半导体论文【最新8篇】

半导体材料设计 篇一

【关键词】半导体材料；发展；现状

半导体材料这一概念第一次被提出是在二十世纪，被维斯和他的伙伴考尼白格首次提及并使用，半导体材料从那时起便不断的进步发展，伴随着现代化的生活方式对一些数字产品的应用需求，社会对半导体材料推出了更高的要求，这使得半导体材料得到了飞跃性的发展【1】。本篇论文就半导体材料的概念性理解，半导体材料的历史性发展，新一代半导体材料的举例以及发展应用现状等方面展开了基本论述，谈论我国在半导体材料这一领域的应用与发展的实际情形。

1.对半导体材料的概念性理解

对半导体材料的理解不能脱离当今二十一世纪这个有着高需求和高速度特点的时代，这个时代同时也是崇尚环保观念，倡导能源节约的时代，因此新的信息时代下半导体的发展要脱离以往传统的发展模式，向新的目标迈进。

首先，我们要了解什么是半导体材料，这将为接下来的论述打下概念性的基础。众所周知，气体，液体，固体等状态都可称之为物质的存在状态，还有一些绝缘体，绝缘体是指导热性或者导电性较差的物质，比如陶瓷和琥珀，通常把F，银，金，铜等导热性和导电性较好的一类物质成为导体，所以顾名思义，半导体既不属于绝缘体，也不属于导体，它是介于导体和绝缘体性质之间的一种物质【2】。半导体没有导体和绝缘体发现的时间早，大约在二十世纪三十年代左右才被发现，这也是由于技术原因，因为鉴定物质的导热性和导电性的技术到了一定的时期才得到发展，而且对半导体材料的鉴定需要利用到提纯技术，因此，当对物质材料的提纯技术得到升级到一定水平之后，半导体的存在才真正意义上在学术界和社会上被认可。

2.半导体材料的历史发展及早期应用

对半导体材料的现代化研究离不开对这一材料领域的历史性探究，只有知道半导体材料是怎样，如何从什么样的情形下发展至今的，才能对当今现代半导体材料形成完整的认识体系。对半导体材料的接触雏形是先认识到了半导体材料的四个特性。论文接下来将会具体介绍，并对半导体材料早期应用做出详细解释。

2.1半导体材料发现之初的特性

半导体材料第一个被发现的特性，在一般的情况之下，金属材料的电阻都是随着温度的升高而增加的，但是巴拉迪，这位英国的科学研究学者发现硫化银这一物质的电阻随着温度的升高出现了降低的情况，这就是对半导体材料特性的首次探索，也是第一个特性。

半导体材料的第二个特性是由贝克莱尔，一位伟大的法国科学技术研究者发现的，他发现电解质和半导体接触之后形成的结会在施加光照条件之下产生一个电压，这是后来人们熟知的光生伏特效应的前身，也是半导体材料最初被发现的第二个特性。

半导体材料的第三个特性是由德国的科学研究学者布劳恩发现的，他发现一些硫化物的电导和所加电场的方向有着紧密的联系，也就是说某些硫化物的导电是有方向性的，如果在两端同时施加正向的电压，就能够互相导通，如果极性倒置就不能实现这一过程，这也就是我们现在知道的整流效应，也是半导体材料的第三个特性。

半导体材料的第四个特性是由英国的史密斯提出的，硒晶体材料在光照环境下电导会增加，这被称作光电导效应，也是半导体材料在早期被发现的第四个特性【3】。

2.2半导体材料在早期的应用情况

半导体材料在早期被应用在一些检测性质的设备上，比如由于半导体材料的整流效应，半导体材料被应用在检波器领域。除此之外，大家熟知的光伏电池也应用了早期的半导体材料，还有一些红外探测仪器，总之，早期被发现的半导体材料的四个重要的特性都被应用在了社会中的各个领域，半导体材料得到初步的发展。

直到晶体管的发明，使得半导体材料在应用领域被提升到一个新的高度，不再仅仅是应用在简单的检测性质的设备中或者是电池上，晶体管的发明引起了电子工业革命，在当今来看，晶体管的发明并不仅仅只是带来了这一电子革命，最大的贡献在于它改变着我们的生活方式，细数我们现在使用的各种电器产品，都是有晶体管参与的。因此晶体管的发明在半导体材料的早期应用发展上有着举足轻重的位置，同时也为今后半导体材料的深入发展做足了准备，具有里程碑式的意义与贡献【4】。

3.现代半导体材料的发展情况

以上论文简单的介绍了半导体材料以及其早期的发现与应用，接下来就要具体探讨第三代半导体材料这一新时代背景下的产物。第三代半导体材料是在第一和第二代半导体材料的发展基础之上衍生出的更加适应时代要求和社会需要的微电子技术产物。本篇论文接下来将介绍我国半导体材料领域的发展情况，并介绍一些新型的半导体材料的应用与发展情况。

3.1我国半导体材料领域的发展情形

半导体材料的发展属于微电子行业，针对我国的国情和社会现状，我国微电子行业的发展不能急于求成，这将会是一个很复杂的过程，也必定是一个长期性的工程。从现在半导体材料发展的情况来看，想要使半导体材料更加满足受众的需求，关键要在技术层面上寻求突破。我国大陆目前拥有的有关半导体材料的技术，比如IC技术还只能达到0.5微米，6英寸的程度，相较于国际上的先进水平还有较大的差距。

虽然我国目前在半导体材料领域的发展水平与国际先进水平存在着较大的差距，但是这也同时意味着我国在半导体材料领域有着更大的发展空间和更好的前景，而且当今不论是国内环境还是国际环境，又或者是政治环境影响下的我国的综合性发展方面而言，对中国微电子行业半导体领域的发展还是十分有利的，相信我国在半导体材料这一领域一定会在未来有长足的发展。

3.2新型半导体材料的发展介绍

前文提到，第三代半导体材料如今已经成为半导体材料领域的主要发展潮流，论文接下来将会选取几种关键的三代半导体材料展开论述。

第一种是碳化硅材料。它属于一种硅基化合物半导体材料，这一类材料的优越性体现在其较其他种类半导体材料有着更强的热导性能。因此被应用在广泛的领域，比如军工领域，，也会被应用在太阳能电池，卫星通信等领域。

第二种是氧化锌材料。氧化锌材料被广泛的应用到了传感器和光学材料领域中，这是因为它具备一些关键性的特性，集成度高，灵敏度高，响应速度快等，这些特征恰恰是传感等应用范围广泛的领域中所看中的关键点，不仅如此，氧化锌半导体材料不仅性能好，而且这类材料的原料丰富，所以价格低廉，还具有较好的环保性能【5】。

4.结语

近年来，半导体照明产业得到了飞跃式的发展，被越来越广泛的应用到人们的日常生活中，而支撑这一产业的核心材料正是以碳化硅等半导体材料为主的某些微电子材料，半导体材料利用下的各项技术已经在全球范围内占领者新的战略高地。我国半导体材料领域虽然起步晚，发展水平较国际水平有差距，但是前景光明，尤其是第三代半导体材料的出现和应用，在人们的生活中有着更加广泛和有建设性的应用，改变着人们的生活方式，不断推动着半导体材料的发展。

参考文献：

[1]甘倩。浅谈LED路灯在城市道路照明中的应用[J].建筑工程技术与设计，2014，（12）：477-477.

[2]黄裕贤。浅谈157nm激光微加工工艺及自动化编程[J].科学与财富，2015，（7）：560-560.

[3]胡凤霞。浅谈半导体材料的性能与应用前景[J].新教育时代电子杂志（教师版），2016，（13）：267.

[4]张利学，孙维国，吕衍秋等。InAs/GaSbⅡ类超晶格材料台面腐蚀[J].红外与毫米波学报，2014，33（5）：472-476.

