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半导体论文

时间:2023-03-17 17:59:18

导语:在半导体论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。

半导体论文

第1篇

1.1病例

本组30例,男18例,女12例,年龄16-45岁。按KLigman痤疮分级其中轻度:12例;中度:14例;重度:4例,疮程度由轻微至严重不等,皮肤类型为IV~V.

1.2方法

采用candela公司提供的配备有动态冷却装置的smoothbeam1450nm半导体激光系统。对痤疮治疗的作用机理是对引发的皮脂腺进行热损伤照射,系统喷射致冷剂以保护表皮,从而使副作用最小化[1]。治疗所选能量密度为9-11J/cm2,平均10.5J/cm2,光斑直径6mm,致冷喷射时间为20ms,脉冲宽度210ms,疗程间隔为三至四周,治疗次数2~5次不等。

2.结果

2.1临床疗效

30例痤疮治疗部位皮脂分泌明显减少,治疗部位的痤疮数明显减少,在治疗结束后的6-12周内,真皮热疗对每位患者均有所见效,而且多数患者的病灶得以消失,并且SmoothBeam1450nm半导体激光系统相当安全,但是治疗后部分患者会出现短暂的水肿和红斑。

2.2不良反应

激光治疗后所有患者局部均出现暂时性红斑、水肿,并于24h内消退,同时患者术中有不同程度疼痛感。所有患者均未出现色素沉着或色素减退。

3.护理

根据SmoothBeam1450nm半导体激光系统的特点,针对每个患者的具体情况,进行认真仔细的护理评估,确定各自的护理方案,采取准确有效的护理措施,具体护理措施如下:

3.1治疗前

3.1.1患者经临床医生确诊后,向患者详细解释激光治疗的原理、过程、达到的效果,签署知情同意书。

3.1.2建立病例,包括患者的姓名、年龄、性别、诊断、皮肤类型、皮损特点,拍摄治疗前照片。

3.1.3协助患者清洁治疗部位皮肤,一定彻底清除皮肤表面的护肤护肤品和化妆品,用灭菌注射用水消毒。

3.1.4协助患者佩戴护目镜,医护人员佩戴护目镜。

3.2治疗中

3.2.1患者平卧,根据其皮肤类型选择治疗参数在没有皮损的小区域做光斑测试,一般用单脉冲测试(不超过5个),观察一分钟如出现月牙形或圆形白丘疹或水疱表明表皮灼伤,应定时治疗;如果没有上述现象方可继续治疗。

3.2.2操作者应将操作手柄垂直并紧压于患者皮肤,以防制冷剂从测距仪下端流向周围皮肤,减弱其对表皮的保护作用。

3.2.3治疗过程中及时观察患者的反应,根据反应及时调整治疗参数。

3.2.4测距仪在治疗中会结霜,应及时用无菌纱布擦试。

3.3治疗后

3.3.1治疗结束后应拍摄治疗后照片。

3.3.2治疗结束后应让患者在治疗室观察15~30分钟后方可离开。

3.3.3治疗结束后应告诉患者避免搔抓治疗部位,避免日晒,避免使用其它刺激性物质,如有不适随时复诊。

3.4健康宣教

痤疮的发病与情绪、饮食、心理状态、感染、内分泌及新陈代谢等多种因素有关,因此应从多方面进行综合护理,才可以预防痤疮的发生,提高临床疗效,降低其并发症。

3.4.1应保持乐观的情绪,建立充分信心,积极配合治疗。

3.4.2应注意日常饮食,适当限制油、辣、甜等食物的摄入。

3.4.3应注意多饮水(白开水),多吃水果和蔬菜。

3.4.4应注意保持大便通畅,防止便秘。

3.4.5应保证充足的睡眠,提高机体抵抗力。

3.4.6应合理使用化妆品,禁忌使用油性化妆品。

3.4.7应注意防晒,同时尽量减少汗腺分泌量。

4.讨论

第2篇

【关键字】油田;土地资源;土地管理

引言

大庆油田是我国最大的油田,是我国重要的能源基地,全国40%的原油来自大庆,油田企业每年都有大量的新增建设用地,每年都有新打的井,对土地的依赖性强,且在占用土地上具有点多、面广、量大等特点,因此,对于油田企业来说,切实加强土地资产的经营管理,合理利用土地资源,确保其保值增值,具有特别重要的现实意义。大庆油田建设过程中涉及众多的土地产权问题。土地问题处理好了,有利于大庆油田20年原油持续稳产4000万吨有利于大庆经济的繁荣发展,有利于社会的稳定。实际工作过程中,应该依据国家有关法律、法规和政策以及大庆油田的实际情况,妥善处理好土地问题。

1、油田土地管理工作的现状

土地属于重要的资源,又是重要的资产,土地管理应该坚持资源资产并重管理,管理的基本原则是:有序在偿、供需平衡、结构优化、集约高效。油田土地管理工作是油田工程建设的前提保障,近年来,全国正在开展土地管理调研,国家对土地管理的要求也进一步加强,油田单位应该结合实际,深入基层,加强管理,严抓违法案件,继续做好土地管理工作。

近年来,大庆油田在建设用地程序上,严格依据国土资源部《建设项目用地预审管理办法》、《黑龙江省建设用地审批流程、建设用地预审程序》等相关管理制度,对油气田建设每宗地的取得和使用,都依法按程序办理,足额及时上缴全部税费,认真履行建设用地合同各项条款,切实做好土地资料建档归档工作;历年来没有发生一起因用地问题引发的纠纷。同时,油田公司把集约节约用地放在各项工作的首位;在站(所)选址,井场勘探,油气管道铺设,道路建设项目中,做到了“三多、三少、一禁止”(即:多用荒地、多用沙地、多用坡地;少用平地、少用耕地、少用园地;禁止用基本农田)。积极简化流程工艺,科学合理布井,推广应用多井组的集约节约用地方式,节约用地成效显著。

2、油田企业土地资产管理常见问题

全国各油田有一个普遍的现象,油田占地面积广,土地资源丰富,近年来,土地管理越来越规范,但在土地管理方面难免也存在一些问题。

2.1存在土地荒芜现象

一直以来,在土地使用方面存在一些问题,例如:管理不善,节约意识淡薄,土地有效利用率偏低,存在闲置、浪费的现象。甚至存在无任何许可的情况下,圈地搞工程、搞项目,工程多年不开工,用地一直空闲,造成严重浪费。

2.2重视征地,轻视管理

油田企业为了油田开发的需要,每年都要投入大量资金,投资建设的第一环节就是征用大量土地资源,在一定意义上可以说,土地资源是油田的最宝贵固定资产,是企业资产的重要组成部分。但是长期以来,许多油田企业缺乏土地管理意识,不够重视土地管理工作,多头管理现象严重,管理机构不健全,或管理人员岗位变换频繁,相关存档资料分散或遗失,归档不及时,以及机构变动时移交手续不规范,造成了许多珍贵的土地历史资料遗失,有时甚至因无法找到相关证明材料,不得不重复交费,重新办理用地手续等,给企业带来了无可挽回的经济损失。

