晶片、微电子与技术升级

人类社会正处在世纪之交的转变年代．２０世纪是科学技术突飞猛进的１００年，原子能、半导体、激光和电子计算机成为２０世纪的四大发明创造．可以看出，后三大发明是紧密相关的．激光器可以有气体激光器、半导体激光器和其他固体激光器等．其中半导体激光器是用半导体材料制作的．而组装电子计算机的芯片也是半导体集成电路．所以，可以说激光和电子计算机都是以半导体材料作为基础的．计算机和激光技术都是信息技术的重要支撑技术．因此，半导体材料技术在信息技术，以至于整个高技术领域有着举足轻重的作用．可以说半导体技术是人类进入…     

液晶

液晶是１８８８年奥地利植物学家莱尼茨尔在合成胆醇脂时发现的：实验物质加热到１４５℃晶体开始熔解并逐渐变成乳白色粘稠状液体,温度达到１７８．５℃时粘稠状液体变清而成为各向同性的液体．该物质处于１４５－１７８．５℃之间的粘稠状态时具有双折射现象,这就是液晶．２０世纪６０年代以后液晶研究篷勃发展起来．７０年代法国物理学家德然纳成功地建立了液晶的宏观相变理论并提出了液晶与超导体和超流体的相似性,使液晶成为一门独立的学科．德然纳因此项成就获得１９９１年诺贝尔物理奖．我国从７０年代开始液晶的研究和开发工作,…     

试论20世纪物理科学思想的进化

 众所周知,２０世纪物理学取得了突飞猛进的发展和极其辉煌的成就,可谓是物理学史上伟大的革命性的变革时期．引起这场变革的最深层、最本质的内涵,主要包括如下１０个方面的内容．一、由确定性到不确定性１７世纪尤其是１８世纪以来,由于牛顿力学的节节胜利,人们由此而构造了一个全封闭的“时钟式”或“发动机”模型式的物理世界．其中所有的事物不论是在宇观、宏观层次上还是在微观层次上,都精确地、有规律地运动着．以致于在长达３个世纪之久,人们普遍认为物理科学的使命就是提供确定性的知识,并且实际上也正是这样．２０世纪以来,统计规律和概率随机性、不确定性思想,在物理学所有学科领域均得到了深化和发展．     

工科物理计算机辅助教学课件研制与应用分析

１引言进入２０世纪９０年代以来,人类正进入信息化社会,以计算机技术为核心的信息技术在科学技术和社会生活中起着越来越重要的作用,正在改变着整个社会的生产方式、生活方式和学习方式．信息技术在教育领域中的应用,对教学思想、教学模式、教学内容和教学方法等方面带来了巨大的冲击和改革的机遇．到目前为止,以计算机技术为核心的信息技术在教育领域中的主要应用是计算机辅助教学（ＣＡＩ）．８０年代初期,国内个别高校虽已将ＣＡＩ引入教学,并逐渐积累了经验,但就多数高校而言,采用ＣＡＩ则是８０年代中期开始起步．１９８６年…     

神经回路计算机

 制造计算机所采用的元件在发展和更新,人们依据制造计算机所采用的元件不同,将计算机划分为不同的代。从采用电子管元件制造的计算机到利用超大规模集成电路(VLSI)设计的计算机,计算机历经了几代发展。     

世纪之交的物理学

世纪之交的物理学本文是作者为北京大学“物理学丛书”所写的序言２０世纪即将过去．物理学的革命，这场革命推动的整个自然科学和应用技术的伟大变革，以及这些变革对人类社会的影响，将作为这个世纪的一个重要标志而载入史册．这段令人神往的历史，给正处在世纪之交...     

基尔比（Kilby，Jack S，1923-2005）英国物理学家（Physicist，England）

电子学的进一步发展是集成电路的发明，它开辟了微电子学时代。所谓集成电路，就是把多个晶体管和电阻、电容等元件做在同一半导体芯片上，互相连接，每块：占片实现一个单元电路的功能。集成电路的发明者是美国德州仪器公司的基尔比等。1958年夏，基尔比在一块硅片上集成了一个相移振荡器。基尔比选择在绝缘材料上沉积金为连接各元件的导线。由于发明集成电路，他被授予2000年诺贝尔物理奖的三分之一。     