半导体论文 篇二

【关键词】高新企业；税收筹划；税制改革

1引言

为扶持和鼓励高新技术企业，我国不断加大对高新技术企业的税收减免力度。高新技术企业根据国家出台的税收减免政策，进行合理的税务筹划，可以促进企业利润增长，增加企业经济效益[1]。青岛鼎新半导体公司为山东省一家高新技术企业，对其税收筹划措施进行总结，可以深入了解国家的税收政策，可以分析合理避税对我国的税收和经济效益产生的影响，并提出我国税制改革的有关建议。

2鼎新公司简介

青岛鼎新半导体公司为一合资公司，其股东分别为：山东创投公司、青岛资本控股公司、北京信息产业公司。股权比例分别为：60%、30%、10%。青岛鼎新半导体公司的经营范围主要是：生产和销售集成电路、芯片以及计算机其他硬件，软件研发等。青岛鼎新半导体公司所辖的全资子公司有2家，分别是山东微电子公司、青岛进出口公司。参股子公司仅1家，为青岛科技开发公司。其中，山东省进出口公司为该公司的第一大股东，股权占比为78%；青岛鼎新半导体公司为该公司的第二大股东，股权占比为22%。

3鼎新公司税收筹划方案

3.1积极申请将鼎新公司认定为高新技术企业。根据科技部、财政部、国家税务总局印发的《高新技术企业认定管理办法》的规定，高新技术企业是指：在《国家重点支持的高新技术领域》内，持续进行研究开发与技术成果转化，形成企业核心自主知识产权，并以此为基础开展经营活动，在中国境内（不包括港、澳、台地区）注册一年以上的居民企业[2]。按照文件要求，鼎新公司竭力满足条件：第一，拥有自主知识产权的产品。2010年6月份，青岛鼎新半导体公司在黄岛区注册成立。近三年来，鼎新公司先后自主研发了“资源利用平台数据库管理系统技术”“打印机硒鼓技术”。其中，“资源利用平台数据库管理系统技术”是将建筑垃圾和生活垃圾进行收集处理，以及水泥和钢材等建材网上销售的管理信息系统，年可为地方政府增加税收10亿元，2018年该软件荣获了“中华人民共和国国家版权局计算机软件著作权登记证书”。“打印机硒鼓技术”是该公司研究制造出的拥有自主知识产权的硒鼓，2018年申请取得了发明专利，荣获了“实用新型专利证书”。第二，上述两种产品均属于《国家重点支持的高新技术领域》规定的范围。其分别隶属于“电子信息技术”中的“软件—系统软件”类、“计算机及网络技术—各类计算机设备技术”类。第三，人员学历符合法定要求。截至2019年底，该公司职工总数为216人，其中大学专科以上学历的科技人员总数为95人，占企业职工总人数的44%，远超文件所规定的30%的要求，超14个百分点；科技人员中的研发人员总数为38人，占企业职工总人数的17.6%，也远超文件所规定的10%的要求，超7.6个百分点。第四，研发费用总额占销售收入总额的比例符合文件要求。2017年、2018年和2019年这三年来的研发费用总额为910万元，2019年该公司销售收入为1.8亿元。三年研发费用的总额占最近一年（2019年）销售收入的比例为5.1%，高于文件所规定的4%的要求，超1.1个百分点。以上研发费用均是在青岛市黄岛区发生的，占公司总研发费用的100%，符合文件所规定的“比例不低于60%以上”的要求。第五，上述两种高新技术产品的销售收入占该公司2019年度销售总收入的100%，符合文件所规定的“60%以上”的要求。第六，经过第三方中介机构的评估，该公司研究开发高新技术产品的组织管理水平和科技成果转化的能力是较强的。其自主知识产权的数量已达到15件，且近三年来该公司的销售收入和总资产的增长率每年均在10%以上。上述指标均符合《高新技术企业认定管理工作指引》的要求。该公司积极上报高新技术企业认定材料。经过专家审查认定并公示，该公司为高新技术企业。2020年2月1日，颁发了“高新技术企业证书”，有效期三年。《税法》规定，高新技术企业税收优惠政策主要有以下四个方面：一是集成电路类和软件类的高新技术企业在计算清缴企业所得税时，可以选择按照25%的所得税税率减半征收。二是对高新技术企业转让技术取得的技术转让收入课以企业所得税时，其起征点提高至500万元；超过500万元的部分，减半征收。三是提高高新技术企业研发费用、职工教育经费的扣除标准，提高高新技术企业固定资产前期的折旧价值。四是降低高新技术企业境外所得征收税率[3]。

3.2巧妙在保税港区注册公司。《税法》规定：凡是注册地在保税港区内的企业，企业之间因销售货物而取得的销售收入，对这部分收入既不征收增值税，也不征收消费税；保税港区内的企业将其货物销往保税港区外而取得的货物销售收入，对这部分收入不征收出口关税[4]。根据上述税收政策的规定，青岛鼎新半导体公司在青岛保税港区注册成立了两家企业，分别是青岛科技开发公司、青岛进出口公司。这样该两家公司之间销售货物时，其增值税和消费税均会免征；其货物销往保税港区外时，关税便会免征。

3.3生产企业平价销售。青岛科技开发公司为生产型企业，主要生产电子元器件产品等。其在保税区生产基地生产的元器件以成本价销售给青岛进出口公司。根据税收优惠政策，保税区内两企业之间的产品销售无需缴纳关税和增值税。同时，青岛科技开发公司将其所生产的产品平价销售给青岛进出口公司，青岛科技开发公司没有盈利，也免缴了企业所得税。

3.4出口企业加价销售。青岛进出口公司将上述产品加价15%，然后销售给青岛科技开发公司香港分公司。

4上述税收筹划的经济分析

第一，增值税退税增加了企业现金流。青岛进出口公司在销售产品时，享受增值税“先征后退”的“退税”政策，增值税缴纳后，税务部门是会根据税收政策及时予以退税的。企业收到退税款后，降低了税负，促进了企业发展[5]。青岛进出口公司为收购货物出口的外贸企业，适应增值税出口退税“先征后退”的办法。自2020年2月1日至8月1日这6个月的时间里，该进出口公司出口电子元器件实现产品销售收入总计0.73亿元，收取退税款950万元。鉴于“先征后退”政策仅适用于外贸企业以及实行外贸企业财务制度的工贸企业收购货物后出口，因此，也只有青岛进出口公司出口上述货物才能赚取这额外的资金，而对于青岛科技开发公司和青岛鼎新半导体公司来说，即便是也同样出口上述货物，却是不会赢得这950万元的隐藏利润的。第二，实现了利润保全。从企业盈利的角度看，产品通过这样的方式进行销售，其利润均保留在母公司青岛鼎新半导体公司内，使企业盈利增加，利润值上升。若是青岛科技开发公司直接加价出售有关产品，则实现的产品销售利润会按照股权比例进行分成，即青岛鼎新半导体公司仅能分配22%的利润。从青岛进出口公司上述6个月实现的利润来看，这6个月里，该公司实现利润总计1670万元。因为青岛进出口公司为青岛鼎新半导体公司的全资子公司，因此，上述利润全部归结为母公司，青岛鼎新半导体公司利润激增1670万元。而青岛科技开发公司尽管在这6个月里也实现了销售收入0.73亿元，但由于其平价销售，收支平衡，利润为0，其两个母公司———山东省进出口公司和青岛鼎新半导体公司只能眼睁睁地看着利润流向了青岛进出口公司。当然最终，利润却是全部流进了小股东——青岛鼎新半导体公司的腰包。第三，企业所得税减半征收。青岛进出口公司为青岛鼎新半导体公司的全资子公司。根据所得税汇算清缴的有关政策，青岛进出口公司的所得税在其母公司青岛鼎新半导体公司汇总清缴。鉴于青岛鼎新半导体公司为高新技术企业，这样，该母公司在缴纳企业所得税时是可以选择按照25%的税率减半征收的，达到了合理筹划税收的目的。根据青岛鼎新半导体公司汇总的财务报表看，2020年2月至8月，该公司实现利润2520万元，其中所辖的全资子公司青岛进出口公司实现利润1670万元。上缴企业所得税315万元。通过上述分析可知，由于鼎新公司成功被评为高新技术企业，故其应缴纳的企业所得税由630万元减为315万元，节约资金315万元。

