時間：2023-03-20 16:25:13
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關鍵詞半導體材料量子線量子點材料光子晶體
1半導體材料的戰略地位
上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發明，促進了光纖通信技術迅速發展并逐步形成了高新技術產業，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質工程”發展到“能帶工程”。納米科學技術的發展和應用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。
2幾種主要半導體材料的發展現狀與趨勢
2.1硅材料
從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si發展的總趨勢。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實現大規模工業生產，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC‘s）技術正處在由實驗室向工業生產轉變中。目前300mm，0.18μm工藝的硅ULSI生產線已經投入生產，300mm，0.13μm工藝生產線也將在2003年完成評估。18英寸重達414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實驗室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。
從進一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會成為硅材料發展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smartcut）和SIMOX材料等也發展很快。目前，直徑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開發中。
理論分析指出30nm左右將是硅MOS集成電路線寬的“極限”尺寸。這不僅是指量子尺寸效應對現有器件特性影響所帶來的物理限制和光刻技術的限制問題，更重要的是將受硅、SiO2自身性質的限制。盡管人們正在積極尋找高K介電絕緣材料（如用Si3N4等來替代SiO2），低K介電互連材料，用Cu代替Al引線以及采用系統集成芯片技術等來提高ULSI的集成度、運算速度和功能，但硅將最終難以滿足人類不斷的對更大信息量需求。為此，人們除尋求基于全新原理的量子計算和DNA生物計算等之外，還把目光放在以GaAs、InP為基的化合物半導體材料，特別是二維超晶格、量子阱，一維量子線與零維量子點材料和可與硅平面工藝兼容GeSi合金材料等，這也是目前半導體材料研發的重點。
2.2GaAs和InP單晶材料
GaAs和InP與硅不同，它們都是直接帶隙材料，具有電子飽和漂移速度高，耐高溫，抗輻照等特點；在超高速、超高頻、低功耗、低噪音器件和電路，特別在光電子器件和光電集成方面占有獨特的優勢。
目前，世界GaAs單晶的總年產量已超過200噸，其中以低位錯密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生長的2－3英寸的導電GaAs襯底材料為主；近年來，為滿足高速移動通信的迫切需求，大直徑（4，6和8英寸）的SI－GaAs發展很快。美國莫托羅拉公司正在籌建6英寸的SI－GaAs集成電路生產線。InP具有比GaAs更優越的高頻性能，發展的速度更快，但研制直徑3英寸以上大直徑的InP單晶的關鍵技術尚未完全突破，價格居高不下。
GaAs和InP單晶的發展趨勢是：
（1）。增大晶體直徑，目前4英寸的SI－GaAs已用于生產，預計本世紀初的頭幾年直徑為6英寸的SI－GaAs也將投入工業應用。
（2）。提高材料的電學和光學微區均勻性。
（3）。降低單晶的缺陷密度，特別是位錯。
（4）。GaAs和InP單晶的VGF生長技術發展很快，很有可能成為主流技術。
2.3半導體超晶格、量子阱材料
半導體超薄層微結構材料是基于先進生長技術（MBE，MOCVD）的新一代人工構造材料。它以全新的概念改變著光電子和微電子器件的設計思想，出現了“電學和光學特性可剪裁”為特征的新范疇，是新一代固態量子器件的基礎材料。
（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基晶格匹配和應變補償材料體系已發展得相當成熟，已成功地用來制造超高速，超高頻微電子器件和單片集成電路。高電子遷移率晶體管（HEMT），贗配高電子遷移率晶體管（P－HEMT）器件最好水平已達fmax=600GHz，輸出功率58mW，功率增益6.4db；雙異質結雙極晶體管（HBT）的最高頻率fmax也已高達500GHz，HEMT邏輯電路研制也發展很快?；谏鲜霾牧象w系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探測器，紅、黃、橙光發光二極管和紅光激光器以及大功率半導體量子阱激光器已商品化；表面光發射器件和光雙穩器件等也已達到或接近達到實用化水平。目前，研制高質量的1.5μm分布反饋（DFB）激光器和電吸收（EA）調制器單片集成InP基多量子阱材料和超高速驅動電路所需的低維結構材料是解決光纖通信瓶頸問題的關鍵，在實驗室西門子公司已完成了80×40Gbps傳輸40km的實驗。另外，用于制造準連續兆瓦級大功率激光陣列的高質量量子阱材料也受到人們的重視。
雖然常規量子阱結構端面發射激光器是目前光電子領域占統治地位的有源器件，但由于其有源區極?。ā?.01μm）端面光電災變損傷，大電流電熱燒毀和光束質量差一直是此類激光器的性能改善和功率提高的難題。采用多有源區量子級聯耦合是解決此難題的有效途徑之一。我國早在1999年，就研制成功980nmInGaAs帶間量子級聯激光器，輸出功率達5W以上；2000年初，法國湯姆遜公司又報道了單個激光器準連續輸出功率超過10瓦好結果。最近，我國的科研工作者又提出并開展了多有源區縱向光耦合垂直腔面發射激光器研究，這是一種具有高增益、極低閾值、高功率和高光束質量的新型激光器，在未來光通信、光互聯與光電信息處理方面有著良好的應用前景。
