文档介绍：2000年诺贝尔物理奖简介——半导体研究的突破性进展若尔斯阿尔费罗夫基尔比赫伯特克勒默2000年的诺贝尔物理奖,颁给俄罗斯艾尔菲物理技术学院(IoffePhysico-TechnicalInstitute)的阿法洛夫()、美国加州圣塔巴巴拉大学的克洛姆()、以及美国德州仪器公司的基尔比()。他们三个人的得奖理由,是因为研究成果奠定了现代信息科技的基石,尤其是有关于快速晶体管、激光二极管和集成电路的发明。人类的文明历经石器时代、农业社会、工业社会,到现在已步入了信息社会。现今的信息科技进展快速,着实令人目不暇给,我们正面临着另一次的文化变革。我们现在透过计算机能很快地接收或传递世界各地的信息,经由光纤因特网能和全球各式各样的社群交往;而借着人造卫星,行动电话可以图一半导体异质结构激光的基本组成。无孔不入的找到需要沟通的人。二十年前,我们很难想象信息科技会将人类社会引导入如此的境地,而现在它正变化快速地向不可知的未来迈进。导致现代信息科技发展的两个主要条件,就是组成信息系统的组件必需运作快速,且必需是轻、薄、短、小。这些电子组件因为运件快速,所以能在短时间内处理大量信息;又因为体积很小,所以能随身携带,为一般的家庭、办公室所接受。阿法洛夫和克拉姆利用半导体异质结构所发明的快速,光电组件是现代信息科技的必备组件,例如人造卫星与行动电话中的快速晶体管,在光纤中传递讯息的激光二极管,以及激光唱盘所使用的激光。基尔比所发明的集成电路,将各种不同的电子组件聚集在同一芯片上,使得功能强大、复杂的电路系统能被微小化,促成了现今微电子工业的蓬勃发展。以下就简单介绍半导体异质结构的基本特性与应用、集成电路的发展沿革,以及未来的展望。半导体异质结构的基本特性:所谓半导体异质结构,就是将不同材料的半导体薄膜,依先后次序沈积在同一基座上。例如图一所描述的就是利用半导体异质结构所作成的激光之基本架构。为了说明半导体异质结构的基本特性,就以最简单的结构作为例子,如图二所示。在图二中,中间有一层砷化镓,其被二边的砷化铝钾夹住,因为砷化镓的能隙较砷化图二砷化镓与砷化铝镓异质结构量子井的简图。铝镓小,所以就产生了如图二下半部的能带排列结构,以下就简单描述一些半导体异质结构的特性。(1)量子效应:因中间层的能阶较低,电子很容易掉落下来被局限在中间层,而中间层可以只有几十埃(1埃=10-10米)的厚度,因此在如此小的空间内,电子的特性会受到量子效应的影响而改变。例如:能阶量子化、基态能量增加、能态密度改变等,其中能态密度与能阶位置,是决定电子特性很重要的因素。(2)迁移率(Mobility)变大:半导体的自由电子主要是由于外加杂质的贡献,因此在一般的半导体材料中,自由电子会受到杂质的碰撞而减低其行动能力。然而在异质结构中,可将杂质加在两边的夹层中,该杂质所贡献的电子会掉到中间层,因其有较低的能量(如图三所示)。因此在空间上,电子与杂质是分开的,所以电子的行动就不会因杂质的碰撞而受到限制,因此其迁移率就可以大大增加,这是高速组件的基本要素。(3)奇异的二度空间特性:因为电子被局限在中间层内,其沿夹层的方向是不能自由运动的,因此该电子只剩下二个自由度的空间,半导体异质结构因而提供了一个非常好的物理系统可用于研究低维度的物理特性。低维度的电