5启示与建议

半导体论文 篇三

半导体(LED)封装导读：本文将对环氧树脂封装塑粉的成分、特性、使用材料加以介绍，希望对IC封装工程师们在选择材料、分析封装机理方面有所帮助。 半导体(led)封装业占据了国内集成电路产业的主体地位，如何选择电子封装材料的问题显得更加重要。根据资料显示，90％以上的晶体管及70％~80％的集成电路已使用塑料封装材料，而环氧树脂封装塑粉是最常见的塑料封装材料。本文将对环氧树脂封装塑粉的成分、特性、使用材料加以介绍，希望对IC封装工程师们在选择材料、分析封装机理方面有所帮助。 1.LED封装的目的 半导体封装使诸如二极管、晶体管、IC等为了维护本身的气密性，并保护不受周围环境中湿度与温度的影响，以及防止电子组件受到机械振动、冲击产生破损而造成组件特性的变化。因此，封装的目的有下列几点： (1)防止湿气等由外部侵入； (2)以机械方式支持导线； (3)有效地将内部产生的热排出； (4)提供能够手持的形体。 以陶瓷、金属材料封装的半导体组件的气密性较佳，成本较高，适用于可*性要求较高的使用场合。以塑料封装的半导体组件的气密性较差，但是成本低，因此成为电视机、电话机、计算机、收音机等民用品的主流。 2.封装所使用的塑料材料 半导体产品的封装大部分都采用环氧树脂。它具有的一般特性包括：成形性、耐热性、良好的机械强度及电器绝缘性。同时为防止对封装产品的特性劣化，树脂的热膨胀系数要小，水蒸气的透过性要小，不含对元件有影响的不纯物，引线脚(LEAD)的接着性要良好。单纯的一种树脂要能完全满足上述特性是很困难的，因此大多数树脂中均加入填充剂、偶合剂、硬化剂等而成为复合材料来使用。一般说来环氧树脂比其它树脂更具有优越的电气性、接着性及良好的低压成形流动性，并且价格便宜，因此成为最常用的半导体塑封材料。 3.环氧树脂胶粉的组成 一般使用的封装胶粉中除了环氧树脂之外，还含有硬化剂、促进剂、抗燃剂、偶合剂、脱模剂、填充料、颜料、润滑剂等成分，现分别介绍如下： 3．1环氧树脂(EPOXY RESIN) 使用在封装塑粉中的环氧树脂种类有双酚A系(BISPHENOL-A)、NOVOLAC EPOXY、环状脂肪族环氧树脂(CYCLICALIPHATIC EPOXY)、环氧化的丁二烯等。封装塑粉所选用的环氧树脂必须含有较低的离子含量，以降低对半导体芯片表面铝条的腐蚀，同时要具有高的热变形温度，良好的耐热及耐化学性，以及对硬化剂具有良好的反应性。可选用单一树脂，也可以二种以上的树脂混合使用。 3．2 硬化剂(HARDENER) 在封装塑粉中用来与环氧树脂起交联(CROSSLINKING)作用的硬化剂可大致分成两类： (1)酸酐类(ANHYDRIDES); (2)酚树脂(PHENOLICNOVOLAC)。 以酚树脂硬化和酸酐硬化的环氧树脂系统有如下的特性比较： 弗以酚树脂硬化的系统的溢胶量少，脱模较易，抗湿性及稳定性均较酸酐硬化者为佳； 以酸酐硬化者需要较长的硬化时间及较高温度的后硬化(POSTCURE)； 弗以酸酐硬化者对表面漏电流敏感的元件具有较佳的相容性； 费以酚树脂硬化者在150-175~C之间有较佳的热稳定性，但温度高于175~(2则以酸酐硬化者为佳。 硬化剂的选择除了电气性质之外，尚要考虑作业性、耐湿性、保存性、价格、对人体安全性等因素。 3．3促进剂(ACCELERATO OR CATALYST) 环氧树脂封装塑粉的硬化周期(CURING CYCLE)约在90-180秒之间，必须能够在短时间内硬化，因此在塑粉中添加促进剂以缩短硬化时间是必要的。 现在大量使用的环氧树脂塑粉，由于内含硬化剂、促进剂，在混合加工(COMPOUNDING)后已成为部分交联的B-STAGE树脂。在封装使用完毕之前塑粉本身会不断的进行交联硬化反应，因此必须将塑粉贮存于5℃以下的冰柜中，以抑制塑粉的硬化速率，并且塑粉也有保存的期限。如果想制得不用低温保存，且具有长的保存期限(LNOG SHELFLIFE)的塑粉，则一定要选用潜在性促进剂(LATENT CATALYST)，这种促进剂在室温中不会加速硬化反应，只有在高温时才会产牛促进硬化反应的效果。目前日本已有生产不必低温贮存的环氧树脂

半导体论文 篇四

LED（“L ightEmittingDiode”） 的缩写，中文译为“发光二极管”， 是一种可以将电能转化为光能的半导体器件。LED 的核心部分是由 p 型半导体和 n 型半导体组成的芯片，在 p 型半导体和 n 型半导体之间有一个 p-n 结，当注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能转换为光能。不同材料的芯片可以发出红、橙、黄、绿、蓝、紫色等不同颜色的光，“发 光二极管”也因此而得名。 节能和环保是 LED 最大的特点，在我国具有非常重要的现实意义，作为一种可将电能转变为光能的半导体发光器件，LED(发光二极管)耗电仅为白炽灯的1/10，节能荧光灯的 1/3，而寿命却是白炽灯的 100 倍，发展 LED 产业有利于发展我国的低碳经济。我国照明用电约占总电量的 12%，保守估计 2010 年我国总发电量将达到30，000 亿度，照 明用电将达到约3，600 亿度，如 果能节约一半的照明用电就是1，800亿度，且节约能源消耗和二氧化碳气体的减少排放，并可实现无汞化，对于我国可持续发展及环境保护具有重要意义。 感谢多年来业界专家、媒体、营销实践者对『老姜智造的关注与支持，『 老姜智造推出的《2010 年中国LED 照明企业品牌发展报告》共分三篇，此次的报告为『品牌传播篇分报告，希望对照明业界营销实践者有所帮助，再次感谢！ 第一章 产业发展前景——市场庞大的产业盛宴 从全球布局上看，半导体照明产业已形成以美国、亚洲、欧洲三大区域为主导的三足鼎立的产业分布与竞争格局。随着市场的快速发展，美国、日本、欧洲各主要厂商纷纷扩产，加快抢占市场份额。根据全球 LED 产业发展情况，预计 LED 半导体照明将使全球照明用电减少一半，自2007 年以来澳大利亚、加拿大、美国、欧盟、日本及中国台湾等国家和地区已陆续宣布将逐步淘汰白炽灯，发展 LED 照明成为全球产业的焦点。 中国 LED 产业起步于 20 世纪 70 年代，其中 LED 半导体照明产业起步于 90 年代初。经过近 40 年的发展，中国 LED 产业已初步形成了包括 LED 外延片的生产、LED 芯片的制备、LED 芯片的封装以及 LED 产品应用在内的较为完整的产业链，并且金融危机以来始终保持高速的发展。 关于产业发展鉴于老姜『智造将在后续推出 LED 照明产业专项报告，在此老姜以数据为产业之序带大家一起来看下组数据： 2008 年我国半导体照明总产值近700 亿元，其中芯片产值19 亿元，封装185亿元，应用产品产值450 亿元，芯片、封装和应用产值之比为1∶9∶22。 2009 年，中国LED 外延产业规模达到 7 亿元，占整体产业的3.2%；芯片产业规模达到19.3 亿元，占整体产业的 8.8%。 2009 年包括衬底、外延、芯片、封装在内的中国半导体照明(LED)工业销售总产值达1000 亿元，与2008 年相比，同比增长30%以上， 2010 年，中国 LED 照明产业产值将超过 1500 亿元，较 2008 年翻倍。预计最快在2015 年，LED 在中国照明市场的占有率将达到20%，带动产业规模达5000亿元，中国将进入全球LED 照明市场前三强。 中国LED 产业已经形成珠三角、长三角、北方地区、江西及福建地区四大半导体照明产业聚集区域，上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七大国家半导体照明工程产业化基地。 目前，我国led 行业年产值上亿企业已超140 家，其中大陆LED 从业人员超过80 万，预 计2010-2012 年新增人才需求达 60 万，研究机构20 多家，企业4000 多家；其中上游企业 50 余家（完整统计 62 家），封装企业 1000 余家，下游应用企业 3000余家，70%集中于下游产业。 全文下载：2010年中国LED照明品牌发展研究报

半导体论文 篇五

【关键词】 半夏泻心汤；小柴胡汤；伤寒论；随证加减；灵活运用

【中图分类号】R2222 【文献标志码】 A 【文章编号】1007-8517（2016）20-0001-03

The Analysis of the Relationship between Banxia Xiexin Decoction and Xiaochaihu Decoction

GONG Jie

Nanjing University of Chinese Medicine，Nanjing 220000，China

Abstract：Banxia Xiexin decoction and Xiachaihu decoction come out of Treatise on Febrile Diseases written by ZHANG Zhongjing.They have many similar parts in pathogenesis，primary syndrome， the use of herbs， the way of decoction and modern clinical applications，etc，although they they may be quite different in primary symptom.So the paper put forward such a new point that Banxia Xiexin decoction is changed from Xiaochaihu decoction and discuss it from the Treatise on Febrile Diseases，the decoction of herbs，pathogenesis，primary syndrome，herbs and modern clinical applications.This fully reflects theflexible way of ZHANG Zhongjing exploring nature from the phenomenon.This way has guiding significance to add and subtract with the certificate in clinical.