為克服PN結半導體激光器的能隙對激光器波長范圍的限制，1994年美國貝爾實驗室發明了基于量子阱內子帶躍遷和阱間共振隧穿的量子級聯激光器，突破了半導體能隙對波長的限制。自從1994年InGaAs／InAIAs／InP量子級聯激光器（QCLs）發明以來，Bell實驗室等的科學家，在過去的7年多的時間里，QCLs在向大功率、高溫和單膜工作等研究方面取得了顯著的進展。2001年瑞士Neuchatel大學的科學家采用雙聲子共振和三量子阱有源區結構使波長為9.1μm的QCLs的工作溫度高達312K，連續輸出功率3mW.量子級聯激光器的工作波長已覆蓋近紅外到遠紅外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光譜、超高靈敏氣體傳感器、高速調制器和無線光學連接等方面顯示出重要的應用前景。中科院上海微系統和信息技術研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子級聯激光器；中科院半導體研究所于2000年又研制成功3.7μm室溫準連續應變補償量子級聯激光器，使我國成為能研制這類高質量激光器材料為數不多的幾個國家之一。
目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作為超薄層微結構材料發展的主流方向，正從直徑3英寸向4英寸過渡；生產型的MBE和M0CVD設備已研制成功并投入使用，每臺年生產能力可高達3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英國卡迪夫的MOCVD中心，法國的PicogigaMBE基地，美國的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有這種外延材料出售。生產型MBE和MOCVD設備的成熟與應用，必然促進襯底材料設備和材料評價技術的發展。
（2）硅基應變異質結構材料。
硅基光、電器件集成一直是人們所追求的目標。但由于硅是間接帶隙，如何提高硅基材料發光效率就成為一個亟待解決的問題。雖經多年研究，但進展緩慢。人們目前正致力于探索硅基納米材料（納米Si／SiO2），硅基SiGeC體系的Si1－yCy/Si1－xGex低維結構，Ge／Si量子點和量子點超晶格材料，Si／SiC量子點材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED發光器件和有關納米硅的受激放大現象的報道，使人們看到了一線希望。
另一方面，GeSi／Si應變層超晶格材料，因其在新一代移動通信上的重要應用前景，而成為目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止頻率已達200GHz，HBT最高振蕩頻率為160GHz，噪音在10GHz下為0.9db，其性能可與GaAs器件相媲美。
盡管GaAs／Si和InP／Si是實現光電子集成理想的材料體系，但由于晶格失配和熱膨脹系數等不同造成的高密度失配位錯而導致器件性能退化和失效，防礙著它的使用化。最近，Motolora等公司宣稱，他們在12英寸的硅襯底上，用鈦酸鍶作協變層（柔性層），成功的生長了器件級的GaAs外延薄膜，取得了突破性的進展。
2.4一維量子線、零維量子點半導體微結構材料
基于量子尺寸效應、量子干涉效應，量子隧穿效應和庫侖阻效應以及非線性光學效應等的低維半導體材料是一種人工構造（通過能帶工程實施）的新型半導體材料，是新一代微電子、光電子器件和電路的基礎。它的發展與應用，極有可能觸發新的技術革命。
目前低維半導體材料生長與制備主要集中在幾個比較成熟的材料體系上，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，并在納米微電子和光電子研制方面取得了重大進展。俄羅斯約飛技術物理所MBE小組，柏林的俄德聯合研制小組和中科院半導體所半導體材料科學重點實驗室的MBE小組等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子點激光器，工作波長lμm左右，單管室溫連續輸出功率高達3.6～4W.特別應當指出的是我國上述的MBE小組，2001年通過在高功率量子點激光器的有源區材料結構中引入應力緩解層，抑制了缺陷和位錯的產生，提高了量子點激光器的工作壽命，室溫下連續輸出功率為1W時工作壽命超過5000小時，這是大功率激光器的一個關鍵參數，至今未見國外報道。
在單電子晶體管和單電子存貯器及其電路的研制方面也獲得了重大進展，1994年日本NTT就研制成功溝道長度為30nm納米單電子晶體管，并在150K觀察到柵控源－漏電流振蕩；1997年美國又報道了可在室溫工作的單電子開關器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工藝技術實現了128Mb的單電子存貯器原型樣機的制造，這是在單電子器件在高密度存貯電路的應用方面邁出的關鍵一步。目前，基于量子點的自適應網絡計算機，單光子源和應用于量子計算的量子比特的構建等方面的研究也正在進行中。
與半導體超晶格和量子點結構的生長制備相比，高度有序的半導體量子線的制備技術難度較大。中科院半導體所半導體材料科學重點實驗室的MBE小組，在繼利用MBE技術和SK生長模式，成功地制備了高空間有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子線和量子線超晶格結構的基礎上，對InAs／InAlAs量子線超晶格的空間自對準（垂直或斜對準）的物理起因和生長控制進行了研究，取得了較大進展。
