開發(fā)的效率。功率器件事業(yè)部與國(guó)內(nèi)外多家原材料供應(yīng)商、光刻版制造公司、設(shè)計(jì)公司、封裝/測(cè)試公司、設(shè)備制造商，等建立了長(zhǎng)期的戰(zhàn)略合作關(guān)系，可以為產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)行新產(chǎn)品的試作、量產(chǎn)等提供豐富的資源和強(qiáng)有力的支持，大大縮短研發(fā)流片周期，提高研發(fā)效率;

公司的高壓硅堆優(yōu)勢(shì)明顯：1)CRT電視機(jī)及顯示器市場(chǎng)，公司市場(chǎng)占有率為60%，其余市場(chǎng)主要被日本富士電機(jī)公司、日本三肯公司、日本日立公司和江蘇皋鑫電子有限公司等公司占據(jù)，在該領(lǐng)域公司在技術(shù)和市場(chǎng)方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì);

2)微波爐市場(chǎng)，公司占據(jù)了43%的市場(chǎng)份額;3)在CRT電視機(jī)、顯示器以外的市場(chǎng)，日本公司具有傳統(tǒng)形成的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)主要同行廠家有：江蘇如皋皋鑫電子有限公司、樂(lè)山無(wú)線電股份有限公司、重慶平洋電子有限公司、鞍山市電子電力公司。而公司20xx年的年銷量達(dá)到7.3億支，超過(guò)以上四個(gè)同行廠家年銷量總和的一倍以上，規(guī)模優(yōu)勢(shì)明顯。

單晶硅及硅片：公司與同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1)多

晶硅供應(yīng)有保障、區(qū)熔單晶硅具備全球意義的強(qiáng)大綜合競(jìng)爭(zhēng)力;2)直拉單晶硅具備國(guó)內(nèi)意義的較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力;3)擁有具有重大商業(yè)價(jià)值的專利及專有技術(shù);5)產(chǎn)品品種齊全。公司與同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的劣勢(shì)主要表現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)規(guī)模小和資金投入少。

原料優(yōu)勢(shì)：從20xx年公司存貨中的原材料情況看，主要為多晶硅、硅片和單晶硅棒，三項(xiàng)合計(jì)3879.49萬(wàn)元，占原材料總額的77.18%。多晶硅、單晶硅、硅片是公司生產(chǎn)的重要原材料。近年來(lái)，硅材料市場(chǎng)價(jià)格上漲，供不應(yīng)求，擁硅為王已成業(yè)內(nèi)共識(shí)，自20xx年初，公司開始增加硅儲(chǔ)備。這是公司的一大明顯優(yōu)勢(shì)，但是也是一個(gè)短期優(yōu)勢(shì)。

但是面對(duì)嚴(yán)峻的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)狀況，該公司仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)，需要居安思危，具備憂患意識(shí)才能勝出。

五、談判對(duì)象：

香港隆通設(shè)備有限公司，該公司剛成立不久，雖然可以提供我方所需的設(shè)備被和技術(shù)，但是知名度較低，公司的信譽(yù)和產(chǎn)品的質(zhì)量都有待調(diào)查和研究。香港隆通有限公司的優(yōu)勢(shì)是發(fā)展迅速，有很大的發(fā)展前景。

商務(wù)談判調(diào)研報(bào)告篇02：談判實(shí)習(xí)報(bào)告本次的商務(wù)談判實(shí)習(xí)，使我受益良多。首先就是讓我明白了一個(gè)團(tuán)隊(duì)的重要性，個(gè)人的發(fā)展離不開團(tuán)隊(duì)。其次，通過(guò)商務(wù)談判實(shí)習(xí)，使我對(duì)談判有了更深刻的理解，這也為以后打下了良好的基礎(chǔ)。最后，通過(guò)對(duì)商務(wù)談判的實(shí)習(xí)也更加磨練了自我，增加了個(gè)人經(jīng)歷和閱歷，學(xué)會(huì)了如何與團(tuán)隊(duì)合作與分享。

我在此次談判中所扮演的角色是河南第一建筑集團(tuán)有限責(zé)任工程的技術(shù)總監(jiān)。技術(shù)總監(jiān)一般負(fù)責(zé)一個(gè)企業(yè)的技術(shù)管理體系的建設(shè)和維護(hù)，制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)流程，能夠帶領(lǐng)和激勵(lì)自己的團(tuán)隊(duì)完成公司賦予的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)公司的技術(shù)管理和支撐目標(biāo)，為公司創(chuàng)造價(jià)值!一個(gè)好的技術(shù)總監(jiān)不僅要自身具有很強(qiáng)的技術(shù)管理能力，同時(shí)，也要有很強(qiáng)的技術(shù)體系建設(shè)和團(tuán)隊(duì)管理的能力，要對(duì)企業(yè)所在行業(yè)具有深入理解，對(duì)行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和管理現(xiàn)狀具有準(zhǔn)確的判斷。 同時(shí)作為一個(gè)技術(shù)總監(jiān)，我認(rèn)為不僅要對(duì)本公司的產(chǎn)品感興趣，非常了解，還要博覽其他公司的產(chǎn)品，不斷創(chuàng)新，努力奮斗，為公司作出更大的貢獻(xiàn)。