2.3建设用地协调管理难度不断增大

随着油田开发的需要,建设项目不断增加,部分油气勘探建设项目占压农民耕道、桥梁、林地、经济作物现象时有出现,项目涉及地方公路、建筑物、河流的穿越、搭头等,对民用供水、供电、通讯线路进行改道情况时有发生。由于施工人员与所处地区人员存在较大文化差异,加之用地政策、补偿标准等缺乏统一标准,基本是多头管理,与地方协调起来较为困难,严重时出现地方人员围堵工地、阻挠施工现象。

3、加强油田企业土地资产管理的措施

3.1构建土地资源信息化档案

随着计算机技术的不断发展,在土地管理工作中,应该结合实际工作引进软件,逐步建立起信息化土地资产管理新模式,开发功能强大的土地资产管理信息网络系统。在系统内,实现企业管理的各个功能,为企业各部门提供方便,如:实现固定资产、流动资产、房产的相互连接,实现土地管理信息的共享、共用,实现土地应用信息的查询、上报、下发、智能化,从而不断提高土地管理部门的工作效率,为企业领导及各专业部门进行决策提供重要参考数据。

3.2重视规划,提高土地利用率

油田建设用地应以可持续发展为指导,以节约用地为方针,遵循相关“十二五规划”建设用地要求,在建设初期要进行全面考察,科学用地,按需用地,科学规划,并将规划进行科学计算,贯彻落实到实际工作中,促进土地资源的合理利用和开发。此外,要从石油技术等方面来减少土地资源的应用,如:①提高钻井技术,从节约用地的角度出发,在新钻井方面要灵活运用水平井、定向井等多种钻探方式;②在钻井施工前,应该优化方案设计,减少占用土地,减少占用耕地,提高土地资源的利用率,降低钻井施工成本,在施工过程中,应尽量少修路,充分利用现有公路条件;③对报废井场积极实施退耕,减少已占土地数量。

3.3加强用地协调,科学合理用地

油田土地管理部门,应该从大局出发,确保油田建设用地征用渠道的通畅,为公司的发展做后勤保障。在油田建设过程中,会遇到各种各样的土地问题,遇到各种困难,在困难面前,土地部门的管理人员,应该树立信息,积极协调地方,对地方组织、个人无理阻挠油气田建设征地进程,故意妨碍工程建设的行为、事件,坚决依法追究当事人责任。积极协助地方土地执法、交通、公安部门开展社会环境综合治理,坚决惩治滋事闹事者,保证油气田建设用地征用的正常工作秩序。

3.4提高认识,树立土地管理新观念

土地是企业的重要生产资料,一切经营活动都是在土地上实施的。随着企业的不断发展,相关法律法规越来越健全,人们对土地管理工作更加重视,尤其是油田企业的土地管理人员,一定要切实重视和加强土地管理,牢固树立土地资产观念,充分认识土地资产在企业生产经营中的重要地位和作用,不断加大管理力度,确保其保值增值,彻底扭转以往在土地资产管理上的被动局面,努力推动油田企业土地资产管理观念的根本转变。

第3篇

半导体电子学问题复杂性的持续增加,以及类似微波电子学、光电子学这样的新方向发展说明了目前使用的掺杂工艺没有足够的潜力,而且寻求与开发新的方法是不可避免的。其中一种最有希望的技术是辐射掺杂,即在各种类型辐射的作用下,对半导体的性质有目的地定向改进。中性的粒子,例如中子和γ量子,它们在对半导体晶片和锭料的均匀掺杂中被广泛应用。利用辐射掺杂,非均匀掺杂剖面只能通过应用辐射来获得,它能确保半导体的性质在预定深度上的有效改进。从这一观点出发,最佳的方法是使用短距离的带电粒子,例如加速离子。因为在中止过程中它们能量损失的特殊情况,近年来为了这个目的使用最轻的离子,即质子受到了特殊的关注。过去的几十年中,许多重要工艺方法取得了长足的进步,而这些工艺方法都是在半导体与带电粒子的辐射掺杂过程中发生的。这一切拓展了有关辐射缺陷的产生,它们的性质以及它们与半导体中杂质交互作用的信息,并逐步形成了利用质子束辐射的新方法。现在,有关有选择半导体微观嬗变掺杂和半导体器件中辐射感生缺陷的述评论文在科学出版物中大量地出现。然而至今为止,在全世界相关的文献中还没有有关半导体技术中辐射缺陷工程的述评论文。在这本论文中,作者考察了质子与单晶半导体相互作用的基本原理,而且对现有已知材料的各种类型的质子改变作了详细的分析。

本书共有4章。1 离子激励工艺方法;2 借助带电粒子的半导体嬗变掺杂;3 利用辐射缺陷的半导体掺杂;4 隐埋多孔及损伤层的形成。

本书是世界科技出版社出版的《电子学和系统问题精选》丛书第37卷。本书的第一作者在圣彼得堡理工大学任教,第二作者在俄罗斯RAS俄罗斯科学院所属微电子学与高纯度材料研究所任职。本书引用的参考资料超过400种。对半导体电子学和固态辐射物理感兴趣的科学家、技术人员和学生将会从中受益。

胡光华,高级软件工程师

(原中国科学院物理学研究所)Hu Guanghua,Senior Software Engineer

第4篇

【关键词】定子线棒 电晕 电场 绝缘材料 防晕材料 低阻 半导体

1 概述

随着国内外对电力资源需求的不断增长,研制和开发大容量发电机组已成为现阶段水电站的发展趋势。而构成大容量发电机组最重要且必不可少的部件之一就是定子绕组(又叫定子线棒),它是实现由机械能想电磁能转换的场所。为了提高绝缘性,现阶段常采用固体—气体绝缘。此工艺是将绝缘气体同时置于固体绝缘内外,但在交流高电压作用下,这些气体因为承受相对较高的电场强度时,易发生局部放电或电晕。

2 发电机的电晕现象的产生机理及其对机组的危害

电晕的产生是因为不平滑的导体产生不均匀的电场,在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值时,因空气游离就会发生放电,形成电晕。针对大容量机组,定子绕组通常置于通风槽口及直线出槽口处,由于绕组端部电场集中,当局部位置场强达到一定数值时,气体发生局部游离,在电离处出现蓝色荧光,形成电晕现象。电晕产生热效应和臭氧、氦的氧化物,使线圈内局部温度升高,导致胶粘剂变质、碳化,股线绝缘和云母变白,进而使股线松散、短路,绝缘老化。另外由于热固性绝缘表面与槽壁接触不良或不稳定时,在电磁振动的作用下,将引起槽内间隙火花放电。这种火花放电造成的局部温升将使绝缘表面受到严重侵蚀。这一切都将对电机绝缘造成极大的损害,而缩短定子线棒的使用寿命甚至破坏线棒。