王中林教授領導的喬治亞理工大學的材料科學與工程系和化學與生物化學系的研究小組，基于無催化劑、控制生長條件的氧化物粉末的熱蒸發技術，成功地合成了諸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半導體氧化物納米帶，它們與具有圓柱對稱截面的中空納米管或納米線不同，這些原生的納米帶呈現出高純、結構均勻和單晶體，幾乎無缺陷和位錯；納米線呈矩形截面，典型的寬度為20－300nm，寬厚比為5－10，長度可達數毫米。這種半導體氧化物納米帶是一個理想的材料體系，可以用來研究載流子維度受限的輸運現象和基于它的功能器件制造。香港城市大學李述湯教授和瑞典隆德大學固體物理系納米中心的LarsSamuelson教授領導的小組，分別在SiO2／Si和InAs／InP半導體量子線超晶格結構的生長制各方面也取得了重要進展。
低維半導體結構制備的方法很多，主要有：微結構材料生長和精細加工工藝相結合的方法，應變自組裝量子線、量子點材料生長技術，圖形化襯底和不同取向晶面選擇生長技術，單原子操縱和加工技術，納米結構的輻照制備技術，及其在沸石的籠子中、納米碳管和溶液中等通過物理或化學方法制備量子點和量子線的技術等。目前發展的主要趨勢是尋找原子級無損傷加工方法和納米結構的應變自組裝可控生長技術，以求獲得大小、形狀均勻、密度可控的無缺陷納米結構。
2.5寬帶隙半導體材料
寬帶隙半導體材主要指的是金剛石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶體等，特別是SiC、GaN和金剛石薄膜等材料，因具有高熱導率、高電子飽和漂移速度和大臨界擊穿電壓等特點，成為研制高頻大功率、耐高溫、抗輻照半導體微電子器件和電路的理想材料；在通信、汽車、航空、航天、石油開采以及國防等方面有著廣泛的應用前景。另外，III族氮化物也是很好的光電子材料，在藍、綠光發光二極管（LED）和紫、藍、綠光激光器（LD）以及紫外探測器等應用方面也顯示了廣泛的應用前景。隨著1993年GaN材料的P型摻雜突破，GaN基材料成為藍綠光發光材料的研究熱點。目前，GaN基藍綠光發光二極管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大輸出功率為0.5W.在微電子器件研制方面，GaN基FET的最高工作頻率（fmax）已達140GHz，fT=67GHz，跨導為260ms／mm；HEMT器件也相繼問世，發展很快。此外，256×256GaN基紫外光電焦平面陣列探測器也已研制成功。特別值得提出的是，日本Sumitomo電子工業有限公司2000年宣稱，他們采用熱力學方法已研制成功2英寸GaN單晶材料，這將有力的推動藍光激光器和GaN基電子器件的發展。另外，近年來具有反常帶隙彎曲的窄禁帶InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重視，這是因為它們在長波長光通信用高T0光源和太陽能電池等方面顯示了重要應用前景。
以Cree公司為代表的體SiC單晶的研制已取得突破性進展，2英寸的4H和6HSiC單晶與外延片，以及3英寸的4HSiC單晶己有商品出售；以SiC為GaN基材料襯低的藍綠光LED業已上市，并參于與以藍寶石為襯低的GaN基發光器件的竟爭。其他SiC相關高溫器件的研制也取得了長足的進步。目前存在的主要問題是材料中的缺陷密度高，且價格昂貴。
II－VI族蘭綠光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美國3M公司成功地解決了II－VI族的P型摻雜難點而得到迅速發展。1991年3M公司利用MBE技術率先宣布了電注入（Zn，Cd）Se／ZnSe蘭光激光器在77K（495nm）脈沖輸出功率100mW的消息，開始了II－VI族蘭綠光半導體激光（材料）器件研制的。經過多年的努力，目前ZnSe基II－VI族蘭綠光激光器的壽命雖已超過1000小時，但離使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速發展和應用，使II－VI族蘭綠光材料研制步伐有所變緩。提高有源區材料的完整性，特別是要降低由非化學配比導致的點缺陷密度和進一步降低失配位錯和解決歐姆接觸等問題，仍是該材料體系走向實用化前必須要解決的問題。
寬帶隙半導體異質結構材料往往也是典型的大失配異質結構材料，所謂大失配
異質結構材料是指晶格常數、熱膨脹系數或晶體的對稱性等物理參數有較大差異的材料體系，如GaN／藍寶石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引發界面處大量位錯和缺陷的產生，極大地影響著微結構材料的光電性能及其器件應用。如何避免和消除這一負面影響，是目前材料制備中的一個迫切要解決的關鍵科學問題。這個問題的解泱，必將大大地拓寬材料的可選擇余地，開辟新的應用領域。
目前，除SiC單晶襯低材料，GaN基藍光LED材料和器件已有商品出售外，大多數高溫半導體材料仍處在實驗室研制階段，不少影響這類材料發展的關鍵問題，如GaN襯底，ZnO單晶簿膜制備，P型摻雜和歐姆電極接觸，單晶金剛石薄膜生長與N型摻雜，II－VI族材料的退化機理等仍是制約這些材料實用化的關鍵問題，國內外雖已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。
3光子晶體
光子晶體是一種人工微結構材料，介電常數周期的被調制在與工作波長相比擬的尺度，來自結構單元的散射波的多重干涉形成一個光子帶隙，與半導體材料的電子能隙相似，并可用類似于固態晶體中的能帶論來描述三維周期介電結構中光波的傳播，相應光子晶體光帶隙（禁帶）能量的光波模式在其中的傳播是被禁止的。如果光子晶體的周期性被破壞，那么在禁帶中也會引入所謂的“施主”和“受主”模，光子態密度隨光子晶體維度降低而量子化。如三維受限的“受主”摻雜的光子晶體有希望制成非常高Q值的單模微腔，從而為研制高質量微腔激光器開辟新的途徑。光子晶體的制備方法主要有：聚焦離子束（FIB）結合脈沖激光蒸發方法，即先用脈沖激光蒸發制備如Ag/MnO多層膜，再用FIB注入隔離形成一維或二維平面陣列光子晶體；基于功能粒子（磁性納米顆粒Fe2O3，發光納米顆粒CdS和介電納米顆粒TiO2）和共軛高分子的自組裝方法，可形成適用于可光范圍的三維納米顆粒光子晶體；二維多空硅也可制作成一個理想的3－5μm和1.5μm光子帶隙材料等。目前，二維光子晶體制造已取得很大進展，但三維光子晶體的研究，仍是一個具有挑戰性的課題。最近，Campbell等人提出了全息光柵光刻的方法來制造三維光子晶體，取得了進展。