Keywords：Banxia Xiexin Decoction； Xiaochaihu Decoction；Treatise on Febrile Diseases； Add and Subtract with The Syndrome； Flexible Use

半夏泻心汤与小柴胡汤皆是出自《伤寒论》的现代临床常用方，但在很多教材中因划分的依据不同而未将两者紧密联系起来，因此初学者很难将两者联系起来进而探知两者之间的关系。笔者将从伤寒原文、病机主症、应用、药物组成、煎法来探析两方的关系，从而揭示仲景在《伤寒论》中从现象中探本质、灵活善变的遣方用药原则，对理解和运用临床方药随证加减有一定的指导意义。

1 探析半夏泻心汤与小柴胡汤关系

11 小柴胡汤之变方――半夏泻心汤 原文149条：“伤寒五六日，呕而发热者，柴胡汤证具，而以他药下之，柴胡汤证仍在者，复与柴胡汤，此虽已下之，不为逆，必蒸蒸而振，却发热汗出而解。若心下满而硬痛者，此为结胸也，大陷胸汤主之；但满而不痛者，此为痞，柴胡不中与之，宜半夏泻心汤。”

原文149条主要辨小柴胡汤误下后的三种转归以及治疗，其一为复与柴胡汤，其二为大陷胸汤，其三即为该条文重点引出的半夏泻心汤。从条文中可以看出疾病最初“伤寒五六日，呕而发热”乃邪入少阳，应属小柴胡汤证而医者误用他药引起的变化[1]。既然是由小柴胡汤证发展而来，半夏泻心汤的药物又与小柴胡汤高度重合，那么张仲景在选方用药是否是直接在小柴胡汤的基础上加减得来的呢？若是按此思路推断，大陷胸汤同为变证也应由小柴胡汤加减而来，可实际上两者的药物却无一相同，这又该如何解释？

如若从病机以及病势来分析，上述问题便可迎刃而解。病机分析：大陷胸汤，“心下满而硬痛”为水热互结于胸膈，治宜泻热逐水破结，显然小柴胡汤的功效已不适合；半夏泻心汤，“满而不痛”为寒热错杂、中焦痞满、升降失司（脾寒胃热、胃不弱肠不足），治宜寒热同调、散结消痞，与小柴胡汤和解少阳、调达枢机的治法在本质上是相通的，也正因此《方剂学》将两者同归于和解剂类[2]。病势分析：大陷胸汤满而痛，半夏泻心汤满而不痛，在病势上前者明显重于后者，因此后者由于病势较轻在选药仍可以沿用小柴胡汤，而后者病势较重，小柴胡汤中的药物已经无法满足则需要重新选药。故从经文的联系上，可推出半夏泻心汤是小柴胡汤变方的观点。

12 病机主症及应用 原文96条：“伤寒五六日中风，往来寒热，胸胁苦满，嘿嘿不欲饮食，心烦喜呕，或胸中烦而不呕，或渴，或腹中痛，或胁下痞硬，或心下悸、小便不利，或不渴、身有微热，或咳者，小柴胡汤主之。”经文例举了往来寒热、胸胁苦满、嘿嘿不欲饮食、心烦喜呕等小柴胡汤证的主症，充分应证了其邪犯少阳、胆火内郁、枢机不利之病机。

原文149条中可知半夏泻心汤证乃小柴胡汤证误下导致少阳邪热乘虚内陷，致寒热互结，脾寒胃热升降失司，而成心下痞。以心下满而不痛，呕恶，肠鸣下利为主症（痞、呕、利三大主症）。

“满”是痞证的主要特点之一，那么小柴胡汤主症中所提胸胁苦满之“满”是否与之相同呢？在此只能说两者在本质上是相同的，都描述患者满闷的自觉症状，都可以算作“痞”，不同点在于两者病位不同：一个病在胸胁另一个则在心下。

两方单独应用时所治疾病也有相同，如消化性溃疡、功能性消化不良、慢性腹泻、胆囊炎、慢性乙型肝炎等。此外，小柴胡汤与半夏泻心汤合用化裁以治疗各种胃脘疾病，如慢性萎缩性胃炎、胆汁反流性胃炎等，也同样取得很好的疗效[3-4]。

半夏泻心汤与小柴胡汤在病机、主症、应用上的相同之处，都可以用来论证本文的观点；而不同之处也可以通过从疾病发生发展的趋势分析得出半夏泻心汤证乃小柴胡汤证基础发展而来的观点。

13 药物组成 半夏泻心汤中药物：黄连、干姜、黄芩、半夏、人参、大枣、炙甘草。

小柴胡汤中药物：柴胡、生姜、黄芩、半夏、人参、大枣、炙甘草。

从药物组成来看，半夏泻心汤可以是直接由小柴胡汤易柴胡为黄连，易生姜为干姜而来。这样的观点是否成立呢？接下来就从两者用药的不同以及相同之处分别论证。

小柴胡汤证中有“心烦喜呕”症状，则以生姜半夏为伍和胃降逆止呕，并取生姜走表之性以引邪达表；方中柴胡为君，性苦平入肝胆经，透泄少阳之邪，并能疏泄气机之郁滞，使少阳之邪得以疏散，柴胡与黄芩相伍一散一清、升降并用、邪正兼顾乃和解少阳之基本配伍。半夏泻心汤则将小柴胡汤的生姜换干姜，此做法是根据疾病的病机而做出的选择即取干姜走里且可驱里寒的功效特点，而相比之下生姜为解表药功在发汗且可引邪达表不适用于半夏泻心汤的脾寒之根本；方中以黄连代替柴胡，则是以黄连与黄芩相伍泄热开痞、降泻心火，而不取柴胡之和解枢邪的功效。加减药物之后，半夏泻心汤之半夏、干姜与黄芩、黄连配伍则达寒热平调、辛开苦降之功，体现舍性取用的配伍特点[5]。从以法统方的角度来说，通过小柴胡汤简单加减后得到的半夏泻心汤，其治法与病机完全相应。

小柴胡汤证与半夏泻心汤证两者病机中都有脾胃失和、升降失司，因此半夏泻心汤保留有人参、大枣、炙甘草以益气健脾、扶正祛邪。

如此分析之后，半夏泻心汤是在小柴胡汤基础上直接加减而来的是可以说得通的，而仲景的思路也可由此推测一二。

14 去滓再煎 《伤寒论》原文中两方的煎法同为“煮取六升，去滓，再煎，取三升”。纵观全书，使用“去滓再煎”[6]的方剂共七首：小柴胡汤、大柴胡汤、柴胡桂枝干姜汤、半夏泻心汤、生姜泻心汤、甘草泻心汤、旋覆代赭汤。到底什么是“去滓再煎”？张仲景又为何要对这七首方剂采用“去滓再煎”的方法呢？

所谓“去滓再煎”是用水煮中药待煎至总量一半时，去滓，后再继续煎至四分之一，通过此法可以达到和解少阳、调和寒热、表里双解的效果，故多用于治疗虚实并见的病证。

单纯从方剂的命名可将上述七首方简单分为以小柴胡汤为代表及在其基础上加减的方剂、以半夏泻心汤为代表治疗痞证的方剂。这样一来使用该煎法的方剂只有上述两类。

然而，后世学者对张仲景为何要使用去滓再煎法持有不同的观点。

最为常见也是目前各大教材所接受的观点――调和药性。去滓再煎在一定程度上延长了煎药的时间，有利于提高药物溶出量、加大调和药味的效果。但也有人对此提出了反对的意见，既然是调和药性以助和解之功且多用于和解剂，那么小柴胡汤与桂枝汤的合方柴胡桂枝汤，同样和解表里则也应用去滓再煎的煎法，而事实上并非如此，因此该观点也并不是无懈可击。还有其他很多观点，但每种观点都可举出一些例子来反驳。那么是否有这样的可能性？即张仲景在行医过程中发现小柴胡汤使用去滓再煎法后疗效更佳，便在写《伤寒论》时将小柴胡汤采用去滓再煎的方法记录其中，而在遇到半夏泻心汤证病人时发现其与小柴胡汤病证有相通之处，在“病症相应，药证相应”的指导原则下对小柴胡汤的治疗思路的做出调整，原方药物基础上加减药味便有了半夏泻心汤，在《伤寒论》的后期整理时研究半夏泻心汤证后将之归类于痞证。这样一来，半夏泻心汤是由小柴胡汤加减而来的，同属一源，便直接沿用了去滓再煎的煎法。这样既能解决后世医家对该法的争论，也可以证明半夏泻心汤是小柴胡汤的加减方的观点。