作為一個(gè)技術(shù)總監(jiān)，我在這幾天的實(shí)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各個(gè)鋼鐵產(chǎn)品公司的產(chǎn)品與技術(shù)的對(duì)比，讓我明白了，作為一個(gè)技術(shù)總監(jiān)，對(duì)公司的產(chǎn)品富有重要責(zé)任，一個(gè)公司的產(chǎn)品質(zhì)量必須合格，技術(shù)人員必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，技術(shù)的重要性對(duì)公司非常重要。同時(shí)也讓我明白了，溝通的重要性，一個(gè)優(yōu)秀的技術(shù)人員不僅需要過(guò)硬的技術(shù)，還必須有良好的溝通能力，協(xié)調(diào)各個(gè)部門，才能順利的發(fā)展產(chǎn)品，才能更好的研發(fā)出更好的產(chǎn)品。

本次談判讓我感觸最深的就是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的合作精神。我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)是一群有能力，有信念的人在特定在商務(wù)談判的團(tuán)隊(duì)中，為了一個(gè) 共同的目標(biāo)相互支持合作奮斗的。我們的團(tuán)隊(duì)可以調(diào)動(dòng)團(tuán)隊(duì)成員的所有資源和才智，并且會(huì)自動(dòng)地驅(qū)除所有不和諧現(xiàn)象。我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)大家經(jīng)過(guò)努力迸發(fā)出強(qiáng)大的力量。我們談判組的總經(jīng)

理，財(cái)務(wù)總監(jiān)，采購(gòu)部部長(zhǎng)，總經(jīng)理助理，法律顧問(wèn)和技術(shù)總監(jiān)，大家這個(gè)團(tuán)隊(duì)努力合作，各有分工，且分工明確，通過(guò)大家不懈的努力，通過(guò)資料不斷的匯總，然后大家在一起不斷的修改，再努力，技術(shù)分析報(bào)告，采購(gòu)策劃書，合同等資料相互總結(jié)，最終形成了一份完美的談判策劃書。

我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揚(yáng)了團(tuán)隊(duì)精神，通過(guò)實(shí)習(xí)讓我明白了團(tuán)隊(duì)精神的意義和重要性，在一個(gè)組織或部門之中，團(tuán)隊(duì)合作精神顯得尤為重要，在一個(gè)組織之中，很多時(shí)候，合作的成員不是我們能選擇得了的，所以，很可能出現(xiàn)組內(nèi)成員各方面能力參差不齊的情況，如果作為一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者，此時(shí)就需要很好的凝聚能力，能夠把大多數(shù)組員各方面的特性凝聚起來(lái)，同時(shí)也要求領(lǐng)導(dǎo)者要有很好地與不同的人相處與溝通的能力。要加強(qiáng)與他人的合作，首先就必須保證集體成員是忠誠(chéng)的，有責(zé)任心的，有意志力的，而且，還要有著對(duì)于自身團(tuán)隊(duì)的榮譽(yù)感，使命感。必須信任團(tuán)隊(duì)的所有成員，彼此之間要開誠(chéng)布公，互相交心，做到心心相印，毫無(wú)保留;要與團(tuán)隊(duì)的每一個(gè)成員緊密合作，直到整個(gè)團(tuán)體都能緊密合作為止;分析每一個(gè)成員完成工作的動(dòng)機(jī)，分析他們的能力，針對(duì)我們每個(gè)人的問(wèn)題，集思廣議，多聽聽大家的建議，同時(shí)，我們相互談?wù)?，談判工作上工作上?duì)大家有一定要求，做好團(tuán)隊(duì)成員之間的溝通和協(xié)調(diào)工作，使整個(gè)團(tuán)隊(duì)像一臺(tái)機(jī)器一樣，有條不紊地和諧運(yùn)轉(zhuǎn)。

所以，學(xué)會(huì)與他人合作，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神在具體生活中的運(yùn)用，可以使我們團(tuán)隊(duì)收到事半功倍的效果，使我們的談判工作更加良好地向前發(fā)展。也為談判做了更好的準(zhǔn)備。