4量子比特構建與材料
隨著微電子技術的發展，計算機芯片集成度不斷增高，器件尺寸越來越小（nm尺度）并最終將受到器件工作原理和工藝技術限制，而無法滿足人類對更大信息量的需求。為此，發展基于全新原理和結構的功能強大的計算機是21世紀人類面臨的巨大挑戰之一。1994年Shor基于量子態疊加性提出的量子并行算法并證明可輕而易舉地破譯目前廣泛使用的公開密鑰Rivest，Shamir和Adlman（RSA）體系，引起了人們的廣泛重視。
所謂量子計算機是應用量子力學原理進行計的裝置，理論上講它比傳統計算機有更快的運算速度，更大信息傳遞量和更高信息安全保障，有可能超越目前計算機理想極限。實現量子比特構造和量子計算機的設想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一個實現大規模量子計算的方案。其核心是利用硅納米電子器件中磷施主核自旋進行信息編碼，通過外加電場控制核自旋間相互作用實現其邏輯運算，自旋測量是由自旋極化電子電流來完成，計算機要工作在mK的低溫下。
這種量子計算機的最終實現依賴于與硅平面工藝兼容的硅納米電子技術的發展。除此之外，為了避免雜質對磷核自旋的干擾，必需使用高純（無雜質）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅單晶；減小SiO2絕緣層的無序漲落以及如何在硅里摻入規則的磷原子陣列等是實現量子計算的關鍵。量子態在傳輸，處理和存儲過程中可能因環境的耦合（干擾），而從量子疊加態演化成經典的混合態，即所謂失去相干，特別是在大規模計算中能否始終保持量子態間的相干是量子計算機走向實用化前所必需克服的難題。
5發展我國半導體材料的幾點建議
鑒于我國目前的工業基礎，國力和半導體材料的發展水平，提出以下發展建議供參考。
5.1硅單晶和外延材料硅材料作為微電子技術的主導地位
至少到本世紀中葉都不會改變，至今國內各大集成電路制造廠家所需的硅片基本上是依賴進口。目前國內雖已可拉制8英寸的硅單晶和小批量生產6英寸的硅外延片，然而都未形成穩定的批量生產能力，更談不上規模生產。建議國家集中人力和財力，首先開展8英寸硅單晶實用化和6英寸硅外延片研究開發，在“十五”的后期，爭取做到8英寸集成電路生產線用硅單晶材料的國產化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我國應有8～12英寸硅單晶、片材和8英寸硅外延片的規模生產能力；更大直徑的硅單晶、片材和外延片也應及時布點研制。另外，硅多晶材料生產基地及其相配套的高純石英、氣體和化學試劑等也必需同時給以重視，只有這樣，才能逐步改觀我國微電子技術的落后局面，進入世界發達國家之林。超級秘書網
5.2GaAs及其有關化合物半導體單晶材料發展建議
GaAs、InP等單晶材料同國外的差距主要表現在拉晶和晶片加工設備落后，沒有形成生產能力。相信在國家各部委的統一組織、領導下，并爭取企業介入，建立我國自己的研究、開發和生產聯合體，取各家之長，分工協作，到2010年趕上世界先進水平是可能的。要達到上述目的，到“十五”末應形成以4英寸單晶為主2－3噸／年的SI－GaAs和3－5噸／年摻雜GaAs、InP單晶和開盒就用晶片的生產能力，以滿足我國不斷發展的微電子和光電子工業的需術。到2010年，應當實現4英寸GaAs生產線的國產化，并具有滿足6英寸線的供片能力。
5.3發展超晶格、量子阱和一維、零維半導體微結構材料的建議
（1）超晶格、量子阱材料從目前我國國力和我們已有的基礎出發，應以三基色（超高亮度紅、綠和藍光）材料和光通信材料為主攻方向，并兼顧新一代微電子器件和電路的需求，加強MBE和MOCVD兩個基地的建設，引進必要的適合批量生產的工業型MBE和MOCVD設備并著重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基藍綠光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料體系的實用化研究是當務之急，爭取在“十五”末，能滿足國內2、3和4英寸GaAs生產線所需要的異質結材料。到2010年，每年能具備至少100萬平方英寸MBE和MOCVD微電子和光電子微結構材料的生產能力。達到本世紀初的國際水平。
寬帶隙高溫半導體材料如SiC，GaN基微電子材料和單晶金剛石薄膜以及ZnO等材料也應擇優布點，分別做好研究與開發工作。
（2）一維和零維半導體材料的發展設想?；诘途S半導體微結構材料的固態納米量子器件，目前雖然仍處在預研階段，但極其重要，極有可能觸發微電子、光電子技術新的革命。低維量子器件的制造依賴于低維結構材料生長和納米加工技術的進步，而納米結構材料的質量又很大程度上取決于生長和制備技術的水平。因而，集中人力、物力建設我國自己的納米科學與技術研究發展中心就成為了成敗的關鍵。具體目標是，“十五”末，在半導體量子線、量子點材料制備，量子器件研制和系統集成等若干個重要研究方向接近當時的國際先進水平；2010年在有實用化前景的量子點激光器，量子共振隧穿器件和單電子器件及其集成等研發方面，達到國際先進水平，并在國際該領域占有一席之地。可以預料，它的實施必將極大地增強我國的經濟和國防實力。
在半導體產業的發展中，一般將硅、鍺稱為第一代半導體材料;將砷化鎵、磷化銦、磷化鎵等稱為第二代半導體材料;而將寬禁帶eg2.3ev的氮化鎵、碳化硅和金剛石等稱為第三代半導體材料。本文介紹了三代半導體的性質比較、應用領域、國內外產業化現狀和進展情況等。
關鍵詞
半導體材料;多晶硅;單晶硅;砷化鎵;氮化鎵
1前言