2 探讨临床方药随证加减

21 随证加减 临床治疗的疗效往往与医者选方用药的精准有着密切联系，而中医学理论体系素以辨证为核心。如果辨证不清，组方思路、用药再精准也无法取得临床预期的疗效，此则体现了辨证的重要性。因此临床医家临床用药多以“随证加减”为首要指导原则。

“随证加减”并不是意味着随意加减药味，而依然要遵循“主证不变主药不变”的基本方法。以《伤寒论》中的桂枝汤为例加以说明。桂枝汤由桂枝、芍药、甘草、生姜、大枣组成，具有解肌发表调和营卫的功效，主治外感风寒表虚证。在此证的基础上若见“项背几几，反汗出”则加葛根，达升津舒经之效；若肌表不和，痰饮咳喘者，则加厚朴、杏仁，达降逆平喘之效；若因误下而兼见胸满，则去芍药，以解肌散邪。此外随证加减也包括药量、剂型的变化。

22 灵活运用 “随证加减”乃是中医理论体系中浓重的一笔，在临床用药的指导中也有着不可替代的地位。但临床上有很多医者以此为终身奉行之圣，恪守于此，此种想法便不可取了。

《素问・阴阳应象大论》言：“故重阴必阳，重阳必阴”，揭示了阴阳互根，万物消长的原理。遣方用药“随证加减”本身并没有错，以此为指导原则也没有错，但物极必反，若过分拘泥该法而不知灵活变通便有失偏颇。只要把握疾病的病因病机及发生发展过程，有时运用“随症加减”也未尝不可。即善从现象探求本质、灵活善变的思想，此则与“异病同治，同病异治”有异曲同工之妙。而上文中对于小柴胡汤和半夏泻心汤两者关系的论证过程更能体现这一观点，若是仲景一味拘泥于随证加减的原则，那么两种不同的证是不可能采用同样的方的。古人云：不以规矩不能成方圆；但同样有人提出：体无常规，言无常宗，物无常用，景无常取。灵活善辨才是中医辨证施治的核心思想。

3 结语

半夏泻心汤与小柴胡汤同为千古名方，也为后世临床之常用方。通过从伤寒原文、病因病机及运用、方药组成、煎法（去滓再煎）四方面探析两方之间的关系，可初步证实半夏泻心汤确实是小柴胡汤的加减方的观点。深入了解两方之间关系后，在今后的临床中无论是对两方各自单独加减还是合方加减应用都有一定的指导意义。通过论证半夏泻心汤乃小柴胡汤之变方的观点，更能揭示《伤寒论》是一部理论联系实际的辨证论治的经典之作，而仲景本人更是善用从现象中探求本质、灵活变通的组方用药之法，这对临床医者对随证加减的理解和灵活运用有很大的指导意义。

参考文献

[1]李赛美，李宇航。 伤寒论讲义[M]. 北京：人民卫生出版社，2015：177-184.

[2]李冀。 方剂学[M]. 北京：中国中医药出版社，2015：60-68.

[3]戴海东，郑孟林，张正才。 小柴胡汤合半夏泻心汤加减治疗慢性萎缩性胃炎[J]. 浙江中医西结合杂志，2012，20（12）：775.

[4]高海，刘茂祥。半夏泻心汤合小柴胡汤治疗反流性胃炎50例[J].中国民间疗法，2009，17（7）：34.

半导体论文 篇六

本次课程学习半导体三极管的结构、类型符号、工作原理以及特性曲线。教材选用康华光主编，高等教育出版社出版的《电子技术基础》模拟部分（第五版）。模拟电路中一个最重要的内容就是放大电路，而构成放大电路一个最基本、最重要的器件就是半导体三极管。本次课安排在半导体、PN结和二极管之后，使学生具备一定的基础再对三极管的结构、电流放大关系和特性曲线进行学习，同时也为下节课学习三极管的各种放大电路打下基础。因此这部分内容的学习起到承上启下的作用。

2教学目标分析

2.1情感目标

从三极管的应用出发，激发学生专业兴趣及热情，学以致用。

2.2知识目标

理解晶体管内部载流子的运动，掌握三极管的放大条件。掌握三极管的电流放大作用、电流分配关系及其特性曲线。

2.3能力目标

教学过程中体现由表及里、兼顾内因和外因、化繁为简等思想培养学生认识事物的能力。通过实验、分析、总结的教学环节培养学生分析问题和解决问题的能力。

3教学重点、难点分析

教学重点是三极管的结构、电流放大条件及其分配关系、特性曲线。教学难点是三极管内部载流子的运动规律。

4教具和方法

教具采用黑板、粉笔、多媒体幻灯片、多媒体视频以及三极管实物辅助教学情景教学法、实验教学法、引导思考教学法、讲解教学法等多种教学方法。

5教学过程设计

5.1导入新课

通过多媒体播放一段视频引出扩音设备，引发学生对新学习课程的兴趣。然后给学生介绍扩音设备的组成和工作原理。通过一个设问“什么样的器件能够实现这样的功能呢”，引出这堂课的教学内容半导体三极管。为了进一步提高学生的学习兴趣和注意力，同时也扩宽学生的知识面，此处加入关于三极管发明的一些知识。

5.2讲授新课

接着给学生演示一些常用的三极管实物，告诉他们正是这些小小的器件实现了电信号的放大，进一步引发学生的学习兴趣。同时结合课件给学生介绍三极管的封装，以及不同封装分别表示的意义，培养学生理论联系实际的能力。根据认识事物由表及里的规律，认识了三极管的外形，下一步给学生介绍三极管的内部结构。结合多媒体课件介绍三极管的结构及其符号，并与学生一起总结出三极管三区、两结、三极的基本构成。提出问题“：三极管犹如两个反向串联的二极管，能否将两个普通的二极管串联起来组成三极管？”引导学生思考并引出对三极管内部具体结构的学习。将三极管的内部结构比喻为汉堡，通过与汉堡的类比加深学生的印象，并告诉学生三极管的这一结构特点正是它能够进行放大的内部条件。那么，具有这种结构特点的三极管就可以进行放大吗？实际上，三极管进行放大除了结构特点为其放大提供了内部条件外，还必须满足一定的外部条件。接着给学生介绍外部条件，正是认识事物需要同时兼顾内因和外因思想的体现。同时当学生对三极管有一个宏观的认识后，下一步学习三极管的工作原理。首先重点强调三极管放大“发射结正偏，集电结反偏”这一外部条件，以及具体电路中如何保证这一条件实现，加深学生对这一条件的记忆。下面介绍这一节课的重点内容，三极管内部电流的分配和放大关系。为了避免枯燥的公式推导，帮助学生直观的理解和掌握三极管内部电流分配关系，在讲台上演示实际的三极管放大电路，通过改变电位器阻值，测得一系列发射极、集电极和基极电流数据。启发学生观察测得的数据，得出三极管三个电流之间的关系。这样繁琐的推导过程被简单直观的实验所代替，体现认识事物由繁琐到简单的客观规律，而学生通过实验和自己观察总结出的结论更容易理解和记忆。同时引导学生体会三极管内部电流的分配关系IE=IC+IB正是基尔霍夫定律的体现，而IC=βIB正是三极管电流放大作用的体现。通过设问“：为什么会出现这种现象呢？”引起学生的思考。透过现象看事物的本质，这一现象是由三极管内部载流子的运动规律决定的。三极管内部载流子的运动规律是这一节课的难点，可以通过多媒体动画直观地演示载流子运动的复杂过程。对照多媒体动画分发射、复合和收集三个阶段给学生介绍这一过程，同时与学生一起推导三极管运动过程中内部电流之间的关系，得出与实验完全吻合的结果。另外，可以再播放一段三极管内部载流子运动的视频，帮助学生回顾和进一步加深理解这一难点内容。

5.3思考与讨论

设计两个思考题：（1）既然三极管具有两个PN结，可否用两个二极管相连以构成一只三极管？（2）放大电路输出端增加的能量是从哪里来的？让学生展开讨论，通过讨论加强学生积极动脑思考问题能力的培养，也进一步加深对所学知识的理解。