3 电晕防护措施——定子绕组电晕防护系统

对于定子绕组而言,端部电晕的根源在于槽口电场集中。因此只要使电场均匀化,也就能有效地抑制电晕的产生。目前,常用的防护措施有:MICADUR(真空压力浸渍〈VPI〉绝缘系统)、 槽电晕防护系统(SCP)、端部电晕防护系统(OCP)。综合上述各个防护系统的优点,糯扎渡水电站9#机的线棒端部——槽电晕防护和端部电晕防护的交接处,设计了多层电晕防护,分级扩宽电荷流向低电位处(铁芯)的路径,有效的改善了电场集中现象,在一定的电压范围内,有效地抑制了电晕的产生。(如图1、2所示)

图中电荷从集中区域通过分级半导体路径流入导电防晕层(槽电晕防护层),最终通过导电防晕层外包绕的低阻槽衬流入接地的定子铁芯,从而达到均衡电场的目的,最大程度的避免了电晕的产生。 同时,糯扎渡水电站还采用了定子绕组端部半导体防晕漆处理和线棒环绕绑扎系统。现将线棒环绕绑扎系统的工艺及优点叙述如下:

发电机在下线前,首先将一定宽度的半导体低阻槽衬通过专用敷胶工具,均匀敷设一定厚度的半导体硅树脂后对折,以裹胶后的半导体低阻槽衬做缠绕带,均匀的缠绕在线棒直线段上。在胶未固化的情况下,将线棒用人力下入铁芯槽。硅树脂膨胀固化并有较好的弹性,因此线棒与铁芯的尺寸配合可以稍大,包绕后的线棒可以很容易下入铁芯槽,待硅胶膨胀固化,使线棒与铁芯有很好的机械接触,固化后的弹性硅胶又可以补偿因温度变化引起的热膨胀和运行中可能出现的位移或线棒与铁芯槽间的间隙(目前定子所使用的环氧粉云母绝缘的线膨胀系数很小,在正常运行条件下,环氧粉云母绝缘的线棒的膨胀量不能填充线棒和铁芯间的间隙。),有利于发电机的安全运行。

硅胶被半导体低阻槽衬包裹,故线棒表面与铁芯槽壁是通过半导体槽衬连接,较好的保证了线棒与槽壁的电气连接,以有效的防止槽部电晕。线棒在安装时可轻易地在铁芯槽中作少许的垂直移动,以准确对正上下层线棒的电接头,因此线棒的安装也较为简单方便、节省工时,而且线棒可以反复利用,具有良好的经济效益。

4 结论

随着现代社会的发展,电力和大型发电机工业在国民经济中继续起着重要作用,并将得到更大发展。在发电机定子绕组上所选用的绝缘材料及所研发的电晕防护系统,在其机组实际运行中效果明显,发挥了良好的作用。值得提出来,参考借鉴。

参考文献

[1]崔永生.26kV高压电机定子线棒端部防晕材料及结构的研究与应用[D].硕士 学位论文,2003.

[2]刘瑛岩.20~26kV级发电机定子线棒端部防晕结构研究[D].博士学位论文,2000.

作者简介

段凯敏(1984.06-),女,汉族,河南三门峡人,讲师,硕士,长江工程职业技术学院(水利工程系),研究方向:水利水电工程。

作者单位

第5篇

关键词:半导体平面工艺;实践教学;教学方法

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)40-0150-02

一、引言

半导体器件平面工艺技术是60年展起来的一种非常重要的半导体技术[1]。半导体器件平面工艺即:在半导体芯片上通过氧化、光刻、扩散、电极蒸发等一系列流程,制作出晶体管和集成电路;制作的器件和电路都是在芯片表面一层附近处,整个芯片基本上保持是平坦的(实际上,表面存在许多台阶);制作出的晶体管称为平面晶体管(相对于台面晶体管而言),故称相应的制作工艺为平面工艺[2]。迄今为止,平面工艺已经是制造各种半导体器件与集成电路的基本工艺技术。因此,让相关专业的本科生了解平面工艺的基本制作工艺有着非常重要的现实意义。

二、平面工艺的发展史

同许多重要的工艺进展一样,平面工艺也是从前几代工艺中演变、发展来的。下面分别介绍这几种半导体器件的制造方法及工艺[3]。

1.生长结方法。该方法是在掺有某种杂质的半导体熔液中生长半导体单晶。通过在生长过程中的某一时刻,突然改变熔液的导电类型来达到生长P-N结的目的。举例说明如下:例如在含有P型杂质的溶液中生长了一段时间后,投入一颗含有施主杂质的小球,结果,单晶的其余部分长成N型。生长完成后,再把晶体切成含有P-N结的小条。在结型晶体管发明之后的头几年,这个方法是极其重要的,但从大批量生产的角度来看,生长结方法不如合金结方法更有效。

2.合金结方法。为了更好理解,我们将举例说明。在一个N型的半导体片子上放入一个含有受主型杂质的小球,并将它们一起加热到足够高的温度,使得小球以融解或合金的形式掺入到半导体片子中,晶体冷却之后,小球下面会形成一个受主型杂质饱和的再分布结晶区,这样就得到了一个P-N结。

这种方法不仅在发明之初是,而且现在仍然是二极管和晶体管(主要是锗器件)大批量生产中广为使用的一种方法。但是,随着科技的发展,对半导体器件性能的要求越来越高,而合金结方法的局限性就暴露出来了,比如,其结的位置总是难以控制。

3.平面工艺。为了探索一种能够精确控制P-N结位置的方法,扩散结方法就应运而生了。扩散结的形成方式与合金过程有相似之处,即片子的表面是暴露于高浓度杂质源之中的。但扩散结,在这种情况下不发生相变,杂质依靠固态扩散的方式进入半导体晶体内部,而固态扩散则是能够非常精确地加以控制的。此外,由于二氧化硅薄层能够有效地掩蔽大多数最重要的受主和施主杂质的扩散,因而半导体几何图形的控制精度也大大提高了;另外,二氧化硅薄层还具有能钝化半导体器件表面的作用,因此,器件受周围环境影响的弱点可以得到极大的克服,从而提高器件的重复性和稳定性得到了较大的提高。

综上所述,平面工艺就是利用掩蔽膜,通过光刻技术控制几何图形,进行选择扩散形成P-N结,制造半导体器件的工艺。其具有用固态扩散方法形成结和利用二氧化硅掩膜精确控制器件几何图形的优点。

三、课程教学探讨

1.课程内容设置。本实验教学中心开设的半导体器件平面工艺实验的主要目的是应用平面工艺技术制作半导体二极管,通过对最基本的半导体单元器件的制作来达到让学生熟悉平面工艺流程,深刻理解平面工艺原理并掌握简面工艺操作技能的目的。

本实验教学中心开设的半导体器件平面工艺的具体实验流程如图2所示。

(1)首先在Si外延片的表面利用热氧化的方法生长一层SiO2的氧化层,这层SiO2既起到对杂质的屏蔽作用,又能起到绝缘等保护作用。生长氧化层的时候采用干湿氧交替的方法来达到既保证氧化层厚度又保证氧化层致密性的目的。

