Page 86 - 机械自动化设计与制造研究

机械自动化设计与制造研究
Research on Mechanical Automation Design and Manufacturing

以外又附加了人工周期性。1971 年，卓以和（A.Y.Cho）用分子束外延（MBE）
技术生长出了第一个 GaAs/AlxGa1-xAs 超晶格材料。由此便揭开了超晶格、量子
阱、量子线和量子点等低维半导体材料研究的序幕，人们可以根据自己的意愿和
需要，调制半导体晶格周期结构，制造出人工晶格，实现特定的物理性质和技术
要求。

利用 MBE 和 MOCVD 等超薄层生长技术将两种禁带宽度不同、但晶格常数
匹配较好的半导体材料（包括 III-V 和 II-VI 族化合物以及 Ge-Si 半导体系统）
按不同方式组合交替生长在一起，就可以构成异质结、量子阱或超晶格等人工剪

裁结构。如果进一步对载流子的运动附加维度限制，即可构成准一维结构“量子
线”，甚至构成完全受限的准零维结构“量子点”。
超晶格、量子阱、量子线、量子点等半导体低维纳米结构具有能带人工可
剪裁性、量子约束效应、共振隧穿效应、超晶格微带效应、二维电子气效应、电
子波量子相干属性、负磁阻效应和量子霍尔效应等重要性质。这些微结构因其特

殊的物理性质、广阔的应用前景而成为引人瞩目的研究对象，相关的研究丰富了
人类对微观世界的认识，有力地推动了凝聚态物理的整体发展。

三、半导体新材料的研究进展

半导体新材料是目前半导体研究的主要方向之一，只有不断地去探索和发
现新的材料和新材料的新性能才能够更加有利于半导体未来的发展，同时这样半
导体新材料也能够为半导体新器件的开发与设计开辟了一条更加广阔的道路。超
高速的逻辑器件、高性能的光电子器件以及由这些器件集成的电路系统都是当今

半导体器件发展的一个大的趋势，半导体新器件的特点就是器件体积更加小型化，
器件的功能更加多样化。现在很多的半导体器件很多都已经开始采用纳米结构，
纳米量子器件现在已经发展成为半导体材料科学技术领域中最为先进的前沿发展

领域。目前的纳米器件主要包括以下几种类型。
（一）单电子器件与电路
单电子器件是一种利用库仑阻塞和单电子隧道穿通的一种新型半导体器件，
单电子器件是利用先进的纳米量子器件研究技术，这种器件能够克服一些集成电
路在物理方面的瓶颈，同时也能够提高工艺方面的要求，是创造新材料发现新特

性的一条重要途径。通过人们十几年来的不懈努力，人们通过大量的实验和研

74
74