半导体人工晶体与光电子器件

半导体的重要性可以从计算机对人类的影响中窥见一斑,因为计算机的核心（"脑"中之脑）──集成电路芯片,就是由一块半导体（硅）片制作而成。从自然界中存在的硅化物,经过物理化学加工,可以制备出极其纯净的硅单晶片。该硅片再经过各道精细的微加工手段（称作硅微电子工艺）,就可以在手指甲大小的硅片上制作出成千上万至几百万个基本的电子元件（晶体管）,成为有强大计算和信息处理功能的集成电路芯片。在这些芯片中,所有的功能都是通过电子的运动来实现的,所以这类集成电路芯片通常被称之为微电子器件。计算机的最大功能是信息的处…     

量子计算赋能百业

一百年前,第一次量子技术革命开始兴起,几十年来促成了半导体、电子显微镜、激光、集成电路芯片等重大发明,推动信息技术时代的发展.当前,以量子计算为代表的新兴非冯?诺伊曼计算架构涌现,第二次量子技术革命正在进行,以变革性的方式实现信息编码、存储、传输和操纵,将催生可确保无条件安全的量子通信,计算能力随量子比特数呈指数增加的...     

美国重要地区的技术动向

一、美国尖端技术产业的动向 1.基础研究的动向近年来科学技术的进步是惊人的,其成果反映在日常生活的各个侧面。石英钟以前只用于天文台,随着石英技术的发展,现在有了小型、价廉的石英手表。此外,其它使用大规模集成电路的电子产品也很多。这些产品,如电视机、半导体收音机,除了把以往的电子电路改为大规模集成电路外,还力求在以往简单的机械结构上安装由集成电路组成的电子装置,以此来提高产品结构。装有微电子的室内空调就是一个典型。大规模集成电路芯片,会代替普通的电子电路,另外,还会开拓新的应用领域,最终会     

摩尔定律将带来更多可能

<正>1965年,摩尔以一个从化学领域半路出家的电子工程师的身份,做出了"集成电路上能被集成的晶体管数目将会稳定增长"的预言,并在之后将这个速率界定在每两年倍增一次上,并且估计,电子产业将在那之后数十年内保持着这种势头。半导体行业也正像他所估计的那样,在近年来一路高歌勇进地向前发展。电子工程师们持续缩小晶体管的规格,并且与此同时,让这些计算机芯片的性能精度和功能广度与日俱增。在第一个十年里,半导体行业遵循摩尔定律发展,主要归功于那些天才工程师的努力和制造生产工艺的进步。当然,基础科学知识的关键作用也是     

大规模集成电路芯片的显微照片

在大规模集成电路研制中,逆过程设计方法是一项重要手段,这就需要判读和识别芯片上的电路结构。由于集成电路芯片是由多层电路重叠在一起组成,所以必须把每层电路都识别出来。我们把显微镜下得到     

量子芯片研制有新进展

正中国科学技术大学郭光灿院士团队,近期在半导体量子芯片研制方面首次实现了半导体体系中的三量子比特逻辑门操控,为未来研制可扩展、可集成化半导体量子芯片迈出坚实一步。国际应用物理学权威期刊《物理评论应用》日前发表了该成果。     

立方砷化硼载流子迁移率的精准测量

<正>半导体是指常温下导电能力介于导体和绝缘体之间的材料.半导体材料广泛应用于集成电路、电子信息、照明、太阳能发电等领域. 19世纪30年代,法拉第首次发现硫化银的电阻随着温度的升高而降低,对半导体材料的研究就此发端. 20世纪40年代,贝尔实验室实现了半导体单晶的提纯精炼,导致了硅和锗半导体的大量实际应用.     

纳电子器件的纳米碳管构成技术进展

电子信息技术是当前世界重大科技需求中最具重要性、创新性及高科技属性的研究领域，当今发达国家国民生产总值增长的很大部分与电子产业有关。半导体集成电路器件工业的增长速率一般为GDP增长的几倍，在21世纪内可能成为全球的第一产业。半导体集成电路的发展方向是尺寸更小，从而使运行速度更     

垂直氮化镓功率晶体管及其集成电路的发展状况

氮化镓作为第三代宽禁带半导体材料的代表之一,因其优越的性能,例如高电子迁移率、高电子饱和速率、耐高温及高热导率等优点吸引了越来越多的关注.也正是因为这些优点,垂直氮化镓功率晶体管在未来的电力电子领域中具有很大的发展和广泛的应用前景.本文列出了氮化镓材料和其他半导体材料主要的物理参数、氮化镓单晶制备及其外延生长的主要方法,阐述了氮化镓功率器件在目前环境下的优势.针对器件结构,列出了横向器件本身存在的问题和垂直器件的优点,解释了垂直器件为何能够成为未来功率器件的主流结构.在此基础上,详细介绍了氮化镓电流孔径垂直晶体管、垂直氮化镓沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管、基于原位氧化物氮化镓夹层的垂直沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管和垂直氮化镓鳍式场效应晶体管的结构、工作原理、研究进展及所存在的一些问题,并将文中所提及的垂直氮化镓功率晶体管的性能参数按器件种类和时间顺序进行归纳为未来氮化镓功率晶体管的发展提出了大致的方向.针对集成电路系统,归纳了氮化镓功率器件在驱动芯片方面的特殊要求和关键技术.最后,针对当下的市场环境,列举了垂直氮化镓功率晶体管在中、低压范围内比较热门且发展前景较好的应用场景.     