半導體材料是指電阻率在107Ωcm10-3Ωcm，界于金屬和絕緣體之間的材料。半導體材料是制作晶體管、集成電路、電力電子器件、光電子器件的重要基礎材料[1]，支撐著通信、計算機、信息家電與網絡技術等電子信息產業的發展。電子信息產業規模最大的是美國和日本，其2002年的銷售收入分別為3189億美元和2320億美元[2]。近幾年來，我國電子信息產品以舉世矚目的速度發展，2002年銷售收入以1.4億人民幣居全球第3位，比上年增長20，產業規模是1997年的2.5倍，居國內各工業部門首位[3]。半導體材料及應用已成為衡量一個國家經濟發展、科技進步和國防實力的重要標志。
半導體材料的種類繁多，按化學組成分為元素半導體、化合物半導體和固溶體半導體;按組成元素分為一元、二元、三元、多元等;按晶態可分為多晶、單晶和非晶;按應用方式可分為體材料和薄膜材料。大部分半導體材料單晶制片后直接用于制造半導體材料，這些稱為“體材料”;相對應的“薄膜材料”是在半導體材料或其它材料的襯底上生長的，具有顯著減少“體材料”難以解決的固熔體偏析問題、提高純度和晶體完整性、生長異質結，能用于制造三維電路等優點。許多新型半導體器件是在薄膜上制成的，制備薄膜的技術也在不斷發展。薄膜材料有同質外延薄膜、異質外延薄膜、超晶格薄膜、非晶薄膜等。
在半導體產業的發展中，一般將硅、鍺稱為第一代半導體材料;將砷化鎵、磷化銦、磷化鎵、砷化銦、砷化鋁及其合金等稱為第二代半導體材料;而將寬禁帶eg2.3ev的氮化鎵、碳化硅、硒化鋅和金剛石等稱為第三代半導體材料[4]。上述材料是目前主要應用的半導體材料，三代半導體材料代表品種分別為硅、砷化鎵和氮化鎵。本文沿用此分類進行介紹。
2主要半導體材料性質及應用
材料的物理性質是產品應用的基礎，表1列出了主要半導體材料的物理性質及應用情況[5]。表中禁帶寬度決定發射光的波長，禁帶寬度越大發射光波長越短藍光發射;禁帶寬度越小發射光波長越長。其它參數數值越高，半導體性能越好。電子遷移速率決定半導體低壓條件下的高頻工作性能，飽和速率決定半導體高壓條件下的高頻工作性能。
硅材料具有儲量豐富、價格低廉、熱性能與機械性能優良、易于生長大尺寸高純度晶體等優點，處在成熟的發展階段。目前，硅材料仍是電子信息產業最主要的基礎材料，95以上的半導體器件和99以上的集成電路ic是用硅材料制作的。在21世紀，可以預見它的主導和核心地位仍不會動搖。但是硅材料的物理性質限制了其在光電子和高頻高功率器件上的應用。
砷化鎵材料的電子遷移率是硅的6倍多，其器件具有硅器件所不具有的高頻、高速和光電性能，并可在同一芯片同時處理光電信號，被公認是新一代的通信用材料。隨著高速信息產業的蓬勃發展，砷化鎵成為繼硅之后發展最快、應用最廣、產量最大的半導體材料。同時，其在軍事電子系統中的應用日益廣泛，并占據不可取代的重要地位。
gan材料的禁帶寬度為硅材料的3倍多，其器件在大功率、高溫、高頻、高速和光電子應用方面具有遠比硅器件和砷化鎵器件更為優良的特性，可制成藍綠光、紫外光的發光器件和探測器件。近年來取得了很大進展，并開始進入市場。與制造技術非常成熟和制造成本相對較低的硅半導體材料相比，第三代半導體材料目前面臨的最主要挑戰是發展適合gan薄膜生長的低成本襯底材料和大尺寸的gan體單晶生長工藝。
主要半導體材料的用途如表2所示?？梢灶A見以硅材料為主體、gaas半導體材料及新一代寬禁帶半導體材料共同發展將成為集成電路及半導體器件產業發展的主流。
3半導體材料的產業現狀
3.1半導體硅材料
3.1.1多晶硅
多晶硅是制備單晶硅和太陽能電池的原料，主要生產方法為改良西門子法。目前全世界每年消耗約18000t25000t半導體級多晶硅。2001年全球多晶硅產能為23900t，生產高度集中于美、日、德3國。美國先進硅公司和哈姆洛克公司產能均達6000t/a，德國瓦克化學公司和日本德山曹達公司產能超過3000t/a，日本三菱高純硅公司、美國memc公司和三菱多晶硅公司產能超過1000t/a，絕大多數世界市場由上述7家公司占有。2000年全球多晶硅需求為22000t，達到峰值，隨后全球半導體市場滑坡;2001年多晶硅實際產量為17900t，為產能的75左右。全球多晶硅市場供大于求，隨著半導體市場的恢復和太陽能用多晶硅的增長，多晶硅供需將逐步平衡。
我國多晶硅嚴重短缺。我國多晶硅工業起步于50年代，60年代實現工業化生產。由于技術水平低、生產規模太小、環境污染嚴重、生產成本高，目前只剩下峨嵋半導體材料廠和洛陽單晶硅廠2個廠家生產多晶硅。2001年生產量為80t[7]，僅占世界產量的0.4，與當今信息產業的高速發展和多晶硅的市場需求急劇增加極不協調。我國這種多晶硅供不應求的局面還將持續下去。據專家預測，2005年國內多晶硅年需求量約為756t，2010年為1302t。
峨嵋半導體材料廠和洛陽單晶硅廠1999年多晶硅生產能力分別為60t/a和20t/a。峨嵋半導體材料廠1998年建成的100t/a規模的多晶硅工業性生產示范線，提高了各項經濟技術指標，使我國擁有了多晶硅生產的自主知識產權。該廠正在積極進行1000t/a多晶硅項目建設的前期工作。洛陽單晶硅廠擬將多晶硅產量擴建至300t/a，目前處在可行性研究階段。
3.1.2單晶硅
生產單晶硅的工藝主要采用直拉法cz、磁場直拉法mcz、區熔法fz以及雙坩鍋拉晶法。硅晶片屬于資金密集型和技術密集型行業，在國際市場上產業相對成熟，市場進入平穩發展期，生產集中在少數幾家大公司，小型公司已經很難插手其中。
目前國際市場單晶硅產量排名前5位的公司分別是日本信越化學公司、德瓦克化學公司、日本住友金屬公司、美國memc公司和日本三菱材料公司。這5家公司2000年硅晶片的銷售總額為51.47億元，占全球銷售額的70.9，其中的3家日本公司占據了市場份額的46.1，表明日本在全球硅晶片行業中占據了主導地位[8]。
集成電路高集成度、微型化和低成本的要求對半導體單晶材料的電阻率均勻性、金屬雜質含量、微缺陷、晶片平整度、表面潔凈度等提出了更加苛刻的要求詳見文獻[8]，晶片大尺寸和高質量成為必然趨勢。目前全球主流硅晶片已由直徑8英寸逐漸過渡到12英寸晶片，研制水平達到16英寸。