5.4小结

通过提问与学生一起总结本次课的内容，并通过板书加深印象。

6教学反思

（1）课堂中通过一段音乐引出扩音系统进而引出新课程三极管的学习，有效地激发了学生的学习兴趣。（2）用实验的方法代替复杂的公式推导，用更直观的实验数据加强学生对三极管电流分配关系的记忆；（3）用直观动态的多媒体视频演示三极管内部载流子的运动过程加强学生的理解，同时也活跃了课程气氛。（4）教学过程中体现了由表及里，兼顾内因和外因，化繁为简等思想，除了注重学生对所讲课程的学习，更注重学生认识事物能力的培养。

7结论

半导体论文 篇七

关键词：半导体冰箱；冷凝管；散热方式

中图分类号：TM925 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）29-0020-03

半导体冰箱至今未能在更广泛的领域中应用就是因为它较低的能量转化效率，将白白耗费较多的能量。根据我们项目小组的调查，目前市面上的半导体冰箱基本采用强制风冷散热的散热方式，但这种散热效果并不好，一定程度上导致了半导体冰箱制冷效率过低，最低温度过高，箱内温度只能降到低于环境温度10℃～15℃，这并不能真正满足大众的需求。本课题的研究目的就是提高半导体冰箱的制冷效率，研究方案主要是利用冷凝管对半导体冰箱散热方式进行改进，并对其整体结构进行了初步设计、半导体选择和功率计算等，最终实现对半导体冰箱制冷效率的提高。本文将对我们的研究展开论述与分析。

1 散热系统的设计

（1）工质选择：实验测得热管两端温度分别为35℃和30℃，根据公式Tv=（T1+nT2）/（1+n）（其中T1为热源温度，T2为冷源温度）可得工作温度为Tv=（35+4×30）/

5=31（其中n值取4）。通过查表可知氨的适合工作温度为-40℃～60℃，故我们选择氨作为热管工质。

（2）热管内径的确定：

一般情况下，热管的沸腾极限远远大于携带极限，因此，沸腾极限不会成为限制热管传热的控制因素。

综合分析，最终确定每根热管关键参数如表1：

2 理论分析

2.1 保温箱

Pin恒定。忽略降温过程冰箱内部气体压强变化，取：

Pin=1.013×105Pa

考虑到冰箱中摆放的物品在两种散热方式下只改变比热容，故假设冰箱中未放物品，取工作温度t=273K和t=298K下的平均比定压热容。

2.2 半导体制冷片

假设半导体片各处制冷功率相同，并正常工作。

2.3 散热器

近似取300K条件下铝片的导热系数，并假设铝片上各点的温度相同。

由于有风扇作用，假设散热器与外温温度T0的空气直接换热。

2.4 模拟计算

设冰箱内部的温度函数为T（t）。

理论结果分析：由图像可知，两种散热方式下冰箱的最低温分别为0℃和-5℃，由此可计算出正常工作时箱体实际漏热率分别为Q铝片=3.87W和Q热管=4.65W，故冰箱的制冷效率分别为COP铝片=7.74%和COP热管=9.29%，因此理论上冰箱效率提高了？COP=1.55%。

3 实验方案设计

在测定半导体制冷冰箱效率时，我们进行了两个部分的实验测试。

实验一：热管散热与散热片散热性能的定性对比。

实验过程中共使用两个温度传感器：

第一个温度传感器的一端放在半导体制冷片的冷端表面，并加以固定，以测定冷端温度。

第二个传感器放在热管散热器的翅片部分，并加以固定，以测定散热器温度。

首先，我们测定热管的散热性能。先测定室内温度，接好电源及实验设备。接通半导体制冷片。其次，测定普通铝片散热性能。先测定室内温度，接好电源及实验设备。接通半导体制冷片，记录冷热端温度。

综合以上数据，我们用绘图软件做出了热管和铝片条件下的温度变化图像，如图2所示：

实验结论：在相同条件下，热管散热效率高于铝片散热效率。

实际条件下的热管效率对比实验：

我们选用现有的铝片风冷散热半导体冰箱作为对比参照，用无线温度传感器测定在室温条件下铝片风冷散热半导体冰箱内部的温度。

在冰箱的中层放入无线温度传感器，接通冰箱电源，调至制冷档，每隔0.5min记录一次数据，得到120min的温度变化数据。

将相同冰箱的铝片拆下，换成相同大小的热管翅片散热系统，在相同的室温下重复上一步骤实验操作，得出120min热管散热的半导体冰箱制冷温度数据。

对比两组数据，使用制图软件制作出两次条件下的温度曲线如图3所示：

实验结果分析：由图像可知，相同实验条件下，两种散热方式下冰箱的最低温分别为7℃和3℃，由此可计算出正常工作时箱体实际漏热率分别为Q铝片=2.01W和Q热管=

2.63W，故冰箱的制冷效率分别为COP铝片=4.02%和COP热管=

5.26%，因此冰箱效率实际上提高了？COP=1.14%。对比理论结果，铝片和热管两种散热方式下冰箱达到最低温度都应该在50min左右，最低温度分别是0℃和-5℃。虽然实际实验并没有达到这种效果，但是实际提高的效率？COP却很接近，经过误差分析，实验结果在误差允许范围内。造成误差的原因主要有理论分析时做了一些合理假设和环境条件变化，实验材料实际上没有达到理想的性能。不过，这种误差并不影响我们的实验结论。在外界环境近似相同的情况下，采用相同的制冷片、制冷功率，保温设施进行实验，尽可能排除无关变量影响。从图像中可以看出，在将散热方式由铝片散热改为热管散热之后，冰箱的制冷速率和制冷能力均得到明显提升。对图像部分区域进行数据拟合可知，在10min之内，两种散热方式并无明显差距；但在10～20min之间，采用热管制冷可以将制冷效率提高一倍以上；对于稳定温度，热管制冷比普遍采用的铝片制冷在相同条件下低大约3℃，从而从一定程度上改善了半导体冰箱制冷能力方面的缺陷，大大增强半导体制冷冰箱的实

用性。

实验结论：在实际情况下，使用热管制冷的半导体冰箱制冷效率大于使用铝片制冷的半导体冰箱。

4 结语

本文采用了理论计算与实际实验相结合的方式，完成了基于半导体制冷的冰箱制冷效率提高的研究。其中创新性地采用了用热管散热代替散热片散热，解决了目前市面上车载半导体冰箱的难题。在设计过程中所进行的两种散热方式对比实验以及设计完成后进行的冰箱模型对比试验有说服力地证明了以我们创意方式制造的冰箱的散热和制冷效果将优于市面上的同类冰箱。该种类型产品投放市场后，必将受到大部分车市和消费者的青睐，为企业创造可观经济收益，并很好地符合了国家对于创新产品节能高效的期望，有利于受到政策的正影响。与此同时，这次对于车载冰箱制冷效率提高的研究，有利于打开研究者的眼界思路，对于日后同类研究具有很高的借鉴及参考价值。

参考文献

[1] 潘佳。汽车中半导体制冷的应用展望[J].中国科技信

息，2009，（24）：118-119.

[2] 程尚模，陶罗邑，魏秉武。空气横掠铸铁椭圆矩形翅

片的对流放热物性研究[J].工程热物理学报，1991，

6（3）：272-274.

[3] 高玲，罗勇。半导体冷藏箱传热分析及温度场模拟

[J].冷藏技术，2005，9（3）：38-40.

[4] 周永安，欧林林。半导体制冷冰箱的研究[J].真空与

低温，2001，12（4）：229-232.

[5] 赵小强。半导体制冷技术及其在电冰箱中的应用[J].

甘肃科技，2010，10（19）：79-81.

[6] 闫朝华，潘灯海。半导体制冷应用在电冰箱上的研究

[J].家电科技，2002，（12）：64-66.

[7] 梁雪，张永恒。便携式车载冰箱设计[J].甘肃科技，

2011，11（22）：32-34.