智能弹药--弹药技术的新革命

随着信息技术的飞速发展,特别是大规模集成电路、超高速集成电路以及计算机控制系统的广泛应用,弹药也正在悄悄地孕育着一场革命,一批机理独特、威力强大、颇具灵性的智能化弹药将横空出世。     

甚短距离光互连集成电路

甚短距离光互连高速集成电路技术把光电子器件和高速集成电路紧密结合起来, 可提供多条高速并行信号通道, 在短距离内传输达到上百Gb/s甚至Tb/s的总带宽. 本文介绍了甚短距离光互连高速集成电路基本结构, 从甚短距离光传输系统应用研究、光源与探测器、高速光电芯片封装技术和关键高速电路等几个方面, 介绍了国内外该领域的最新研究进展. 最后对甚短距离光互连集成电路应用前景进行了展望.     

石墨烯霍尔元件

回顾了石墨烯霍尔元件的现状,并展望了其应用前景.石墨烯霍尔元件能够充分发挥石墨烯材料迁移率高和单原子薄层等优势,规避其没有带隙或者小带隙的缺陷,其主要的性能包括灵敏度、线性度、分辨率、温度稳定性等都超过了基于传统半导体材料的霍尔元件,而且制备工艺简单,容易得到高性能的石墨烯磁敏传感器.基于化学气相沉积(CVD)生长并转移到绝缘基底上的石墨烯材料,批量制备出高质量性能均匀的石墨烯霍尔元件.通过低温的器件加工工艺,将石墨烯霍尔元件集成到硅基互补性金属氧化物半导体(CMOS)电路中,实现了高性能混合霍尔集成电路,展示了石墨烯霍尔元件与硅基CMOS集成电路良好的工艺兼容性.     

科技传真

美国西北大学研究人员最近研制出世界最小的光子谐振器,这种只及头发丝1％粗细的谐振器可用来制造光纤通信系统中极为重要的光子集成电路。 据说这种直径仅几微米的谐振器可以充当光子流的开关或作为调制器调节光能的高低。将该谐振器和半导体激光连接起来就制成了光子集成电路,其大小是现有光子集成电路的千分之一,制造成本更低,传输效率更高。通常情况下,流经集成电路的光子会沿着直径只有数百毫微米的第一个毫微     

存得淡泊为明志──访科技启明星黄大鸣教授

黄大鸣，复巳大学物理系和应用表面物理国家重点实验室教授，主要从事半导体物理、材料和器件研究与教学工作，他曾二度入选启明星计划。日前在复旦科学楼里我访问了这位一见难忘的科技启明星。如今大家都在谈计算机、谈信息技术，而这些都离不开硅芯片、集成电路，有人称当今是硅的时代。采访中，我们的话题自然较多涉及到这方面的进展。黄大鸣大学毕业后在美国完成了硕士、博士学业，并从事博士后研究。7年的留学研究生涯的回顾、感受也成了我们访谈的一部分内容。另外我觉得在大鸣身上有某种能让人明显感到的我称之为科学家素质的东西，…     

是否可能制造出室温下的磁性半导体?

针对Science创刊125周年之际公布的125个最具挑战性的科学问题之一"是否可能制造出室温下的磁性半导体?"进行了解读.主要从传统电子学面临的严峻挑战出发,介绍了磁性半导体的基本概念、与普通半导体的区别以及在信息技术中可能发挥的重要作用.本文以磁性元素掺杂的Zn O和Ga N为例介绍了实验中观察到的室温铁磁性的可能机制,并重点介绍了近年来关于典型磁性半导体(Ga,Mn)As的研究进展.最后针对室温下的磁性半导体研究进行了总结及展望.     

历史

<正>1958年9月10日,美国物理学家基尔比发明了集成电路。集成电路是一种微型电子器件或部件,是采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连在一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构。其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和和高可靠性方面迈进了一大步。在基尔比发明基于硅的集成电路的同     

磁性半导体

半导体材料是人们对其微观结构和宏观性质都研究得比较深入的一类材料.三十多年来,每种新的半导体材料的出现,常常伴随着新器件的发明和应用.比如,锗材料的研究及其制备工艺的成熟,促成了晶体管的发明和半导体工业的出现,硅材料的研究导致了晶体管制造工艺的改进和集成电路的问世;砷化镓材料的研究,则又伴随着体效应器件及半导体激光器的诞生,目前,在半导体领域中又有哪些材料值得注意呢?下面的三篇短文对其中的三种作了简要的介绍.     

身边有数不清的谜

当代的青少年朋友们见到了那么多新奇的科技、不可思议的产品.今天,科学技术真的已是无所不在,它们就在我们身边.比如,有人做过统计,在发达国家,一个人每天至少要使用30次集成电路芯片.请你仔细想一想,从早到晚,你会在什么地方用到芯片,一天会用到多少次芯片.     

后摩尔时代晶体管：新兴材料与尺寸极限

在后摩尔时代,大规模半导体集成电路对功耗和集成密度的要求使得晶体管器件的开发需要在"材料、制程、结构"三个维度同步推进。文章详细梳理了近年来涌现的新兴低维半导体材料及异质结构,包括碳纳米管、过渡族金属硫属化合物、黑磷、碲烯和一维/二维范德华异质结等,并对其电学物理特性进行了深入的讨论,同时总结了这些材料在14nm工艺节点以下超短沟道晶体管和新结构晶体管器件方面的最新进展,最后从材料角度对半导体逻辑器件的进一步发展指出方向。     

欧盟发布《欧洲芯片法案》

<正>《欧洲芯片法案》旨在聚集全球领先的研究机构和设备制造商，突破先进芯片的设计、制造和封装技术，摆脱对美国和亚洲的半导体供应依赖，应对未来供应链中断等挑战。2022年2月，欧盟委员通过了《欧洲芯片法案》（The European Chips Act）。《欧洲芯片法案》将投资、监管框架和必要的战略伙伴关系相结合，使欧洲在市场上占据领导地位。如今全球对芯片的需求呈现指数增长，其市场的重要性不言而喻。