Page 85 - 机械自动化设计与制造研究

第二章 半导体生产自动化

个方面就是能够不断去探索半导体方面的新材料，找到更加有研究价值和实用价
值的新型半导体材料。在研究半导体提纯方面的时候，很多科学家能够通过跳跃
性的思维模式，跳出以前常用的化学提纯的方法，不断追求一种更加高效和可行
的物理方法来不断提高半导体材料的纯度。研究人员通过从水平的区熔提纯方法
发展到无堆坍区熔提纯法，在这个研究方法的改进过程中，经历了大量的实验和

提纯精度的比较，最终研究出来的一种新的提纯方法。这些材料提纯方法在生产
制造方面和科学研究方面都得到了非常广泛的应用，例如在生产制造方面能够大
大促进纯度很高材料的大批量生产和制造，在科研方面能够有助于相关元素的更

深入的研究，以前由于纯度不够，得不到很好的实验结果，现在这些问题就可以
迎刃而解了，对于现在科学技术的发展具有非常强大的推动作用。
从五十年代初期发展到现在，半导体的发展也随着技术的发展得到很快的
发展带动作用，半导体材料的研究也带动了整个物理领域方面的深入研究。很多
半导体发展比较先进的跨国公司，为了能够在半导体方面领先于其他的国家，能

够获得更加丰厚的利润，他们在半导体物理方面投入了时间和金钱去开展一些半
导体材料方面的研究和创新工作。目前半导体研究工作在固体物体领域方面已经
取得了很好的成绩，并且在相关新材料的研究方面也已经有了新的突破和进展。

二、半导体超晶格物理的发展

半导体超晶格物理的建立是半导体能带理论发展的必然。能带理论建立起
来后，人们对各种规则晶体材料的性能有了相当的认识，进而建立了以能带理论
为基础的半导体物理体系，并以此来解释出现的现象。接下来人们必然会想到人

为改变和调制能带去制备新的材料，以期获得最新的效应及新的用途。
1969 年和 1976 年诞生的分子束外延（MBE）和金属有机物化学汽相沉积
（MOCVD）薄膜生长技术为整个半导体科学带来一场革命。随着这些微加工技

术的进步和发展，实现了晶体的低速率生长，加之超净工作条件的建立，使得人
们能够制造出高质量的异质结构，它具有所设计的势能轮廓和杂质分布，其尺度
可以控制到单原子层，为新型半导体器件的设计与应用奠定了技术基础。
1969 年，在美国 IBM 公司工作的江崎（L.Esaki）和朱兆祥（R.Tsu）首次提
出了“超晶格”概念，即利用半导体微加工技术，人工制作的一种周期性结构，

其周期仅为天然材料晶格常数的若干倍。这里“超”的含义是指在天然的周期性

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