我國單晶硅技術及產業與國外差距很大，主要產品為6英寸以下，8英寸少量生產，12英寸開始研制。隨著半導體分立元件和硅光電池用低檔和廉價硅材料需求的增加，我國單晶硅產量逐年增加。據統計，2001年我國半導體硅材料的銷售額達9.06億元，年均增長26.4。單晶硅產量為584t，拋光片產量5183萬平方英寸，主要規格為3英寸6英寸，6英寸正片已供應集成電路企業，8英寸主要用作陪片。單晶硅出口比重大，出口額為4648萬美元，占總銷售額的42.6，較2000年增長了5.3[7]。目前，國外8英寸ic生產線正向我國戰略性移動，我國新建和在建的f8英寸ic生產線有近10條之多，對大直徑高質量的硅晶片需求十分強勁，而國內供給明顯不足，基本依賴進口，我國硅晶片的技術差距和結構不合理可見一斑。在現有形勢和優勢面前發展我國的硅單晶和ic技術面臨著巨大的機遇和挑戰。
我國硅晶片生產企業主要有北京有研硅股、浙大海納公司、洛陽單晶硅廠、上海晶華電子、浙江硅峰電子公司和河北寧晉單晶硅基地等。有研硅股在大直徑硅單晶的研制方面一直居國內領先地位，先后研制出我國第一根6英寸、8英寸和12英寸硅單晶，單晶硅在國內市場占有率為40。2000年建成國內第一條可滿足0.25μm線寬集成電路要求的8英寸硅單晶拋光片生產線;在北京市林河工業開發區建設了區熔硅單晶生產基地，一期工程計劃投資1.8億元，年產25t區熔硅和40t重摻砷硅單晶，計劃2003年6月底完工;同時承擔了投資達1.25億元的863項目重中之重課題“12英寸硅單晶拋光片的研制”。浙大海納主要從事單晶硅、半導體器件的開發、制造及自動化控制系統和儀器儀表開發，近幾年實現了高成長性的高速發展。
3.2砷化鎵材料
用于大量生產砷化鎵晶體的方法是傳統的lec法液封直拉法和hb法水平舟生產法。國外開發了兼具以上2種方法優點的vgf法垂直梯度凝固法、vb法垂直布里支曼法和vcz法蒸氣壓控制直拉法，成功制備出4英寸6英寸大直徑gaas單晶。各種方法比較詳見表3。
移動電話用電子器件和光電器件市場快速增長的要求，使全球砷化鎵晶片市場以30的年增長率迅速形成數十億美元的大市場，預計未來20年砷化鎵市場都具有高增長性。日本是最大的生產國和輸出國，占世界市場的7080;美國在1999年成功地建成了3條6英寸砷化鎵生產線，在砷化鎵生產技術上領先一步。日本住友電工是世界最大的砷化鎵生產和銷售商，年產gaas單晶30t。美國axt公司是世界最大的vgf
gaas材料生產商[8]。世界gaas單晶主要生產商情況見表4。國際上砷化鎵市場需求以4英寸單晶材料為主，而6英寸單晶材料產量和市場需求快速增加，已占據35以上的市場份額。研制和小批量生產水平達到8英寸。
我國gaas材料單晶以2英寸3英寸為主，
4英寸處在產業化前期，研制水平達6英寸。目前4英寸以上晶片及集成電路gaas晶片主要依賴進口。砷化鎵生產主要原材料為砷和鎵。雖然我國是砷和鎵的資源大國，但僅能生產品位較低的砷、鎵材料6n以下純度，主要用于生產光電子器件。集成電路用砷化鎵材料的砷和鎵原料要求達7n，基本靠進口解決。
國內gaas材料主要生產單位為中科鎵英、有研硅股、信息產業部46所、55所等。主要競爭對手來自國外。中科鎵英2001年起計劃投入近2億資金進行砷化鎵材料的產業化，初期計劃規模為4英寸6英寸砷化鎵單晶晶片5萬片8萬片，4英寸6英寸分子束外延砷化鎵基材料2萬片3萬片，目前該項目仍在建設期。目前國內砷化鎵材料主要由有研硅股供應，2002年銷售gaas晶片8萬片。我國在努力縮小gaas技術水平和生產規模的同時，應重視具有獨立知識產權的技術和產品開發，發展我國的砷化鎵產業。
3.3氮化鎵材料
gan半導體材料的商業應用研究始于1970年，其在高頻和高溫條件下能夠激發藍光的特性一開始就吸引了半導體開發人員的極大興趣。但gan的生長技術和器件制造工藝直到近幾年才取得了商業應用的實質進步和突破。由于gan半導體器件在光電子器件和光子器件領域廣闊的應用前景，其廣泛應用預示著光電信息乃至光子信息時代的來臨。
2000年9月美國kyma公司利用aln作襯底，開發出2英寸和4英寸gan新工藝;2001年1月美國nitronex公司在4英寸硅襯底上制造gan基晶體管獲得成功;2001年8月臺灣powdec公司宣布將規模生產4英寸gan外延晶片。gan基器件和產品開發方興未艾。目前進入藍光激光器開發的公司包括飛利浦、索尼、日立、施樂和惠普等。包括飛利浦、通用等光照及汽車行業的跨國公司正積極開發白光照明和汽車用gan基led發光二極管產品。涉足gan基電子器件開發最為活躍的企業包括cree、rfmicrodevice以及nitronex等公司。
目前，日本、美國等國家紛紛進行應用于照明gan基白光led的產業開發，計劃于2015年-2020年取代白熾燈和日光燈，引起新的照明革命。據美國市場調研公司strstegiesunlimited分析數據，2001年世界gan器件市場接近7億美元，還處于發展初期。該公司預測即使最保守發展，2009年世界gan器件市場將達到48億美元的銷售額。
因gan材料尚處于產業初期，我國與世界先進水平差距相對較小。深圳方大集團在國家“超級863計劃”項目支持下，2001年與中科院半導體等單位合作，首期投資8千萬元進行gan基藍光led產業化工作，率先在我國實現氮化鎵基材料產業化并成功投放市場。方大公司已批量生產出高性能gan芯片，用于封裝成藍、綠、紫、白光led，成為我國第一家具有規?；芯俊㈤_發和生產氮化鎵基半導體系列產品、并擁有自主知識產權的企業。中科院半導體所自主開發的gan激光器2英寸外延片生產設備，打破了國外關鍵設備部件的封鎖。我國應對大尺寸gan生長技術、器件及設備繼續研究，爭取在gan等第三代半導體產業中占據一定市場份額和地位。
4結語
不可否認，微電子時代將逐步過渡到光電子時代，最終發展到光子時代。預計到2010年或2014年，硅材料的技術和產業發展將走向極限，第二代和第三代半導體技術和產業將成為研究和發展的重點。我國政府決策部門、半導體科研單位和企業在現有的技術、市場和發展趨勢面前應把握歷史機遇，迎接挑戰。
參考文獻
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[7]中國電子工業年鑒編委會.中國電子工業年鑒2002[m].