新世纪的绿色环保能源

 我们伴随着日益严重的世界性能源短缺和环境污染走进了２１世纪。原油价格不断上涨的浪潮还在升温,而地球上的化石燃料如石油、煤炭等这些不可再生能源的储量在快速减少。那么,寻找无污染且可持续发展的绿色环保能源来取代化石燃料已是人类的共同课题之一。按照我国的２１世纪发展计划,即到２０５０年进入中等发达国家的行列,那么,我国那时的年人均ＧＤＰ要达到５０００至６０００美元（美国、日本２０世纪８０年代的水平）。设想那时的单位产值能耗可降至０．４１吨标准煤／千美元ＧＤＰ,可以推算出２０５０年一次能源总需求量约为３４．４亿吨标准煤,按１６亿人口计算,人均约为２．１５吨标准煤。     

大规模集成电路和短沟道效应

自从1960年仙童公司首次宣布制成单块集成电路以来,集成电路技术得到了迅速发展.集成度由最初的每片十几个元件发展到现在的每片数百万元件以上,如图1(a)所示,1975年前集成度平均每年翻一番,1975年后逐步下降为每两年翻一番,同时出现了超大规模集成电路(>10万元件/片).随集成度的增加,单个元件的尺寸必然不断减小,最细线宽也由最初几+μm下降到1μm,如图1(b)所示,平均每年下降13%.实验室现在最细线宽可做到20-30nm,集成电路的价格也逐年下降,如图2所示,存贮器每位价格平均每两年下降50%.七十年代中期1K存贮器每位约1美分,现在256K存贮器价…     

开拓人类能源新时代的核裂变能

 能源是人类社会繁荣和发展的象征。几千年来,人类为了生存和发展不断地向大自然探求和索取能源。１９世纪电力出现后,极大地提高了社会生产率,从根本上改变了人类社会面貌。进入２０世纪５０年代后,石油和天然气的消耗量超过煤炭,二者成为世界的主要能源,大大促进了世界经济的繁荣和发展,然而石化能源是一次性能源,它的储量极其有限,地球上现储的石化能源充其量也只能供人类使用２００多年的时间;另一方面石化能源的使用,特别是２０世纪５０年代以来掠夺性的开采和使用使人类的生存环境遭到严重破坏,并且正在不断地趋向恶化。于是寻求代替石化能源的能源就成为当今世界各国普遍关注的一个问题,它是人类社会可持续发展的一个战略问题。     

90年代美国光学技术的发展趋势—光学仪器和光学制造技术

<正> 美国光学界认为光学和激光技术目前正处于成熟时期,就象电子技术在40年代末和50年代初那样,目前大多数光学系统是由分离的零件构成,有较大的体积,激光器的基础是真空管技术。90年代及以后,光学技术发展会走晶体管和集成电路改革电子技术道路。最终显微集成光学线路将代替大部分离元件的系统,到那时光学产品有可能象现在的半导体电子产品     

集成电路对硅材料的要求

半导体硅材料(以下简称“硅或“硅材料”)与集成电路的关系十分密切.硅材料的诞生比集成电路要早,但集成电路的出现使硅在半导休材料中占压倒优势.根据1982年的统计,在半导体器件市场中,硅占98%[1].而集成电路约占整个半导体器件的80%左右.集成电路推动着硅材料工业的发展,使硅材料产量大增,生产技术日益提高,设备日益大型化和自动化.另一方面,硅材料质量的提高和成本的下降又为集成电路的集成度和成品率的提高以及应用的普及创造了条件.这个相互促进的发展过程正在继续.这为硅材料和集成电路的发展创造了有利的条件,也为微电子学、材料科学…     

风力发电前景广阔

 被称为“蓝天白煤”的风力资源,是一种取之不尽,又不会产生任何污染的可再生能源．人类早在远古时代便开始利用风力,但直到１９世纪末丹麦才建成全球第一个风力发电装置．由于风力发电与火电、核电、水电等其他发电方式相比有诸多优点,所以,本世纪８０年代以来,世界风电装机容量迅猛增长．１９８１年为１５兆瓦,１９９２年已达２６５２兆瓦,１３％的年增长率使风力发电成为世界上增长最快的能源之一,目前仍保持着快速发展的势头．１９９９年１０月５日,欧洲风能协会在布鲁塞尔发表了一项国际能源研究报告．报告称,风力发电到２０２０年可提供世界电力需求的１０％,创造１７０万个就业机会.     

