涂料法——半导体上的新突破

微型电子集成块有很多用途,但它对某一特殊用途的适用程度依赖于所用半导体材料的特性,其中之一就是频带隙。频带隙可以测量出需要多少能量才能使一个电子松动,以使它在半导体里运动中产生出电流。集成块的设计者常常对半导体特有的频带隙毫无办法。但现在制作具有适用于各种用途     

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…     

控制光子流动的晶体:光子晶体

二十世纪五十年代开始的以半导体为代表的电子带隙材料导致了微电子革命 ,其核心就在于采用这种能够操纵电子流动的电子带隙材料。我们所处的时代从某种意义上说是半导体时代 ,半导体的出现带来了从日常生活到高科技革命性的影响 :大规模集成电路、计算机、信息高速公路等等这些甚至连小学生都耳熟能详的东西都是由半导体带来的。几乎所有的半导体器体都是围绕如何利用和控制电子的运动 ,电子在其中起到决定作用。但集成的极限在可以看到的将来会出现 ,这是由电子的特性所决定的。而光子有着电子所没有的优势 :速度更快 ,没有相互作用。图为…     

双原子分子中一个电子所受到的作用势的探讨

探讨了分子中一个电子所受到的作用势，并在自旋限制Hartree-Fock分子轨道理论框架下，利用MELD从头计算程序以及自编程序计算出该作用势，并使用MATLAB展示出其三维立体图像，对HF，HCl，HBr，LiF，LiCl和LiBr等双原子分子中一个电子所受到的作用势进行了系统的研究，从三维立体图像，可以清楚直观地展示出在分子中一个电子受到的作用势的变化情况，可加深对分子中电子运动和化学成键的理解。     

生物芯片:电子计算机的终极

生物芯片的研究不仅指芯片本身,也涉及生物分子电子学的其他方面,包括生物传感器,生物电池,机器人视觉,神经接口和人工智能等。生物芯片计算机的概念来自分子生物学的饶有兴趣的两个方面:即生物多聚体能够自主装配,和象DNA那样的分子能够贮存,复制以及传递信息。幻想家们预言,在生物计算机中,将利用生物材料和生物过程,制造和装配分子型的电子元件。最终,计算机将建立在沿原子链传播半导体孤子波的基础上。但是,这种芯片何在?这个问题无疑将会在产业界和学术殿堂中徘徊至少10多年(如果不是20年的话)。因为不仅生产这种生物芯片的技术不存在,就连大部分的理论也尚未问世。对于生物芯片的需求,主要来自于人们预见到现代硅芯片的局限性。以当前发展速度看,硅芯片所能贮存的信息量10年内将达到它的理论极限值.Bell研究室刚公布了兆位芯片,元件间隔大约是在1微米。通过新的印刷技术和其他方面的改进,可以使包装密度加倍,间隔小到0.2微米.除了这点之外,非常重要的发热问题出现了。如此紧密的包装引起的对话(泄漏)会损害信息。在生物芯片中,由于元件是分子大小的,包装密度可成数量级地增加。由于信号传播方式是孤电子,将不会有损耗.生物芯片几乎不产生热。     

电负性均衡原理在计算原子电荷分布中的应用

著名化学家Pauling提出的电负性概念,用以描写原子得失电子的能力,为讨论分子的各种性质时广泛引用.然而,电负性概念的精密的理论定义,却是近年来Parr等人用密度泛函理论表述出来的,从而使电负性的研究和应用有了新的进展.最近十几年,随着对生物大分子进行动力学计算机模拟的研究和发展,利用分子几何构型和原子电负性.直接计算分子中的原子电荷分布,受到人们的极大关注,研究并建立了一些方法和程序.其中     

推荐《半导体物理学》

<正>20世纪初发展的量子力学和相对论改变了我们对世界的认识，而20世纪中期开始迅猛发展的半导体科技是我们改造世界的利器。半导体电路在每个家庭里都司空见惯，半导体改变了我们工作、交流、娱乐和思考的方式。半导体物理学是半导体科技的基础，是量子理论在固体材料中的应用，而半导体科技的未来发展也离不开量子理论和半导体物理学的进步。可是大家对半导体的了解还不太多，现在的一些教材也不太能够跟上时代的步伐。《半导体物理学》这本书有助于填补这个空白。     