關健詞：Z-元件、光敏Z-元件、磁敏Z-元件、傳感器
一、前言
光敏Z-元件是Z-半導體敏感元件產品系列中[3]重要品種之一。它具有與溫敏Z-元件相似的伏安特性，該元件也具有應用電路極其簡單、體積小、輸出幅值大、靈敏度高、功耗低、抗干擾能力強等特點。能提供模擬、開關和脈沖頻率三種輸出信號供用戶選擇。用它開發出的三端數字傳感器，不需要前置放大器、A/D或V/F變換器，就能與計算機直接通訊。該元件的技術參數符合QJ/HN002-1998的有關規定。
磁敏Z-元件是Z-半導體敏感元件產品系列中[3]第三個重要品種。它具有與溫敏Z-元件相似的伏安特性，該元件體積小，應用電路極其簡單，在磁場的作用下，能輸出模擬信號、開關信號和脈沖頻率信號，而且輸出信號的幅值大、靈敏度高、抗干擾能力強。
光敏、磁敏Z-元件及其三端數字傳感器，通過光、磁的作用，可實現對物理參數的測量、控制與報警。
二、光敏Z-元件及其技術參數
圖1電路符號與伏安特性
1．光敏Z-元件的結構、電路符號及命名方法
光敏Z-元件是一種經過重摻雜而形成的特種PN結，是一種正、反向伏安特性不對稱的兩端有源元件。
表1、光敏Z-元件的分檔代號與技術參數
名稱
符號
單位
閾值電壓分檔代號
測試條件
T=20°C或25°C
10
20
30
31
閾值電壓
Vth
V
<10
10~20
20~30
>30
RL=5kW
閾值電流
Ith
mA
£1
£15
£2
£3
RL=5kW
導通電壓
Vf
V
£5
£10
£15
£20
RL=5kW
反向電流
IR
mA
£45
£45
£45
£45
E=25V
允許功耗
PM
mW
100
100
100
100
轉換時間
t
ms
20
20
20
20
閾值靈敏度
Sth
mV/100lx
-80
-120
-150
-200
RL=5kW
閾值靈敏度溫漂
DTth
%/100lx×°C×FS
>-4
RL=5kW
M1區靈敏度
SM1
mV/100lx
200
250
300
350
RL=Vth/Ith
M1區靈敏度溫漂
DTM1
%/100lx×°C×FS
>-3
RL=Vth/Ith
反向靈敏度
SR
mV/100lx
>800
E=25V
反向靈敏度溫漂
DTR
%/100lx×°C×FS
>-1
RL=510kW
圖1（a）為結構示意圖，圖1（b）為電路符號。元件引腳有標記的或尺寸較長的為“+”極。
該元件的命名方法分國內與國際兩種：
國內命名法：
國際命名法
響應波長代號：
1—0.4~1.2mm
2—0.2~1.2mm。
2．光敏Z-元件的伏安特性曲線
圖1（d）為光敏Z-元件的的伏安特性曲線。在第一象限，OP段M1區為高阻區（幾十千歐~幾百千歐）。pf段M2區為負阻區，fm段M3區為低阻區（幾十千歐~幾百千歐）。其中Vth叫閾值電壓，表示在T(℃)時Z-元件兩端電壓的最大值。Ith叫閾值電流，是Z-元件與Vth對應的電流。Vf叫導通電壓，是M3區電壓的最小值。If叫導通電流，是對應Vf的電流，也是M3區電流的最小值。在第三象限為反向特性，反向電流IR是在無光照時反向電壓VR為25V時測量的，其值（微安級）很小。
3．光敏Z-元件的分檔代號與技術參數
光敏Z-元件的分檔代號與技術參數見表1。其分檔代號按Vth值的大小排列。型號分二種，按其響應波長分。目前產品波長代號皆為1。
三、光敏Z-元件的光敏特性
1．無光照時光敏Z-元件正、反向伏安特性的測量
用遮光罩把光敏Z-元件罩上，即在無光照的情況下，利用圖1(c)特性測量電路測量其正、反向伏安特性，測量電路與方法與溫敏Z-元件相同[6]。
2．光敏Z-元件正向光敏特性
把Z-元件接在正向特性測量電路上，Z-元件放置在可變照度的光場中。測量時照度由小到大，每次遞增100lx，用數字照度計校準，然后測量Z-元件的正向特性，記錄不同照度時的Vth、Ith、Vf。從測試可知，光敏Z-元件的閾值點P(Vth,Ith)隨著照度的增加，一直向左偏上方向移動如圖2(a)，Vth隨光照增加而增大，Vf變化較小。Vth、Ith與照度L的關系參看圖3。
光敏Z-元件的正向特性還具有光生伏特現象，Z-元件的“正”極即光生伏特的“+”極。目前，光生伏特飽和電動勢為200mV左右，短路電流隨光照增強而增大。當照度為100lx~5000lx時短路電流為幾微安至幾十微安。
3．光敏Z-元件反向光敏特性
把Z-元件連接在反向特性測量電路中，并把Z-元件置于可變光場中。改變光場照度，用數字照度計校準，測量其反向特性，即反向電壓VR與反向電流IR的關系。其特性如圖2（b）。可以看出其反向電阻隨照度增加而減小，反向電流隨光照增強而變大。
四、光敏Z-元件的應用電路
光敏Z-元件有與溫敏Z-元件相似的正、反向伏安特性，溫敏Z-元件的應用電路，在理論上都適用于光敏Z-元件?？紤]到光敏Z-元件的Vth、Ith、IR有一定的溫漂，因此在光開關電路中，應當有抗溫度干擾的余量，在模擬應用電路中，應采用具有抗溫漂自動補償電路。
1．M1M3轉換，輸出負階躍開關信號電路［3］，［4］
負階躍開關信號輸出電路示于圖4（a），工作過程的圖解示于圖4（b）。在無光照時，OP1為光敏Z-元件M1區特性，閾值點為P1（Vth1，Ith1），E為電源電壓，以負載電阻值RL和電源電壓E確定的直線（E，E/RL）交電壓軸為E，交電流軸為E/RL。Q1為無光照時的工作點其坐標為Q1（VZ1，IZ1），輸出電壓VO1＝VZ1＝E-IZ1RL。我們選擇合適的電路參數，使在照度為E2時，閾值點P1移至P2，并剛好在直線（E，E/RL）上，這時Q2與P2重合。光敏Z-元件開始進入了負阻M2區，Q2點在幾微秒之內即達到了f點［5］，其坐標為f（Vf，If）。此時輸出電壓為VO2＝VOL＝Vf，輸出端輸出一個負階躍開關信號。為了得到一個負階躍開關信號，在照度為L2時，工作點Q2與閾值點Vth2重合，電路中各參數必須滿足的條件可用下述狀態方程描述：