(2)通过湿法刻蚀的方法在SiO2层表面刻蚀出扩散窗口,或者称为P区窗口。

(3)以BN为源,向扩散窗口中进行B扩散。这里一般有两个过程:一是B预沉积,即,在表面杂质浓度恒定的条件下,将杂质B沉积在Si表面的一无限薄层内,通过扩散时间的控制可以决定杂质总量的多少。这一过程之后,我们通过测量样片方块电阻的方法,以确定杂质总量是否合适。二是B再分布,即在杂质总量恒定的条件下,向Si深层进行B扩散,通过扩散时间的控制可以决定杂质扩散的深度。这一过程之后,进行扩散深度的测量,又叫结深测量。

(4)B扩散之后,含有B杂质的区域就成为P型Si,称为P区。由于B再分布过程是在通氧气的环境下进行的,因此会在P区表面形成一薄层SiO2,必须通过二次光刻,刻蚀出电极引线孔。

(5)二次光刻后,利用真空蒸发工艺,在器件表面沉积一层金属Al作为电极。

(6)再进行三次光刻,去掉多余部分的Al,最终形成Al电极。这样一个简单的二极管就制作完成了。

(7)最后进行二极管正反向偏置条件下结特性的测量,以确定二极管的性能。

2.课堂教学方法探讨。本实验课的教学方法采用实验前集中讲解和实验后答疑分析讲解相结合的方法。

实验前的集中讲解:讲解本实验的实验原理、实验目的、实验步骤,并提出一些实验中要涉及到的相关知识,让学生提早预习。答疑和分析讲解:实验完成后,每个小组要针对自己的实验过程和结果进行小结,由老师解答学生还存在的疑问,并对实验结果进行分析。由于本实验是一个综合性,研究型的实验,所以我们在实验报告的写作上也进行了一些改革,要求学生以科技论文的方式来完成本课程实验的实验报告。这样的教学方法和形式,能达到教与学的互动和融洽,使师生在教与学的过程中真正沟通,教师能动态地了解学生的实验情况和要求,也让教师动态地了解自己的教学效果。

本实验课的目的是通过氧化、扩散、光刻这三个最基本的半导体平面工序制造出一个完整的半导体二极管,是一个典型的综合性、研究型实验。本实验的功能主要巩固相关专业的本科生所学的专业基础知识,了解和掌握半导体器件制备工艺的主要过程,具有一定分析、解决实际工艺问题的能力,激发学生对微电子行业的兴趣。因此,在完成本学院本科生必修实验课程的基础上,可以部分面向全校学生开放,为跨专业的学生提供与此技术相关的课外选修实验项目,大学生创新创业项目和开放创新实验项目等。学生可以根据自己的兴趣爱好选修实验中心提供的实验项目,也可以根据自己的一些想法,提出完整的实验方案,实验中心可以为具有可行性的实验方案提供场地与仪器设备。毕业班的学生则可以根据自己就业的需要,进行一些实用性的实验项目或参与科研工作,在实验教师的指导下,完成科研项目中的一些子项目或功能模块。使得参与实验项目学生的动手实践能力得到较好的锻炼,培养学生的创新意识,强化学生的动手能力,全面提高学生的综合素质,为他们今后走向社会,迎接信息时代的挑战作好充分准备。

四、结论

半导体器件平面工艺实验课程的开设可以让学生更加直观的了解这个行业,加深对前面几门课程的理解。该实践课程主要是应用平面工艺技术制作半导体中最基本的器件二极管。学生通过氧化、光刻、扩散、蒸发、结特性测量等一系列实验,掌握半导体器件的工艺流程。培养学生实际动手能力、独立处理问题和解决问题的能力,提高学生就业竞争力。

参考文献:

[1]阮刚.集成电路工艺和器件的计算机模拟――IC TCAD技术概论[M].上海:复旦大学出版社.

第6篇

关键词:InN薄膜 AlN薄膜 普通玻璃衬底 半导体材料与器件

中图分类号:TN3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)10(a)-0067-02

在过去的十几年里,关于InN半导体材料的研究引起了人们极大的兴趣。InN是一种重要的直接带隙Ⅲ族氮化物半导体材料,与同族的GaN、AlN相比,InN具有最小的有效质量和最高的载流子迁移率、饱和漂移速率,其低场迁移率可达3200 cm2/V・s,峰值漂移速率可达4.3×107cm/s,这些特性使InN在高频厘米和毫米波器件应用中具有独特的优势[1-8]。制备高质量的InN外延薄膜是InN半导体材料研究与应用的前提,但InN薄膜的制备有两大困难,一方面是InN的分解温度较低,约为600 ℃左右,而作为N源的NH3的分解温度则要求很高,一般在1000 ℃左右,因此如何控制InN的生长温度就产生了矛盾,一般传统的MOCVD技术要求温度在800 ℃以上,限制了InN的生长温度问题,本研究采用了自制的电子回旋共振-等离子增强有机物化学气相沉积(ECR-PEMOCVD)设备[9-11],大大降低了外延温度,使生长温度控制在500 ℃以下;另一方面,一般InN薄膜都生长在蓝宝石等一些基片上。众所周知,蓝宝石基片的价格较高,用它作为InN材料的衬底,使InN材料基的器件的成本很难降下来,严重阻碍了InN材料器件的发展。为解决上述InN器件成本高的问题,本研究采用在廉价康宁玻璃衬底上沉积制备InN外延薄膜,但是InN外延层与廉价康宁玻璃衬底之间还存在严重的晶格失配等问题,而AlN可以成为一种理想的InN外延中间层材料。首先,AlN与InN具有相似的晶体结构,可以作为InN与廉价康宁玻璃之间的缓冲层。其次,AlN的沉积制备在廉价康宁玻璃上的工艺已经被该研究小组所掌握,而且与其他反应源相比,AlN反应源材料很便宜,廉价,这样就进一步降低了器件的成本。所以AlN成为InN与廉价康宁玻璃之间缓冲层的首选材料。所以在此基础上,在较低的温度下,在廉价的衬底材料上最终制备出高质量、稳定的InN薄膜。

由于InN薄膜的沉积制备需要较高的沉积温度,当前ECR-PEMOCVD技术以及相关设备,都没有用于生产InN光电薄膜,因此如何利用ECR-PEMOCVD技术优点,用AlN薄膜作为缓冲层在廉价康宁玻璃衬底上以较低的温度下生产出性能优异的InN光电薄膜是我们所研究的难点。