离子克服金属疲劳

科学家们将原子“子弹”射入金属和陶瓷中,能使它们变得更加坚韧耐用。这一技术称为离子注入。具体方法如下:用电子轰击一些原子,使它们成为带电的离子。让离子通过电场,当它们的速度大于出膛的步枪子弹时,将其射入需要强化的金属内。它们穿金属透表面,由于摩擦作用很快停顿下来。这一技术最初用于制造半导体,后来英国Har-     

硅芯片新用途

以前，微型芯片仅局限专门用作计算机核心部件。现在它们神通广大，几乎无处不在，从安装在儿童玩具到烤面包机内发挥重要功能。据马萨诸塞理工学院一个研究小组透露，不久它们将出现在人体内。今年1月末一期的英国《自然》杂志上该研究小组报道称，他们正致力开创首枚输药微型芯片，这种首创的给药装置一经吞服或移植皮下，即可在持续时间内释放出各种剂量的多种药物。虽说新型芯片仍需经受动物和人体检测，但是一些专家看好其前景并相信它必定会极大改变许多患者的用药方式。美国约翰·霍普金斯大学医学院神经外科医生和肿瘤学家亨利·布…     

Ni3Al中空位团对周围原子排列与位移阈能的影响

反应堆材料是在强辐照条件下工作的.由于核反应堆安全性和可靠性的要求,人们做了大量的工作来研究辐照损伤对材料的结沟与性能的影响,由于从实验上跟踪缺陷生成的过程与微观机制非常困难,目前这方面的很多结果是通过计算机模拟结合一些纯理论工作得出的.其中不少工作是通过计算材料中原子的位移阈能(Displacement threshold energy,E_d)来研究材料的辐照损伤效应.快速运动的原子,能够导致产生稳定的Frenkel缺陷对,该原子所具有的最小的动能就是它的位移阈能,E_d是表证材料中辐照损伤效应的重要参数.     

可诊病的手机芯片

英国研究人员预测，一种可以现场诊断疾病的手机芯片有望在5年内上市。一直以来，人们都希望拥有一种能够读取试样、血检化验结果并且可以被植入手机的微型芯片，有了这种芯片，患者便不必焦急地等待化验结果，同时也让医生在进行至关重要的血检时，能够事半功倍。也就是说，这种芯片将大大减少从诊断到治疗的等待时间。     

硅表面直接化学镀镍研究

演示了n-Si(100)不经预先活化处理, 可在碱性镀液中直接进行化学镀镍. 考察了镀液pH值和温度对镀层中金属颗粒尺寸的影响, 并运用能量耗散谱(EDS)分析了硅表面上化学镀层的元素组成. 发现温度的提高或镀液pH值的降低会使沉积层中的金属颗粒尺寸增大. 根据半导体电化学原理讨论了镍离子在硅表面还原的可能机理, 化学镀镍晶种的形成主要归因于在碱性溶液中Si表面上水分子捕获半导体电子而产生原子氢.     

美国《科学》杂志评选出2001年度的十大科技进展

让分子拉起手来在 2 0 0 1年里 ,科学家们用分子组配成的基本电路 ,增加了实现全新的纳米电子世界的希望。计算机芯片技术已经伴随重大科技进展十多年了。没有计算机 ,科学家就没法来追踪气候的变迁 ,没法对整个生物体基因组进行测序 ,也没法对工作中的人脑进行成像。但是现在 ,把更多的电路融刻到硅片上却面临着一个根本上的极限。颇为令人尴尬的是 ,人们实际上也不能把电路的“内脏”———晶体管、电阻、电容以及导线———做到小得使其无法正常工作的地步。继 2 0 0 0年开发出一批纳米极装置后 ,2 0 0 1年科学家再进一步将其连接成可以…     

