低维半导体结构材料及其器件应用研究进展

Study on Low Dimensional Semiconductor Structure Materials and Device Applications

人们预测 ,到 2 0 1 0年 ,以硅材料为核心的当代微电子技术的CMOS逻辑电路图形尺寸将达到 0 .0 5微米或更小。到达这个尺寸后 ,一系列来自器件工作原理和工艺技术自身的物理限制以及制造成本大幅度提高等将成为难以克服的问题。从某种意义上说 ,这就是硅微电子技术的“极限”。为迎接硅微电子技术的“极限”的挑战 ,满足人类社会不断增长的对更大信息量的需求 ,近年来 ,基于低维半导体结构材料的量子力学效应 (如 :量子尺寸效应、量子隧穿、量子相干、库仑阻塞和非线性光学效应等 )的固态纳米电子、光电子器件与电路和基于单分子及大分子结构所特有性质的分子电子学受到了广泛的重视。它们的研究与发展极有可能触发新的革命 ,应当给于充分的重视。本文第一部分将简单介绍低维半导体结构材料的定义、性质及其在未来信息技术中的地位 ;第二、三部分分别讨论低维半导体结构的制备方法与评价技术 ;第四部分对近年来低维半导体结构材料和基于它的固态量子器件研制所取得的进展、存在的问题和发展的趋势作扼要的综述 ;最后 ,结合国情和我国在该领域的研究现状 。

Low dimensional semiconductor materials such as quantum wells,quantum wires and quantum dots have been attracted much attention during the qast decade because of their potentially important for nano electronic and nano optoelectronic device and integrated circuit applications. Research and development of this area may eventully breakthrough the limitation of silicon related modern microelectronic technology in near future.In this article the basic fabrication and evaluation techniques for low dimensional materials will be briefly introduced first. Then the present status and future prospects of low dimensional structures and related quantum devices are reviewed in detail. Finally the suggestion of strategy for developing nanometerscience and technology in China is proposed.