1 实验

将普通康宁玻璃基片依次用丙酮、乙醇以及去离子水超声波清洗5 min后,用氮气吹干送入反应室;采用ECR-PEMOCVD系统,将反应室抽真空至9.0×10-4 Pa,改变不同基片沉积温度400 ℃,500 ℃,600 ℃,向反应室内通入氢气携带的三甲基铝、氮气,其二者流量为1.5 sccm和120 sccm,由质量流量计控制;控制气体总压强为1.2 Pa;在电子回旋共振频率为650 W,得到在普通康宁玻璃基片的AlN缓冲层薄膜,其AlN缓冲层薄膜厚度为200 nm。继续采用ECR-PEMOCVD系统,将反应室抽真空至8.0×10-4 Pa,将基片加热至500 ℃,向反应室内通入氢气携带的三甲基铟、氮气,其二者流量比为2∶150,分别为2 sccm和150 sccm,由质量流量计控制;控制气体总压强为1.2 Pa;在电子回旋共振频率为650 W,沉积制备InN薄膜,得到在AlN缓冲层薄膜/普通康宁玻璃结构上的InN光电薄膜。

2 结果与讨论

2.1 XRD分析

在其他反应条件不改变的情形下,改变不同基片沉积温度400 ℃,500 ℃,600 ℃,该研究论文在AlN缓冲层的条件下沉积制备了InN薄膜。3个不同基片沉积温度的样品都被测试了,只有沉积温度500 ℃条件下制备的InN薄膜样品质量较好,其他条件下质量很不理想,表明沉积温度过高与过低都不利于薄膜的沉积制备。我们分析沉积温度500 ℃时的XRD图像,由图1可知,除了AlN缓冲层的峰值外,其制备的InN薄膜的则有取向较好,没有太多其他衍射峰出现,表明AlN缓冲层的条件下沉积制备了InN薄膜,其晶体结构较优异。但是薄膜半峰宽较大,需要进一步进行实验工艺的优化。

2.2 AFM分析

为了研究InN薄膜的形貌,我们测试了沉积温度500 ℃条件下,AlN缓冲层的条件下沉积制备了InN薄膜样品。由图2可知,实验准备的InN薄膜表面上的岛状团簇非常均匀,没有明显的界面缺陷,呈现出一个光滑的表面且表面平整。此外,为了以后制备大功率器件的要求,沉积温度是500℃时制备的InN薄膜的样品进行了其表面均方根平整度检测。测试结果说明沉积温度在500℃时沉积制备的InN薄膜样品的平整度在纳米数量级,满足对器件制备的要求。

2.3 SEM分析

进行了AFM分析之后,我们又对沉积温度500 ℃条件下,AlN缓冲层的条件下沉积制备了InN薄膜样品的SEM进行了测试分析,由图3可知,实验制备的InN薄膜样品颗粒明显形成,基本铺满整个实验基片衬底,没有明显缺陷存在,表明该实验条件下的InN薄膜具有优异的表明形貌特性。其结果同上述AFM分析一致。

3 结语

该研究论文利用可精确控制的低温沉积的ECR-PEMOCVD技术,在AlN/普通康宁玻璃基片衬底结构上沉积制备出高质量的InN光电薄膜,并结合实际生产中器件成本不理想可能出现的问题以及晶格失配问题,提出一系列的解决方案策略,对基于InN薄膜器件产业化有很大的研究意义。该研究论文的在AlN/普通康宁玻璃基片结构上的InN光电薄膜产品具有良好电学性能以及结晶质量,廉价的成本价格以及易于制备出高频率大功率器件的优势。

参考文献

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第7篇

关键词:半导体材料;教学内容;教学方法;实践教学

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)10-0085-02

材料是人类文明的里程碑,其中半导体材料更是现代高科技的基础材料。近年来,半导体材料在国民经济和前沿科学研究中扮演越来越重要的角色,引起了社会的广泛关注。半导体材料作为材料科学与工程专业的核心专业课,主要是通过研究学习Si、Ge、砷化镓等为代表的半导体材料的性质、功能,内容涉及晶体生长、化学提纯、区熔提纯等半导体材料的生长制备方法及半导体材料的结构、缺陷和性能的分析和控制原理。随着现代科技的飞速发展,该学科也更新换代加快,形成了一些新的理论和概念。为了进一步提高对半导体材料课程的教学质量,我们借鉴国内外大学先进的教学理念,对该课程存在的问题进行了总结,并提出了新的教学改革。

一、课程存在的问题

在半导体材料课程的教学实践过程中,存在诸多的问题,例如该课程教材包含的内容非常宽泛,理论强且概念多而抽象;部分内容与其他课程的重复性相对较高,使得学生缺乏学习兴趣;更主要的是教材内容大多注重理论,而忽视了实践的重要性,缺少对前沿科学知识的相关介绍。此外,目前传统的课堂教学方法主要是简单的教师讲述或者板书课件的展示形式,学生被动地接受知识,部分学生只能通过死记硬背的方式来记住教师所传授的基础理论知识,长此以往,只会加重学生对该课程的厌学情绪。此等只会与因材施教背道而驰,扼杀学生的个性和学习的自主性,不利于培养创造新型科学性专业型人才。

二、课程改革的必要性

《半导体材料》课程以介绍半导体材料领域的基础理论为目的,从常见半导体的性质,揭示不同半导体材料性能和制备工艺之间的关系,全面阐述各半导体材料的共性基础知识与其各自适应用于的领域。在当今信息时代科技的飞速发展中,只有结合理论和实践才能发挥半导体的最大效用,才能更有效地掌握其深度和广度,这些对后续课程的实施也有着一定的影响。作为材料科学与工程专业的重要专业课程之一,除了让学生学习理论知识,更重要的是培养学生的科学实践能力和职业技能,以适应当今社会的发展。针对以上存在的问题,半导体材料的教学改革迫在眉睫。由此才可以改变学生的学习现状,调动和提高学生的学习兴趣,提高教学质量,使得我们所学知识真正为我们所用。

三、教学内容的改革

1.内容的改革。对传统的半导体材料教学内容的改革,从根本上来看最重要的是引入前沿知识,实现内容的创新,并且使得理论联系实际。下图是目前我校的半导体材料的基本内容,如下:

目前我校的半导体材料课程内容主要由以上几个部分组成,其中A、B两部分的内容为重要部分,整个学期都在学习;而C部分相对来说比较次要,在学习过程中大概讲述一至两种半导体材料,剩下的部分属于自学部分,也不在考试范围内;至于专业课的实验,也相对较少且没有代表性。该课程是在大三上学期开设的,对于处于这个阶段的学生来说,面临这考研或就业的选择与准备过程中。所以作为一门专业课,除了注重半导体材料的特性、制备和应用方面的知识外,更重要的是半导体材料的应用领域和研究现状相结合,增加其实用性,不管对考研,还是就业的同学来说,都有一定的帮助。对于改革后的教学内容,除了增加对图1中C部分的重视度,其次,应增加各模块:目前半导体材料的热点应用领域及研究现状。还有图1中的A、B部分可适当地减少,因为在其他的专业课程都有学习过,对于重复的知识巩固即可,没必要再重点重复学习。对于实验课,相对于实验室来说,能够操作的实验往往没有多大的挑战性,有条件的话能够进入相关企业观摩,身临其境的感受有意义得多。

