半导体学术论文

《半导体学报》是中国电子学会和中国科学院半导体研究所主办的学术刊物。它报道半导体物理学、半导体科学技术和相关科学技术领域内最新的科研成果和技术进展，内容包括半导体超晶格和微结构物理，半导体材料物理，包括量子点和量子线等材料在内的新型半导体材料的生长及性质测试，半导体器件物理，新型半导体器件，集成电路的CAD设计和研制，新工艺，半导体光电子器件和光电集成，与半导体器件相关的薄膜生长工艺，性质和应用等等。本刊与物理类期刊和电子类期刊不同，是以半导体和相关材料为中心的，从物理，材料，器件到应用的，从研究到技术开发的，跨越物理和信息两个学科的综合性学术刊物。《半导体学报》发表中、英文稿件。《半导体学报》被世界四大检索系统（美国工程索引(EI)，化学文摘(CA)，英国科学文摘(SA)，俄罗斯文摘杂志(РЖ)）收录。《半导体学报》1980年创刊。现为月刊，每期190页左右，国内外公开发行。每期均有英文目次，每篇中文论文均有英文摘要。《半导体学报》主编为王守武院士。国内定价为35元。主要读者对象是从事半导体科学研究、技术开发、生产及相关学科的科技人员、管理人员和大专院校的师生。国内读者可直接到全国各地邮局订阅。

论文一般应有摘要，有些为了国际交流，还有外文（多用英文）摘要。它是论文内容不加注释和评论的简短陈述。其他用是不阅读论文全文即能获得必要的信息。摘要应包含以下内容：①从事这一研究的目的和重要性；②研究的主要内容，指明完成了哪些工作；③获得的基本结论和研究成果，突出论文的新见解；④结论或结果的意义。论文摘要虽然要反映以上内容，但文字必须十分简炼，内容亦需充分概括，篇幅大小一般限制其字数不超过论文字数的5%。例如，对于6000字的一篇论文，其摘要一般不超出300字。论文摘要不要列举例证，不讲研究过程，不用图表，不给化学结构式，也不要作自我评价。[示例]论文题目：天体对地球重力加速度的影响论文摘要：地球重力加速度是一个极其重要的物理量，随着对重力加速度测量精度要求的日益提高，必须考虑天体对地球重力加速度的影响。本文介绍了天体（包含日、月及太阳系行星）对地球重力加速度影响的基本概念，推导了影响的计算公式，并经过误差分析，证明此公式的相对误差小于1×10-9，完全可满足现代精密重力加速度测量的要求。撰写论文摘要的常见毛病，一是照搬论文正文中的小标题（目录）或论文结论部分的文字；二是内容不浓缩、不概括，文字篇幅过长。[示例]论文题目：集成电路热模拟模型和算法论文提要：众所周知，半导体器件的各种特性参数都是温度的灵敏函数学[诸如ls(T),B(T),C1(T),Cp(T)……]。集成电路将大量元件集成在一块苡片上，电路工作时，元件功耗将产生热量，沿晶片向四周扩散。但是由于半导体片及基座材料具有热阻，因此芯片上各点温度不可能相同。特别对于功率集成电路，大功率元件区域将有较高温度所以在芯片上存在着不均匀的温度分布。但是为了简化计算，一般在分析集成电路性能时，常常忽略这种温度差别，假定所有元件者处于同一温度下。例如通用的电路模拟程序--SPICE就是这样处理的。显然这一假定对集成电路带来计算误差。对于功率集成电路误差将更大。因此，如何计算集成电路芯片上的温度分布，如何计算元件温度不同时的电路特性，以及如何考虑芯片上热、电相互作用，这就是本文的目的。本文介绍集成电路的热模拟模型，并将热路问题模拟成电路问题，然后用电路模拟程序求解芯片温度分由。这样做可以利用成熟的电路分析程序，使计算的速度和精度大为提高。作者根据这一模型和算法，编制了一个YM-LiN-3的FORTRAN程序，它可以确定芯片温度分布，也可发计算元件处于不同温度时的电路特性，该程序在微机IBM-PC上通过，得到满意结果。上述论文提要字数近600，显然过长，只要认真加以修改（例如：第一段可删掉，第二段只保留其中的最后几句话，加上第三段），便可以二三百个字编写论文摘要。