半导体论文 篇八

关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体

1半导体材料的战略地位

上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。

2几种主要半导体材料的发展现状与趋势

2.1硅材料

从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（IC‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。

从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI材料，包括智能剥离（Smartcut）和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。

理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3N4等来替代SiO2），低K介电互连材料，用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。

2.2GaAs和InP单晶材料

GaAs和InP与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。

目前，世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨，其中以低位错密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生长的2－3英寸的导电GaAs衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4，6和8英寸）的SI－GaAs发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的SI－GaAs集成电路生产线。InP具有比GaAs更优越的高频性能，发展的速度更快，但研制直径3英寸以上大直径的InP单晶的关键技术尚未完全突破，价格居高不下。

GaAs和InP单晶的发展趋势是：

（1）。增大晶体直径，目前4英寸的SI－GaAs已用于生产，预计本世纪初的头几年直径为6英寸的SI－GaAs也将投入工业应用。

（2）。提高材料的电学和光学微区均匀性。

（3）。降低单晶的缺陷密度，特别是位错。

（4）。GaAs和InP单晶的VGF生长技术发展很快，很有可能成为主流技术。

2.3半导体超晶格、量子阱材料

半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（MBE，MOCVD）的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。

（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。

GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管（HEMT），赝配高电子迁移率晶体管（P－HEMT）器件最好水平已达fmax=600GHz，输出功率58mW，功率增益6.4db；双异质结双极晶体管（HBT）的最高频率fmax也已高达500GHz，HEMT逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前，研制高质量的1.5μm分布反馈（DFB）激光器和电吸收（EA）调制器单片集成InP基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键，在实验室西门子公司已完成了80×40Gbps传输40km的实验。另外，用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。

虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件，但由于其有源区极薄（～0.01μm）端面光电灾变损伤，大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。我国早在1999年，就研制成功980nmInGaAs带间量子级联激光器，输出功率达5W以上；2000年初，法国汤姆逊公司又报道了单个激光器准连续输出功率超过10瓦好结果。最近，我国的科研工作者又提出并开展了多有源区纵向光耦合垂直腔面发射激光器研究，这是一种具有高增益、极低阈值、高功率和高光束质量的新型激光器，在未来光通信、光互联与光电信息处理方面有着良好的应用前景。

为克服PN结半导体激光器的能隙对激光器波长范围的限制，1994年美国贝尔实验室发明了基于量子阱内子带跃迁和阱间共振隧穿的量子级联激光器，突破了半导体能隙对波长的限制。自从1994年InGaAs／InAIAs／InP量子级联激光器（QCLs）发明以来，Bell实验室等的科学家，在过去的7年多的时间里，QCLs在向大功率、高温和单膜工作等研究方面取得了显着的进展。2001年瑞士Neuchatel大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区结构使波长为9.1μm的QCLs的工作温度高达312K，连续输出功率3mW.量子级联激光器的工作波长已覆盖近红外到远红外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光谱、超高灵敏气体传感器、高速调制器和无线光学连接等方面显示出重要的应用前景。中科院上海微系统和信息技术研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子级联激光器；中科院半导体研究所于2000年又研制成功3.7μm室温准连续应变补偿量子级联激光器，使我国成为能研制这类高质量激光器材料为数不多的几个国家之一。

目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向，正从直径3英寸向4英寸过渡；生产型的MBE和M0CVD设备已研制成功并投入使用，每台年生产能力可高达3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英国卡迪夫的MOCVD中心，法国的PicogigaMBE基地，美国的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有这种外延材料出售。生产型MBE和MOCVD设备的成熟与应用，必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。

（2）硅基应变异质结构材料。

硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙，如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究，但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料（纳米Si／SiO2），硅基SiGeC体系的Si1－yCy/Si1－xGex低维结构，Ge／Si量子点和量子点超晶格材料，Si／SiC量子点材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道，使人们看到了一线希望。

另一方面，GeSi／Si应变层超晶格材料，因其在新一代移动通信上的重要应用前景，而成为目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止频率已达200GHz，HBT最高振荡频率为160GHz，噪音在10GHz下为0.9db，其性能可与GaAs器件相媲美。

尽管GaAs／Si和InP／Si是实现光电子集成理想的材料体系，但由于晶格失配和热膨胀系数等不同造成的高密度失配位错而导致器件性能退化和失效，防碍着它的使用化。最近，Motolora等公司宣称，他们在12英寸的硅衬底上，用钛酸锶作协变层（柔性层），成功的生长了器件级的GaAs外延薄膜，取得了突破性的进展。

2.4一维量子线、零维量子点半导体微结构材料

基于量子尺寸效应、量子干涉效应，量子隧穿效应和库仑阻效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种人工构造（通过能带工程实施）的新型半导体材料，是新一代微电子、光电子器件和电路的基础。它的发展与应用，极有可能触发新的技术革命。

目前低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP，InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。俄罗斯约飞技术物理所MBE小组，柏林的俄德联合研制小组和中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子点激光器，工作波长lμm左右，单管室温连续输出功率高达3.6～4W.特别应当指出的是我国上述的MBE小组，2001年通过在高功率量子点激光器的有源区材料结构中引入应力缓解层，抑制了缺陷和位错的产生，提高了量子点激光器的工作寿命，室温下连续输出功率为1W时工作寿命超过5000小时，这是大功率激光器的一个关键参数，至今未见国外报道。

-

半导体材料研究的新进展

在单电子晶体管和单电子存贮器及其电路的研制方面也获得了重大进展，1994年日本NTT就研制成功沟道长度为30nm纳米单电子晶体管，并在150K观察到栅控源－漏电流振荡；1997年美国又报道了可在室温工作的单电子开关器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工艺技术实现了128Mb的单电子存贮器原型样机的制造，这是在单电子器件在高密度存贮电路的应用方面迈出的关键一步。目前，基于量子点的自适应网络计算机，单光子源和应用于量子计算的量子比特的构建等方面的研究也正在进行中。

与半导体超晶格和量子点结构的生长制备相比，高度有序的半导体量子线的制备技术难度较大。中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组，在继利用MBE技术和SK生长模式，成功地制备了高空间有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子线和量子线超晶格结构的基础上，对InAs／InAlAs量子线超晶格的空间自对准（垂直或斜对准）的物理起因和生长控制进行了研究，取得了较大进展。

王中林教授领导的乔治亚理工大学的材料科学与工程系和化学与生物化学系的研究小组，基于无催化剂、控制生长条件的氧化物粉末的热蒸发技术，成功地合成了诸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半导体氧化物纳米带，它们与具有圆柱对称截面的中空纳米管或纳米线不同，这些原生的纳米带呈现出高纯、结构均匀和单晶体，几乎无缺陷和位错；纳米线呈矩形截面，典型的宽度为20－300nm，宽厚比为5－10，长度可达数毫米。这种半导体氧化物纳米带是一个理想的材料体系，可以用来研究载流子维度受限的输运现象和基于它的功能器件制造。香港城市大学李述汤教授和瑞典隆德大学固体物理系纳米中心的LarsSamuelson教授领导的小组，分别在SiO2／Si和InAs／InP半导体量子线超晶格结构的生长制各方面也取得了重要进展。

低维半导体结构制备的方法很多，主要有：微结构材料生长和精细加工工艺相结合的方法，应变自组装量子线、量子点材料生长技术，图形化衬底和不同取向晶面选择生长技术，单原子操纵和加工技术，纳米结构的辐照制备技术，及其在沸石的笼子中、纳米碳管和溶液中等通过物理或化学方法制备量子点和量子线的技术等。目前发展的主要趋势是寻找原子级无损伤加工方法和纳米结构的应变自组装可控生长技术，以求获得大小、形状均匀、密度可控的无缺陷纳米结构。

2.5宽带隙半导体材料

宽带隙半导体材主要指的是金刚石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶体等，特别是SiC、GaN和金刚石薄膜等材料，因具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点，成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料；在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。另外，III族氮化物也是很好的光电子材料，在蓝、绿光发光二极管（LED）和紫、蓝、绿光激光器（LD）以及紫外探测器等应用方面也显示了广泛的应用前景。随着1993年GaN材料的P型掺杂突破，GaN基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点。目前，GaN基蓝绿光发光二极管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大输出功率为0.5W.在微电子器件研制方面，GaN基FET的最高工作频率（fmax）已达140GHz，fT=67GHz，跨导为260ms／mm；HEMT器件也相继问世，发展很快。此外，256×256GaN基紫外光电焦平面阵列探测器也已研制成功。特别值得提出的是，日本Sumitomo电子工业有限公司2000年宣称，他们采用热力学方法已研制成功2英寸GaN单晶材料，这将有力的推动蓝光激光器和GaN基电子器件的发展。另外，近年来具有反常带隙弯曲的窄禁带InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重视，这是因为它们在长波长光通信用高T0光源和太阳能电池等方面显示了重要应用前景。

以Cree公司为代表的体SiC单晶的研制已取得突破性进展，2英寸的4H和6HSiC单晶与外延片，以及3英寸的4HSiC单晶己有商品出售；以SiC为GaN基材料衬低的蓝绿光LED业已上市，并参于与以蓝宝石为衬低的GaN基发光器件的竟争。其他SiC相关高温器件的研制也取得了长足的进步。目前存在的主要问题是材料中的缺陷密度高，且价格昂贵。