在实际的课程教学过程中,除了学习常见半导体材料的发展历史和研究方法外,介绍一些新型的半导体材料及其应用领域,例如半导体纳米材料、光电材料、热电材料、石墨烯、太阳能电池材料等,使学生能够区分不同半导体各自的优缺点;除了介绍晶体生长、晶体缺陷类型的判定及控制的理论知识外,介绍几种生产和科研中常见的材料检测方法,如X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱仪、荧光光谱等。此外,还可以介绍当前国内外的半导体行业的现状和科技前沿知识,让学生清楚半导体行业存在的一些问题需要他们去完成,以激发学生的使命感和责任感。在讲授各种外延生长的设备和原理时,应介绍一些相关的科学研究工作,如真空镀膜、磁控溅射等。另外,可以以专题的形式,介绍一些前沿内容,如半导体纳米材料、石墨烯方面的研究进展和应用前景等,拓宽学生的知识面,以激发学生的研究兴趣和培养创新意识。

2.教材参考书的选择。《半导体材料》课程内容较多,不同的教材的侧重点不一样,所以仅仅学习教材上的内容往往不够,所以根据课程的改革要求和《半导体材料》课程自身的特点,需要与本课程密切相关的、配套齐全的参考教程,例如半导体器件物理(第二版)、微电子器件与IC设计基础(第二版)、半导体器件原理等。

四、教学方法的改革

由于传统的教学观念的影响,半导体材料课程的仍是以板书课件为主的传统的教学方法。这种单一枯燥的教学方式忽视了学生的学习兴趣和学习的主观能动性,极大地阻碍了对学生创新能力的培养。此外,该课程的考核方式单一,以期末考试为主,一定程度使学生养成了为考试而学的心态,对所学知识死记硬背,没有做到真正的融会贯通、学以致用的目的。大部分学生以修学分为目的,期末考试后对所学知识所知无几,学一门丢一门的心态,严重影响了教学效果,更重要的对学生今后的研究和工作没有任何的帮助。可见,对这种灌输知识的教学方式和考核机制的改革迫在眉睫。在教学过程中采用小组式讨论,网络教学平台,专题式讲解,实验教学等多种教学方式,将有益于改善教学效果。

1.小组讨论式教学。为了充分发扬学生的个性特点和体现教学的人性化,使得学生真正成为主体,必须提供新颖、易于讨论的课程环境,从而培养学生自主创新的意识和能力。小组讨论式教学模式就很好地体现了这一点,在小组讨论中,可以使学生发表自己所思所想,相互学习,集思广益,取长补短。教师在教学过程中应鼓励学生质疑的精神,使其敢于突破传统,思维独到,鼓励学生在错误中积累宝贵经验;给予学生正能量,引起学生的学习热情和兴趣,营造轻松、积极的课堂环境。

2.网络教学平台。在多媒体盛行的时代,开放式、多媒体式教学方式备受关注,即建设一个融入教师教和学生学为一体的、便于师生互动的网络教学平台。在网络教学平台上可以提供各种学习辅助资料和学习支持服务。例如一对一的视频辅导、课堂直播、网上答疑、学习论坛、名师讲解等形式。学生可根据自身的学习爱好和学习习惯自主选择学习时间。通过这种便利的人机交互学习,为学习者提供了一个针对性强、辅助有利、沟通及时、互动充分、独立自主的学习环境,同时提供了丰富的学习资源。

3.专题式讲解。半导体材料课程包含的内容很广泛,有许多的分支;由于教学内容的增多,往往会给学生造成错乱,理不清思绪。专题式讲解是更系统的学习,使学习过程有条不紊。专题式讲解既可以由教师主讲,也可以由学生自己学习整理,再以PPT的形式将所学所思讲给同学听。既锻炼了学生的自学能力,又锻炼了学生的口语和实践能力。

4.实验教学。实验是一种提高学生感性认识的有效手段,实验教学将有助于学生深入理解所学理论知识,并在实验中应用相关理论,为学生获得新的理论知识打下良好的基础。例如,可以通过实践教学方法来传授半导体材料的生长制备、结构表征、性能测试以及应用等方面的知识。合理安排实验,通过在实验设计过程中制定实验方案、实验操作、实验报告或论文撰写等环节,不仅提高了学生的动手能力,对学生创新能力的培养也起到极大的促进作用。对实验过程中出现的实验偏差、操作失误、环境改变等对实验结果的影响分析,为将来的科研工作打下坚实的基础。此外,建立校企合作新机制,依托企业、行业、地方政府在当地建立多个学生教学实习基地,为加强实践教学提供有力支撑,让学生有实地模拟学习的机会,提高教学效果,增强学习兴趣。

五、结论

《半导体材料》课程是材料科学与工程专业的重要专业课程。半导体材料课程的教学改革,对提高材料专业的人才培养质量具有一定的意义。依据科学技术的发展,及时更新教学内容改革教学方法,因材施教。同时在教学实践中,我们将半导体材料的新理论、新应用和一些科学研究成果引入到教学内容当中,处理好基础性和创新性、先进性、经典和现代的关系,加强理论联系实际的教学环节建设,有利于提高教学质量,加强学生的学习效果,培养出具有扎实理论基础、较强的实践能力的应用技术型人才和一定科研能力的研究型人才。

参考文献:

第8篇

论文关键词:UV-TiO2,印染废水,光催化氧化,影响因素

印染废水的成分与加工不同纤维所用染料助剂、机器设备及操作方法的不同,而有所差异。各类不同纤维(纤维素纤维、蛋白质纤维、合成纤维 )所用染料及助剂造成污染的成分如下:直接染料所用助剂为:Na2CO3、 NaCl、 Na2SO4、表面活性剂;活性染料所用助剂为NaOH、Na2CO3、Na2SO4、NaCl、表面活性剂;还原染料所用助剂为:NaOH、 Na2SO4、 Na2Cr2O2、H2O2、NaBO3、CH3COOH、表面活性剂;硫化染料所用助剂为:Na2S、 Na2CO3、NaCl、H2O2,冰染料所用助剂为:NaOH、NaNO2、HC1、皂洗剂等表面活性剂;颜料所用助剂为:浆料、粘合剂、树脂等。酸性染料所用助剂为:CH3COOH、CH3COONa、Na2SO4、CH3COONH4、(NH4)3PO4、(NH4 )2SO4、表面活性剂;阳离子染料染腈纶所用助剂为:有机酸、表面活性剂。分散染料所用助剂为导染剂、CH3CH2OH、 CH3COONa、表面活性剂;酸性染料染尼龙所用助剂为:Na2SO4、有机酸、单宁酸、酒石酸、表面活性剂;阳离子染料染腈纶所用助剂为:有机酸、表面活性剂。除此以外还包括印花上的大量废弃物。由此可见印染废水的成分的确是非常复杂且难以处理的[1]。

2、光催化氧化原理[2-4]

