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发信人: grh (月亮), 信区: Physics
标题: 续三
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年08月03日13:15:24 星期天), 站内信件

大致同时，随着无线电技术发展，在1930年后，短波和超短波通信发展起来，并出现了雷
达技术.随着第二次世界大战的到来，对于这两方面的研究愈显得重要，真空管已经不能响
应这两种技术中如此迅速变化的电信号，人们又重新回头研究半导体检波器和整流器.由于
检波器的性能与半导体材料的纯度关系很大，人们为获得好的材料，对Ⅳ族元素Ge、Si的
提纯、多晶制备，以及电学性质作了大量的研究工作.1935年后贝尔实验室的一批科学家转
向研究Si材料，1940年，用真空熔炼方法拉制出多晶Si棒并且掌握了掺入Ⅲ、Ⅴ族杂质元
素来制造Ｐ型和Ｎ型多晶Si的技术.还用生长过程中掺杂的方法制造出第一个Si的ＰＮ结，
发现了Si中杂质元素的分凝现象，以及施主和受主杂质的补偿作用.1942年，普尔都大学物
理系对Ｇｅ开展全面研究，同年夏天制出了第一个Ｇｅ的结，第二年形成反向击穿电压为
100Ｖ的Ｇｅ二极管，并研究了Ge整流器的设计与应用方面的问题.到战争结束的时候，半
导体科学已经奠定了较为坚实的实验和理论基础.
　　由于真空管在应用中暴露了坚固性、可靠性不够好，响应速度有限等缺点，科学家从
20世纪30年代就开始寻找一种固体放大器来代替它.1945年，二次世界大战刚结束，贝尔实
验室成立了一个固体物理研究组，主要成员有：物理学家肖克利、布拉顿、巴丁，还有一
些电子线路专家、物理化学家、冶金学家的参与，在大家的共同努力下，于1947年12月23
日成功发明了晶体管.晶体管是在半导体理论和实验基础上发明的.由于它展示了光辉的应
用前景，从而激起人们为改善晶体管，努力研究半导体物理和技术的极大热情.20世纪50年
代，一批原理、工艺新颖，性能优良的半导体二极管、晶体管，登上了应用舞台.它们中有
结型场效应晶体管（1951），齐纳二极管（1952），可控硅（1957），肖特基势垒二极管
（1960）等，使得晶体管已经在多方面能够代替真空管.同时，属于化合物半导体系列的I
nSb，AlSb和GaAs，也相继研制出来.
　　20世纪50年代末期，由于科学家在研究半导体表面理论和技术的基础上，实现了在半
导体表面形成晶体管工艺，从而在1958年4月12日研制成功了第一块集成电路，这块集成电
路共集成了十二个元件（两个晶体管、两个电容和八个电阻），是一种小规模集成电路.集
成电路的发明，是以电子元件为主的电子技术的第三次重大突破.这一突破，使电子技术沿
着集成电路所开创的电子元件微型化的新道路大踏步前进.
　　随着集成电路集成度的不断提高，到1964年研制成功了中规模集成电路；1968年又研
制成功了大规模集成电路；1973年大规模集成电路开始进入工业化生产阶段，这个阶段已
经出现了集成20多万个元器件的芯片.大规模集成电路与小规模集成电路相比较，元件的功
能发生了质的变化.后者需要大量的元件，甚至是整个设备才能完成的功能，而前者由一个
元件就代替了.有源元件、无源元件及线路三者之间的内部矛盾关系也发生了根本改变，矛
盾的主要方面从开关逻辑元件转化为传输线路连结系统，逻辑元件主要矛盾也从逻辑的简
单性转化为逻辑的规则性和品种的单一性，这就为成批生产大规模集成电路创造了条件.因
此，大规模集成电路的出现，是以电子元件为主的电子技术的第四次重大突破.20世纪80年
代则是超大规模集成电路时代，集成度实际上已经突破了百万大关，从80年代后期开始集
成电路技术步入了1μｍ和亚微米时代（1μｍ=10-6ｍ，80年代初芯片的电连接宽度为4～
6μｍ），真正实现了微型化.当时间进入21世纪，集成度则以每年100倍的平均速度增长，
集成电路的集成度达到几十亿.
　　集成电路从20世纪50年代末出现至今，其发展速度之快，对社会生产、生活的影响之
大是人们始料未及的.以集成电路为核心的微电子技术已经渗透到现代通信、信息技术、计
算机、医疗、能源、交通、自动化、教育传播等各个方面，尤其是对现代电子和信息技术
的发展起了巨大的作用.
　　此外，量子力学的建立，不仅使人类可以把握宏观物体的各种性能，而且可以深入认
识物体的微观结构，从电子、原子、分子、晶格等不同层次来研究材料，发现许多微观结
构和宏观性能之间的规律性关系，从更深的层次上揭示出材料性能和结构的本质联系.今天
的材料科学技术，已经发展成为一个内容广泛、高度综合的技术系统.描述材料的宏观、微
观迁移等现象，要涉及结晶学、凝聚态物理学、固体物理学、分子物理学、核物理学等.研
究物质的合成，又需要涉及热力学、物理化学、量子化学等学科.在对材料物性的测定上，
要求助于力学、光学、热学、电磁学和声学等方面的技术和设备.
　　从上述的事例，我们不难看到，在许多新技术发现的源头和过程中，物理科学研究成
果起了极大的作用.其实，在空间技术、生物工程技术等其它新技术的发展过程中，物理科
学研究成果也同样起到了很大的作用.可以说没有物理科学的创新成果，就不可能有这些新
技术的发现或迅速的发展.
　　其实，在21世纪的今天，我们仍然可以看到，在物理科学研究的新成果带动下，许多
领域的应用科学技术得到了进一步的发展，并出现了一个又一个崭新的产业部门，其影响
遍及生产、科研、国防、医学、乃至进入家庭，大大改变了当代社会的结构和面貌，甚至
人们的思维方式.历史和经验告诉我们，无论是过去，还是现在、乃至将来，社会和经济的
发展总是离不开科学技术的进步，科学技术的进步离不开物理科学的创新成果，而物理科
学的创新成果，靠的是具有高素质的物理科学人才.

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