光的波动学说的有序发展

 光的世界,五彩缤纷。人类对光的认识经历了由现象到本质、由简单到复杂、由个别知识积累到形成光学知识结构等一系列循序渐进、螺旋上升的过程。不同时代,光学形成不同发展时期和知识结构,随着科学技术的发展,光学知识结构不断更新和完善,人类对光的认识也不断变化。本文对光的波动说的发生、发展和完善作一初步讨论。     

从费恩曼最后的日子谈科学家的良心和责任感

 20世纪后50年,由于量子力学的广泛应用,计算机技术飞速的发展以及人类对生命科学的认识等一系列在基础科学方面的重大突破,科学和技术达到了有史以来不能梦想的成就。整个人类都无可置疑地受益于技术发展带来的高水平物质文明。有人预言,21世纪40年代会产生知识大爆炸,我们的科学技术水平甚至会在这些年中以几何级数迅猛发展。做为21世纪的人,也许我们不会再为癌症,飓风,泥石流或缺少电子设备而苦恼,充分享用科学家和工程师为我们创造的新世界。     

工科物理教学改革的回顾和展望

工科物理教学的改革已开展了将近十年,现在即将迈入新的世纪,有必要对这些年教改的情况作一回顾以总结经验展望未来．１ 工科院校物理教学的基本情况 全国有工科院校２００余所,物理教师近３０００人．课程设有：大学物理：１２０～１４０学时;物理实验：４０～８０学时,有的学校还有后续选修课程． ８０年代末工科物理教学存在的主要问题：内容陈旧,体系僵化,方法欠佳,手段落后． 内容陈旧 以经典物理为主,近代物理的基础十分薄弱． 基本上没有２０世纪３０年代以后物理学的新进展、新成果． 物理学与高新技术的联系很少反映．有…     

《信息光子学物理》书评

国内外很多科学家指出，20世纪90年代后期，人类进入了“信息时代”．其主要的技术支撑是微电子与计算机技术、激光器与光通信技术，它们把信息的传输能力、处理能力以及存储与显示能力提高了数千倍到数万倍．进入21世纪，人类对信息的传输速率、存储容量、处理与显示能力均提出了更高的要求，已经开始用太比特（Tb）或太比特每秒（Tb／s）来量度．要实现这一技术突破，唯有光学、光子学能够担当此使命．所以科学家把20世纪称为电子时代，而21世纪称为光子时代，“可以肯定，光子与电子将携手合作，和谐共建绚丽灿烂的21世纪”．     

实证科学方法——物理方法之精萃

“实证”（positive）一词。来源于拉丁文，有“肯定”、“明确”和“确定”等含意．16世纪以来，自然科学摆脱神权统治走上独立发展道路，这个时期的科学强调“起于经验、迄于经验”，要求知识的“肯定性”、“明确性”、“确实性”，与中世纪经院哲学空洞、繁难、甚至荒诞的“思辩”与“说教”形成鲜明对比．因此，有人把这个时期的自然科学称为经验科学或实证科学．而伴随着这种实证科学产生与成长的方法。则称为实证科学方法．     

工业CT技术及其NDT应用

ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）,即计算机层析成像技术或计算机断层扫描技术,是一种高新技术．它是物理学和计算机科学的发展产物,或者说,它是核物理学与现代图像理论相结合而产生的一门边缘学科．ＣＴ技术最引人注目的应用是在医学临床诊断领域,被人们称作医用ＣＴ（ＭＣＴ）,用于对人体的病灶作断层扫描,尔后以图像方式分析和确定病状．对此,医用ＣＴ已是家喻户晓,成为临床医学诊断不可或缺最为有效的手段．如今,医用ＣＴ已发展到了第五代,即超高速动态三维ＣＴ．因此,ＣＴ技术被公认为是２０世纪后期最伟大…     

汽车空调模拟计算

汽车空调模拟计算张克忠，韩礼钟，朱明善（清华大学热能工程系北京１０００８４）关键词：计算机模型，汽车空调一、引言目前全球大约有２亿６千万辆汽车装有汽车空调系统，年消耗ＣＦＣ－１２达１０．２万吨，约占ＣＦＣ－１２总产量的４０％。欧美等发达国家１９９４年...