光化学氧化法是近多年来发展迅速的一种高级氧化技术,它的反应条件温和“氧化能力强”适用范围广,利用该法处理难降解毒性有机污染已成为国内外研究的热点。目前,人们已对半导体多相光催化进行了广泛的应用研究,包括高效催化剂的制备和新型反应装置的设计、光催化在环境保护、卫生保健、金属催化剂制备和贵金属回收、物质合成制备等几个主要方面的应用情况,并取得了丰硕成果。半导体多相光催化反应的基本原理是半导体粒子具有能带结构,一般由填满电子的低能价带(valence band,VB)和空的高能导带(conduction band,CB)构成,价带与导带之间称为禁带。当用能量等于或大于禁带宽度(也称为带隙,Eg)的光照射半导体时,低能价带上的电子被激发跃迁至导带,在价带上产生相应的空穴(h+),它们在电场作用下分离。光生电子(e-)被迁移到粒子的表面,能还原半导体颗粒表面吸附的具有氧化性的金属离子,形成金属单质。光生空穴(h+)有很强的得电子能力,具有强氧化性,可以夺取半导体颗粒表面吸附的具有还原性的物质中的电子,使这些物质被氧化。通过这种作用,半导体本身因为得到电子而被还原,可以继续被光激发。从理论上讲,只要半导体吸收的光能不小于半导体的带隙能Eg,就足以被激发产生电子和空穴,该半导体就有可能用作光催化剂。反应如下:

TiO2+hv→hvb++evb-

O2+TiO2(e-)→TiO2+·O2-

·O2+2H2O+TiO2(e-)→TiO2+H2O2+2OH-

H2O2+TiO2(e-)→TiO2+·OH+OH-

今后的工作中,还要努力寻求高活性和高选择性的催化剂,加强采用自然光源和连续处理的研究,摸索最佳操作条件(包括体系温度、酸碱度、添加剂用量与配比、光照强度等),逐步向生产和生活实际靠拢,为半导体多相光催化在生产和生活中的实际应用奠定可靠基础。

3、UV-TiO2降解难降解有机物的影响因素

3.1光强

光催化氧化于光照下n型半导体中电子的激发跃迁,就像光电效应一样,只有当入射光子的能量大于或等于所用光催化剂的禁带宽度才能激发光催化反应。TiO2的禁带宽度约为3.2 eV,要激发TiO2价带电子跃迁所需入射光的最大波长为387 nm,研究中所用波长一般为紫外光波段300~400 nm,所用光源包括高压汞灯、中压汞灯、低压汞灯、黑光灯、紫外线杀菌灯等。应用太阳光作为光源的研究也取得了一定的进展,试验发现有相当多的有机物可以通过太阳光实现降解。

3.2 温度的影响

一般来说,液相中光催化反应对温度的微小变化不十分敏感。当反应温度增幅为20~60℃时,而反应速率一般只稍微增加。光催化反应是自由基反应,自由基的活化能很小,受温度影响的其他步骤如吸附、解吸、表面迁移和重排都不是决定光反应速率的关键步骤。因此,温度对光反应速率影响很小。

3.3pH的影响

溶液pH值的变化不仅可以影响到半导体光催化剂的光催化活性,而且还能影响半导体表面电荷的属性。光催化氧化反应的较高速率,在低pH和高pH值时都可能出现,pH值的变化对不同反应物降解的影响不同。pH值可影响半导体的能带位置,表面性质。当pH值较低时,半导体表面为正电荷,反之则为负电荷。表面电荷影响吸附性能,从而影响光催化反应的速率。但pH值变化很大时,光催化降解速率变化不大,光催化反应普遍特征是反应速率受pH值影响很小。

3.4·OH自由基清除剂的影响

·OH自由基清除剂如CO32-、HCO3-等的存在必然会消弱被降解物的去除效果。

参考文献

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第9篇

计算机的起源可以追溯到1642年,法国数学家、物理学家和思想家布莱士・帕斯卡(Blaise Pascal)发明了自动进位加法机,这是人类历史上第一台机械式计算机。在随后的数百年中,人们对计算机的性能要求越来越高,希望实现的计算方式越来越复杂,在技术进步和工艺改进过程中依次发明了机械式计算机、机电式计算机、电子管计算机和晶体管计算机。不过这些计算机在实现更高性能的同时也变得越来越庞大,造成的直接后果就是计算机距离普通人的生活越来越远。例如“现代电子计算机之父”冯・诺依曼(Von Neumann)主导研制的、诞生于1946年的ENIAC(ElectronicNumerical Integrator And Computer)电子计算机就重达30吨,功率150千瓦。这台电子计算机主要用于弹道的计算和氢弹的研制,随后陆续出现的大型计算机的用途也基本类似,大多被用于科学计算和商业计算,与普通人的生活似乎没有交集。

微处理器激发的创造灵感

计算机集中化、大型化的趋势一直延续到了集成电路和超大规模集成电路阶段,并且在未来云计算阶段依然会继续存在和发展,同时人们对个人计算机的追求也从未停止。随着英特尔公司于1971年推出第一颗微处理器Intel 4004,个人计算机的大门被无意中打开。计算机爱好者们敏锐地发现,这正是他们一直在寻找的计算机“心脏”,一大批计算机爱好者开始尝试用它打造属于个人的计算机。随后的两年里,特德・霍夫(Ted Hoff)和他的同事们相继研制出了Intel 8008和Intel8080微处理器芯片,并直接催生出了整个PC产业。

做为开端的Altair 8800于1975年4月开始公开销售,它采用Intel 8080微处理器。其发明人爱德华・罗伯茨使用“Personal Computer”来描述自己的作品,这是世界上第一台市场化的个人计算机。不过Altair8800只是一套组件,而不是一整的计算机。它既没有键盘也没有显示器,甚至没有软件,使用者需要自己编写和输入程序。不过这也让比尔・盖茨和保罗,艾伦看到了机会――他们用模拟器开发了用于Altair 8800的Basic语言,并凭此加入了MITS的软件部门。受Altair 8800启发的还有史蒂夫・乔布斯和史蒂夫・沃兹尼亚克,他们在1976年捣鼓出了Apple I。

仙童半导体 硅谷半导体人才的摇篮

1956年,晶体管的发明者威廉・肖克利(William Shockley)创办肖克利实验室股份有限公司,并吸引了大量优秀青年科学家加盟。后来因为管理方式和研究方向的冲突,其中8位最有天赋的年轻科学家选择了离开,这就是著名的“八叛逆”。这8人随后找到仙童公司投资,创办了仙童(Fairchild)半导体公司。仙童半导体在罗伯特・诺伊斯(Robert Noyce)的带领下,凭借先进的轨迹半导体制造技术迅速成为知名的半导体公司。1967年,公司营业额已接近2亿美元。不过,仙童半导体的辉煌之处并不在于业绩,而在于它对于半导体人才的培养。

史蒂夫・乔布斯把仙童半导体称为“成熟了的蒲公英”,这是一个非常贴切的比喻。对于硅谷的半导体产业来说,仙童半导体就像是一个人才的摇篮。英特尔公司华裔副总裁虞有澄博士回忆说:“进入仙童半导体,就等于跨进了硅谷半导体工业的大门。”无数满怀梦想的年轻工程师加入仙童半导体学习、工作、成长,又带着自己的梦想离开,开创属于自己的辉煌。如今两大微处理器制造商英特尔和AMD的创始人,都来自于仙童半导体。英特尔微处理器的共同发明人费德里科・费金(FedericoFaggin)也曾供职于仙童半导体,他发明的“金属氧化物硅栅工艺(MOSSilicon Gate technology)”是90%现代电脑芯片的制造技术基础。

