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

体管的发明引起人们对半导体的广泛兴趣，这又大大促进了半导体物理的发展。
由此可见，半导体物理的发展和实验是分不开的，往往由于新的实验事实促进人
们建立相应的理论，而理论的发展又反过来指导实验的研究，促进技术的进步与
完善。
19 世纪 30 年代英国物理学家法拉第发现了电磁感应定律，为电力的广泛运

用奠定了理论基础，架起了电能与机械能相互转化的桥梁，从而为开始于 19 世
纪 70 年代的第二次工业革命（电气化革命）铺平了道路。与此相似，20 世纪中
期发明的晶体管的理论基础可以追溯到 1931 年威尔逊的能带理论。晶体管的研

制成功以及大规模和超大规模集成电路的出现，引起了第三次工业革命，这是涉
及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术和空间技术等诸多领域的一场
信息控制技术革命，它把人类社会带进了一个新的时期——数字化信息时代。晶
体管的研制过程再次印证了以下观点：科学发现导致技术发明，技术的进步终将
引起新工业的产生。

（二）半导体物理研究与材料、器件和工艺相结合，有利于促进半导体科
学技术的发展
新的工艺能够创造新的材料，新的材料孕育着新的物理效应，基于新的效应

能够研制新型器件，而新型器件性能的提高又必将促进工艺技术的进步。例如石
墨烯的发明，早在二十世纪 50 年代物理学家就已在理论上预言了单层石墨烯的
许多奇特性质，但直到最近几年，随着半导体工艺水平的不断进步，人们才能够
成功制备出石墨烯。而石墨烯的电子性质中蕴含着丰富的物理效应，例如：相对
论性电子效应、反常量子霍尔效应，弱局域化效应等。与石墨烯相关的新物理正

在不断地被揭示出来，对它们的研究有力地推动了凝聚态物理理论的发展。同时
石墨烯晶体管等相关器件的研制成功必将对整个电子信息产业产生深远的影响。
可以想见，今后这一发展模式仍将贯穿于半导体科学技术的发展过程中。

（三）半导体物理发展的一个显著特点是和社会生产密切相关
20 世纪 30 年代通讯工业的发展使替代真空电子管成为必然的需要，在此社
会背景下，30 年代初贝尔实验室开始探寻新的固体器件来代替电子管，于是展
开了半导体物理的研究和半导体材料及其工艺的开发，并相继成功研制了多种半
导体器件：热敏电阻、氧化铜变阻器、碳化硅变阻器、点接触锗检波器、点接触

晶体管、面接触晶体管、场效应晶体管、发光二极管、光生伏特电池等。60 年

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