II－VI族兰绿光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美国3M公司成功地解决了II－VI族的P型掺杂难点而得到迅速发展。1991年3M公司利用MBE技术率先宣布了电注入（Zn，Cd）Se／ZnSe兰光激光器在77K（495nm）脉冲输出功率100mW的消息，开始了II－VI族兰绿光半导体激光（材料）器件研制的高潮。经过多年的努力，目前ZnSe基II－VI族兰绿光激光器的寿命虽已超过1000小时，但离使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速发展和应用，使II－VI族兰绿光材料研制步伐有所变缓。提高有源区材料的完整性，特别是要降低由非化学配比导致的点缺陷密度和进一步降低失配位错和解决欧姆接触等问题，仍是该材料体系走向实用化前必须要解决的问题。

宽带隙半导体异质结构材料往往也是典型的大失配异质结构材料，所谓大失配异质结构材料是指晶格常数、热膨胀系数或晶体的对称性等物理参数有较大差异的材料体系，如GaN／蓝宝石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引发界面处大量位错和缺陷的产生，极大地影响着微结构材料的光电性能及其器件应用。如何避免和消除这一负面影响，是目前材料制备中的一个迫切要解决的关键科学问题。这个问题的解泱，必将大大地拓宽材料的可选择余地，开辟新的应用领域。

目前，除SiC单晶衬低材料，GaN基蓝光LED材料和器件已有商品出售外，大多数高温半导体材料仍处在实验室研制阶段，不少影响这类材料发展的关键问题，如GaN衬底，ZnO单晶簿膜制备，P型掺杂和欧姆电极接触，单晶金刚石薄膜生长与N型掺杂，II－VI族材料的退化机理等仍是制约这些材料实用化的关键问题，国内外虽已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。

3光子晶体

光子晶体是一种人工微结构材料，介电常数周期的被调制在与工作波长相比拟的尺度，来自结构单元的散射波的多重干涉形成一个光子带隙，与半导体材料的电子能隙相似，并可用类似于固态晶体中的能带论来描述三维周期介电结构中光波的传播，相应光子晶体光带隙（禁带）能量的光波模式在其中的传播是被禁止的。如果光子晶体的周期性被破坏，那么在禁带中也会引入所谓的“施主”和“受主”模，光子态密度随光子晶体维度降低而量子化。如三维受限的“受主”掺杂的光子晶体有希望制成非常高Q值的单模微腔，从而为研制高质量微腔激光器开辟新的途径。光子晶体的制备方法主要有：聚焦离子束（FIB）结合脉冲激光蒸发方法，即先用脉冲激光蒸发制备如Ag/MnO多层膜，再用FIB注入隔离形成一维或二维平面阵列光子晶体；基于功能粒子（磁性纳米颗粒Fe2O3，发光纳米颗粒CdS和介电纳米颗粒TiO2）和共轭高分子的自组装方法，可形成适用于可光范围的三维纳米颗粒光子晶体；二维多空硅也可制作成一个理想的3－5μm和1.5μm光子带隙材料等。目前，二维光子晶体制造已取得很大进展，但三维光子晶体的研究，仍是一个具有挑战性的课题。最近，Campbell等人提出了全息光栅光刻的方法来制造三维光子晶体，取得了进展。

4量子比特构建与材料

随着微电子技术的发展，计算机芯片集成度不断增高，器件尺寸越来越小（nm尺度）并最终将受到器件工作原理和工艺技术限制，而无法满足人类对更大信息量的需求。为此，发展基于全新原理和结构的功能强大的计算机是21世纪人类面临的巨大挑战之一。1994年Shor基于量子态叠加性提出的量子并行算法并证明可轻而易举地破译目前广泛使用的公开密钥Rivest，Shamir和Adlman（RSA）体系，引起了人们的广泛重视。

所谓量子计算机是应用量子力学原理进行计的装置，理论上讲它比传统计算机有更快的运算速度，更大信息传递量和更高信息安全保障，有可能超越目前计算机理想极限。实现量子比特构造和量子计算机的设想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一个实现大规模量子计算的方案。其核心是利用硅纳米电子器件中磷施主核自旋进行信息编码，通过外加电场控制核自旋间相互作用实现其逻辑运算，自旋测量是由自旋极化电子电流来完成，计算机要工作在mK的低温下。

这种量子计算机的最终实现依赖于与硅平面工艺兼容的硅纳米电子技术的发展。除此之外，为了避免杂质对磷核自旋的干扰，必需使用高纯（无杂质）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅单晶；减小SiO2绝缘层的无序涨落以及如何在硅里掺入规则的磷原子阵列等是实现量子计算的关键。量子态在传输，处理和存储过程中可能因环境的耦合（干扰），而从量子叠加态演化成经典的混合态，即所谓失去相干，特别是在大规模计算中能否始终保持量子态间的相干是量子计算机走向实用化前所必需克服的难题。

5发展我国半导体材料的几点建议

鉴于我国目前的工业基础，国力和半导体材料的发展水平，提出以下发展建议供参考。

5.1硅单晶和外延材料硅材料作为微电子技术的主导地位

至少到本世纪中叶都不会改变，至今国内各大集成电路制造厂家所需的硅片基本上是依赖进口。目前国内虽已可拉制8英寸的硅单晶和小批量生产6英寸的硅外延片，然而都未形成稳定的批量生产能力，更谈不上规模生产。建议国家集中人力和财力，首先开展8英寸硅单晶实用化和6英寸硅外延片研究开发，在“十五”的后期，争取做到8英寸集成电路生产线用硅单晶材料的国产化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我国应有8～12英寸硅单晶、片材和8英寸硅外延片的规模生产能力；更大直径的硅单晶、片材和外延片也应及时布点研制。另外，硅多晶材料生产基地及其相配套的高纯石英、气体和化学试剂等也必需同时给以重视，只有这样，才能逐步改观我国微电子技术的落后局面，进入世界发达国家之林。

5.2GaAs及其有关化合物半导体单晶材料发展建议

GaAs、InP等单晶材料同国外的差距主要表现在拉晶和晶片加工设备落后，没有形成生产能力。相信在国家各部委的统一组织、领导下，并争取企业介入，建立我国自己的研究、开发和生产联合体，取各家之长，分工协作，到2010年赶上世界先进水平是可能的。要达到上述目的，到“十五”末应形成以4英寸单晶为主2－3吨／年的SI－GaAs和3－5吨／年掺杂GaAs、InP单晶和开盒就用晶片的生产能力，以满足我国不断发展的微电子和光电子工业的需术。到2010年，应当实现4英寸GaAs生产线的国产化，并具有满足6英寸线的供片能力。

5.3发展超晶格、量子阱和一维、零维半导体微结构材料的建议

（1）超晶格、量子阱材料从目前我国国力和我们已有的基础出发，应以三基色（超高亮度红、绿和蓝光）材料和光通信材料为主攻方向，并兼顾新一代微电子器件和电路的需求，加强MBE和MOCVD两个基地的建设，引进必要的适合批量生产的工业型MBE和MOCVD设备并着重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基蓝绿光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料体系的实用化研究是当务之急，争取在“十五”末，能满足国内2、3和4英寸GaAs生产线所需要的异质结材料。到2010年，每年能具备至少100万平方英寸MBE和MOCVD微电子和光电子微结构材料的生产能力。达到本世纪初的国际水平。

宽带隙高温半导体材料如SiC，GaN基微电子材料和单晶金刚石薄膜以及ZnO等材料也应择优布点，分别做好研究与开发工作。

（2）一维和零维半导体材料的发展设想。基于低维半导体微结构材料的固态纳米量子器件，目前虽然仍处在预研阶段，但极其重要，极有可能触发微电子、光电子技术新的革命。低维量子器件的制造依赖于低维结构材料生长和纳米加工技术的进步，而纳米结构材料的质量又很大程度上取决于生长和制备技术的水平。因而，集中人力、物力建设我国自己的纳米科学与技术研究发展中心就成为了成败的关键。具体目标是，“十五”末，在半导体量子线、量子点材料制备，量子器件研制和系统集成等若干个重要研究方向接近当时的国际先进水平；2010年在有实用化前景的量子点激光器，量子共振隧穿器件和单电子器件及其集成等研发方面，达到国际先进水平，并在国际该领域占有一席之地。可以预料，它的实施必将极大地增强我国的经济和国防实力。

读书破万卷下笔如有神，以上就是差异网为大家带来的8篇《半导体论文》，希望对您的写作有所帮助，更多范文样本、模板格式尽在差异网。