微处理器感受PC核心跳动的脉搏

PC的诞生是因为微处理器的出现,但是微处理器的诞生却与PC毫不相关。甚至连微处理器的开山鼻祖英特尔公司,在1986年以前都还是以内存领域的领导企业自居。从1968年开始到20世纪70年代末,英特尔公司凭借3101、1101、1103等一系列芯片,在半导体内存领域确立了无可动摇的霸主地位,那时英特尔就是内存的代名词。至于微处理器,当时只不过是一次客户订单的产物而已。

1969年4月,日本计算器制造商Busicom公司希望英特尔公司可以为他们的桌面型计算器开发处理芯片。英特尔公司的工程师特德・霍夫接受了这项任务,并与费德里科・费金一起在1971年发明了世界上第一款微处理器Intel 4004,这款4位微处理器虽然采用10微米(10000纳米)工艺,只有46条指令,性能甚至比不上1946年的ENIAC;但是它的集成度更高,一块Intel 4004就拥有2300个晶体管。英特尔在1971年11月15日的《电子新闻(Electronic News)》上刊登广告宣布“整个计算机都在一个芯片上,一个集成电子新纪元到来。”不过对于当时的英特尔公司来说,他们的1103内存正炙手可热,微处理器只是做为企业产品多元化的储备进行研发。随后,他们又在1972年和1974年相继研制出了Intel 8008和Intel 8080微处理器。

如果说Intel 4004的出现还没有让计算机爱好者们看到计算机小型化趋势的话,那么1974年诞生的Intel 8080微处理器就让情况变得不同,Altair 8800采用的正是这款微处理器。Altair 8800的出现不但让计算机爱好者们欣喜若狂,同时也启发了英特尔公司,费德里科・费金就宣称:“我们确信Intel 8080会改变整个计算机产业的历史!”PC的诞生刺激了微处理器的发展,之后数十年中除了英特尔公司始终坚持微处理器的研发,IBM、摩托罗拉、Zilog、Cyrix、威盛、AMD等厂商也曾经或者依然在微处理器领域做出努力。正是在这些企业的坚持下,微处理器才能从4位到64位、从单核到多核、从108kHz到5GHz、从10微米到32纳米工艺,不断地发展和进步。

微处理器的诞生不但是电子学的重大进步,也为各行各业的技术革新提供了最有利的工具。如今,小到各种智能玩具、家电、数码设备,大到汽车、工业机器人、航天飞机,都离不开微处理器。微处理器正在融入现代社会的方方面面,它不但是PC进步的核心,也是时代进步的核心。

Tips:英特尔艰难转型

在1985年以前,英特尔还是一家内存业务占营业额60%以上的公司。如果不是因为当时日本半导

体企业在全球内存市场进行残酷的价格竞争,英特尔公司也许还不会下定决心将重心转移到微处理器领域。这个决定下得有些晚,以至于Intel 4004的共同发明人费德里科・费金不得不离开英特尔(他创办的Zilog公司和摩托罗拉公司一起,在8位及16位微处理器市场上与英特尔公司进行了激烈竞争)。值得庆幸的是,从1981年开始,IBM PC就一直采用英特尔微处理器,让英特尔公司有足够的底气来进行这次转型。1986年,英特尔正式提出了一个口号:“英特尔,处理器公司。”

摩尔定律半导体产业行动指南

研究英特尔的历史,有三个人是必须提到的,他们就是罗伯特・诺伊斯(Robert Noyce)、戈登・摩尔(Gordon Moore)和安迪・格鲁夫(Andy Grove)。曾经有人评价说,如果没有诺伊斯,那么英特尔就不会出现;如果没有摩尔,那么英特尔可能早已消失;如果没有格鲁夫,那么英特尔就没有如今的地位。摩尔有很多成就,但是至今依然被人铭记的理由只有一个:摩尔定律(Moore's Law)。

事实上,摩尔定律的诞生要先于英特尔公司。20世纪60年代,半导体产业刚刚起步,作为一个新兴产业,想要改变行业的传统印象显得无比艰辛。更重要的是,所有人都还没有为半导体及集成电路的爆发做好准备,此时英特尔公司的创始人还在仙童半导体进行着半导体基础性研究。1965年,当时的摩尔在仙童半导体研发部任主管,有一天他离开硅晶圆车间坐下,在一张纸上画了个草图。他突然发现,如果用纵轴代表芯片规模,横轴代表时间,那么构成的曲线呈规律性的几何增长。这一发现以《让集成电路填满更多元件(Cramming more components ontointegrated circuits)》为题发表在当年4月19日出版的《电子学(Electronics)》杂志上。这篇仅3页的、具有一定猜测意味的文章最终变成了迄今为止半导体领域最具意义的论文之一,指导半导体产业发展数十年的摩尔定律诞生了。

“摩尔定律源自1965年我为《电子学》杂志撰写的文章。我预见到,我们将制造出更复杂的电路从而降低电器的成本――根据我的推算,10年之后,一块集成电路板里包含的电子元件会从当时的60个增加到6万多个。那是个大胆的推断。1975年,我又对它做了修正,把每一年翻一番的目标改为每两年翻一番。”再到后来,这个时间被修正为更加准确的18个月。摩尔定律不是一条简明严谨的科学定律,而是一位资深半导体工程师根据经验提出的开放性规律。在随后的日子里,无论是英特尔还是其他半导体企业,在芯片设计和制造方面一直在不断验证着“摩尔定律”的正确性。

1989年,摩尔从英特尔公司主席的职位上光荣退休;1990年,他从当时的美国总统布什手中接过了美国技术奖。摩尔之所以被人铭记,不是因为财富和职位,而是因为被封为“半导体产业第一定律”的摩尔定律。它像一股不可抗拒的自然力量,影响了硅谷乃至全球半导体产业数十年。在摩尔定律的指引下,晶体管密度不断提升,处理器及其他硬件的性价比越来越高;催生出规模达上万亿美元的IT产业,使个人计算和通信系统成为普通人生活的必需品。

苹果机特立独行 细节制胜

苹果公司特立独行的血脉,在两位“非主流”史蒂夫・乔布斯和史蒂夫・沃兹尼亚克(沃兹)于1976年4月1日愚人节建立公司那一刻起就已经埋下了。当时公司的三位合伙人(乔布斯在阿塔里(Atari)公司的好友罗纳德・维恩(Ronald Wayne)也持股10%)都没有想到,苹果公司会成为IT领域的一个传奇。他们唯一的想法是,把沃兹设计的电路板生产并卖出去,如果运气好,每块电路板可以赚25美元。这个电路板,就是Apple I。

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