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半导体激光器解析半导体物理学的迅速发展及随之而来的晶体管的发明，使科学家们早在50年代就设想发明半导体激光器，60年代早期，很多小组竞相进行这方面的研究。在理论分析方面，以莫斯科列别捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最为杰出。在1962年7月召开的固体器件研究国际会议上，美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯（Keyes）和奎斯特（Quist）报告了砷化镓材料的光发射现象，这引起通用电气研究实验室工程师哈尔（Hall）的极大兴趣，在会后回家的火车上他写下了有关数据。回到家后，哈尔立即制定了研制半导体激光器的计划，并与其他研究人员一道，经数周奋斗，他们的计划获得成功。像晶体二极管一样，半导体激光器也以材料的p-n结特性为基础，且外观亦与前者类似，因此，半导体激光器常被称为二极管激光器或激光二极管。早期的激光二极管有很多实际限制，例如，只能在77K低温下以微秒脉冲工作，过了8年多时间，才由贝尔实验室和列宁格勒（现在的圣彼得堡）约飞（Ioffe）物理研究所制造出能在室温下工作的连续器件。而足够可靠的半导体激光器则直到70年代中期才出现。半导体激光器体积非常小，最小的只有米粒那样大。工作波长依赖于激光材料，一般为～微米，由于多种应用的需要，更短波长的器件在发展中。据报导，以Ⅱ～Ⅳ价元素的化合物，如ZnSe为工作物质的激光器，低温下已得到微米的输出，而波长～微米的室温连续器件输出功率已达10毫瓦以上。但迄今尚未实现商品化。光纤通信是半导体激光可预见的最重要的应用领域，一方面是世界范围的远距离海底光纤通信，另一方面则是各种地区网。后者包括高速计算机网、航空电子系统、卫生通讯网、高清晰度闭路电视网等。但就目前而言，激光唱机是这类器件的最大市场。其他应用包括高速打印、自由空间光通信、固体激光泵浦源、激光指示，及各种医疗应用等。晶体管利用一种称为半导体的材料的特殊性能。电流由运动的电子承载。普通的金属，如铜是电的好导体，因为它们的电子没有紧密的和原子核相连，很容易被一个正电荷吸引。其它的物体，例如橡胶，是绝缘体 --电的不良导体--因为它们的电子不能自由运动。半导体，正如它们的名字暗示的那样，处于两者之间，它们通常情况下象绝缘体，但是在某种条件下会导电。对半导体的早期研究集中在硅上，但硅本身不能发射激光。1948年贝尔实验室的William Schockley，Walter Brattain 和 John Bardeen 发明的晶体管。这一发明推动了对其它半导体裁的研究发展进程。它也为利用半导体中的发射激光奠定了概念性基础。1952年，德国西门子公司的 Heinrich Welker指出周期表第III和第V列之间的元素合成的半导体对电子装置有潜在的用途。其中之一，砷化镓或GaAs，它在寻找一种有效的通讯激光中扮演了重要角色。对砷化镓（GaAs）的研究涉及到三个方面的研究：高纯度晶体的叠层成长的研究，对缺陷和掺杂剂（对一种纯物质添加杂质，以改变其性能）的研究以及对热化合物稳定性的影响的分析。有了这些研究成果，通用电器，IBM和麻省理工大学林肯实验室的研究小组在1962年研制出砷化镓（GaAs）激光发生器。但是有一个老问题始终悬而未决：过热。使用单一半导体，（通常是GaAs）的激光发生器效率不是很高。它们仍需大量的电来激发激光作用，而在正常的室温下，这些电很快就使它们过热。只有脉冲操作才有可能避免过热（脉冲操作：电路或设备在能源以脉冲方式提供时的工作方式），可是通过这种工作方式不能通讯传输。科学家们尝试了各种方法来驱热一例如把激光发生器放在其它好的热导体材料上，但是都没成功。然后在 1963年，克罗拉多大学的Herbert Kroemer提出了一种不同的的方式--制造一个由半导体"三明治"组成的激光发生器，即把一个薄薄的活跃层嵌在两条材料不同的板之间。把激光作用限制在薄的活跃层里只需要很少的电流，并会使热输出量保吃持在可控范围之内。这样一种激光发生器不是只靠象把奶酪夹在两片面包那样，简单地塞进一个活跃层就能制造出来的。半导体晶体中的原子以点阵的方式排列，由电子组成化学键。要想制造出一个在两个原子之间有必要电子键连接的多层半导体，这个装置必须是由一元半导体单元组成，我们称之为多层晶体。 1967年，贝尔实验室的研究员Morton Panish 和 Izuo Hayashi 提出了用GaAs的修改型--即其中几个铝原子代替一些镓，一种称为"掺杂"的过程-- 来创造一种合适的多层晶体的可能性的建议。这种修改型的化合物，AlGaAs, 的原子间隔和GaAs相差不到1000分之一。研究人员提出，把 AlGaAs种植在GaAs 薄层的任何一边，它都会把所有的激光作用限制在GaAs层内。在他们面前，还要有几年的工作，但是通向"不间断状态" 激光发生器-在室温下仍能持续工作的微型半导体装置-的大门已经敞开了。还有一个障碍：怎样发射跨过长距离的光信号。长波无线电波可以很容易穿透浓雾和大雨，在空气中自由传播，但是短波激光会被空气中的水蒸气和其它颗粒反射回来，以至于不是被分散就是被阻挡住。一个多雾的天气会使激光通讯联络终断，因此光需要一个类似于电话线的导管。