科技传真

一个时期以来,微电子工程师 们一直在努力制造一种能够在很小 尺度上工作的针头大的发动机。但 是直到最近,即使是最先进的微型 马达也未能具有充分的动力。 现在出现了一种新的微型发动 机,这是一种小到能够装进计算机 芯片上的、具有充分工作能力的蒸 气发劲机。 这个由美国桑迪亚国家实验室 发明的蒸气发动机总共有0.006毫 米长,0.002毫米宽。该机制作在多 晶硅薄片上,它由一个往复滑动于     

模拟分子运动

模拟分子运动一个复杂的分子，无论是福勒烯、蛋白质，还是ＤＮＡ，都是难以描述的。虽然用棒一球模型能够显示它们的结构，但是，当它伸屈和折迭时是怎样运动的还只能进行猜测。现在，生物化学家与数学家联合用计算机模拟了复杂的分子——有时由数千个原子组成的运动。劳...     

阿秒物理学

阿秒是电子在原子内部运动的时间尺度：电子绕氢原子核一周大约是150阿秒（1阿秒为10^-18秒）；而阿秒物理学（attosecond physics）是研究这样一个超短时间尺度内所产生的一切现象，其中包括原子内部电子、原子核的运动。开展阿秒物理学研究将拓展在飞秒（1飞秒为10^-15秒）时间尺度内对分子的核运动的研究范围，使直接观测约100阿秒时间尺度内电子的运动成为可能，这对于人们认识更短时间内微观世界的物质运动将有非常重要的意义。     

三维原子探针--从探测逐个原子来研究材料的分析仪器

材料是科学技术和国民经济发展的重要基础,研究和开发先进材料,满足科学技术发展的要求,是材料研究工作者的永恒主题.材料的成分和加工工艺,决定了材料的显微组织,而材料的性能又与显微组织有着密切的关系.因此,研究材料的显微组织是研究开发先进材料的工作基础,而充分并正确利用现代的各种分析仪器,是研究显微组织的关键.本文介绍了一种能够分析逐个原子的仪器——三维原子探针,用这种仪器可以了解金属材料中不同合金元素在微区中不均匀分布的问题;可以了解合金元素在各种界面及晶体缺陷处的偏聚分布;可以了解显微组织变化初期时只有数十个不同原子发生团聚时的过程.三维原子探针是目前最微观的分析仪器,能够进行成分的定量分析,在研究金属材料的许多问题时都可以发挥重要的作用.     

势诱导原子多极矩分布

一、分子间相互作用和原子多极矩分布分子中的电荷分布可以用分子多极矩表示出来,也可以用另一种方式来表示,即以分如分子偶极矩就足以描述静电作用,但两分子比较接近时,即使将分子的较高极矩考虑进去,子中的各原子为中心,用原子多极矩来表示原子周围的电荷分布,如此在分子中形成一原子多极矩的分布,静电作用可以被看作是两分子的原子多极矩的相互作用。这样做的优点是,原子多极矩的低级项的分布可以代表分子多极矩的高级项,从而大大提高多极展开的效率。     

晶体结合能与电子径向分布的关系

晶体结合能取决于原子核与电子的相互作用。根据有心力场模型,多电子原子中的任一电子可看作是在其它电子屏蔽的近似球形对称力场中运动,电子位能是力心(原子核)距离r的函数,具有球形对称,与方向无关。当电子位于离核较近区域可以认为与类氢原子差别不大,波函数的径向部份R_(nl)(r)是:     

纳米科技怎一个“小”字了得

因为小,所以棒对于纳米科学家而言,一个重要的事情是学会在原子的层面上去处理材料,人们可以通过熟练地控制单个的原子和分子制造各类分子机器、先进的纳米电子元器件以及各种“智能”材料。假若这种技术能够得以实现,你将看到许多新奇的东西:能在你指尖上运动的机器人、能自动“缝合”的太空服、先进的太空传感器等等,这些奇幻的纳米产品有些可能需要20年以后才能真正出现,而另一些则已经在今天的实验室中诞生了。纳米科技的神奇之处首先在一个“小”字,因为小,就产生了无穷无尽的技术优势,想想在火星探索中,假若漫游者、勇气和机遇只有甲…