E＝Vth2＋Ith2RL（1）
其中，負載電阻值RL一般為1~2kW，選擇原則是，當在照度L2時，Z-元件工作在M3區，工作點Q2的電壓為VZ2＝Vf，電流為IZ2＝If，電壓與電流之積為VfIf＝P，并且P≤PM≤50mW。即在功耗不大于50mW的情況下，選擇較小的RL，這個開關信號的振幅為DVO：
DVO＝Vth2-Vf（2）
公式（1）告訴我們為了要得到負階躍開關信號，E、Vth2、Ith2三者之間的關系。這時還要考慮以下幾個問題：
（1）從圖3（a）知道照度L越大，Vth越小，Ith越大，IthRL也越大，DVO將下降，以至會發生因振幅過小滿足不了要求的情況；另一方面，過大的照度也是不經濟的。也就是說，照度選擇要適當。
（2）在應用的范圍內，在無光照不輸出負階躍開關信號的情況下，工作點Q1選擇應盡量偏右，這樣有利于減小監控或報警照度。
（3）供電的直流電源應是一個小功率可調電源。在照度L2監控或報警時，其值應與（1）式計算值相等。
2．反向應用輸出模擬電壓信號
Z-元件反向電流極小，呈現一個高電阻(1~6MW)，這個電阻具有負的光照系數，并在較高電壓(30~40V)下，不發生擊穿現象。圖5為反向應用電路及工作狀態解析圖?？梢钥闯鲈跓o光照時，L1=0，工作點為Q1（VZ1，IZ1），輸出電壓為VO1，則：
VO1=E-VZ1=E-IZ1RL
當光照為L2時，伏安特性上移，工作點由Q1移至Q2（VZ2，IZ2），輸出電壓為VO2，則：
VO2=E-VZ2=E-IZ2RL
反向光電壓靈敏度用SR(mV/100lx)表示：
(3)
3．M1M3，M3M1相互轉換，輸出脈沖頻率信號
該電路僅需三個元件，用一個小電容器與Z-元件并聯，再串聯一負載電阻RL，即可構成光頻轉換器，如圖6所示，達到了用光敏Z-元件實現光控脈沖頻率的目的。與溫敏Z-元件脈沖頻率電路相同，在無光照時，電源通過RL對電容器充電，當VC<Vth時，Z-元件工作在M1區，當VC≥Vth時，Z-元件迅速由M1區經M2區工作在M3區。M3區是低阻區，電容器迅速通過Z-元件放電，當放電至VC≤Vf時，Z-元件脫離M3區回到M1的高阻區，電源通過RL重新對電容器充電，如此周而復始重復上述過程，由輸出端輸出后沿觸發的脈沖頻率信號。信號頻率用f表示：
(4)
t≈RLC
從式(4)可以看出，光照越強，Vth越小，而Vf基本不變，因而頻率上升的越高。在弱光和強光下，Vth靈敏度較低，所以頻率靈敏度也較低，在300~1000lx有較高頻率靈敏度。RL值選擇范圍是8.2kW~20kW，C選擇范圍是0.01mF~0.22mF，E應為(1.5~1.8)Vth。數值小的電容器振蕩頻率較高，也有較高的頻率靈敏度，電源電壓的范圍較窄；數值較大的電容器振蕩頻率較低，頻率靈敏度也較低，但電源電壓范圍寬。
五、光敏Z-元件特性與應用電路總結
光敏Z-元件的伏安特性與溫敏Z-元件的伏安特性是極為相近的，前者的光特性與后者的溫度特性也非常相似［6］。
Z-元件的特性及應用電路可以概括為：一個特殊的點，即閾值點P（Vth，Ith），該點的電壓靈敏度為負，電流靈敏度為正。有二個穩定的工作區，即高阻M1區，和低阻M3區。在VZ<Vth時，工作在高阻M1區，在VZ≥Vth時，迅速越過負阻M2區，工作在低阻M3區，當VZ≤Vf時，又恢復到高阻M1區。有三個基本應用電路，即開關電路，反向模擬電路和脈沖頻率電路。有四個主要參數：即Vth、Ith、Vf、IR。
上述三個基本應用電路參看表2-1、表2-2、表2-3。表2-4是表2-1中RL與Z-元件互換位置后構成的正階躍開關電路與輸出信號波形；表2-5是表2-2中RL與Z-元件互換位置后構成的NTC電路。
光敏Z-元件的電參數中Vf的溫度系數稍小，Vth、Ith、IR三個參數的溫度系數稍大。在要求較高的場合，應當采用電路補償或元件補償，使之滿足設計要求。
六、光敏Z-元件應用示例
關鍵詞半導體材料量子線量子點材料光子晶體
1半導體材料的戰略地位
上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發明，促進了光纖通信技術迅速發展并逐步形成了高新技術產業，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質工程”發展到“能帶工程”。納米科學技術的發展和應用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。
2幾種主要半導體材料的發展現狀與趨勢
2.1硅材料
從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si發展的總趨勢。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實現大規模工業生產，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC‘s）技術正處在由實驗室向工業生產轉變中。目前300mm，0.18μm工藝的硅ULSI生產線已經投入生產，300mm，0.13μm工藝生產線也將在2003年完成評估。18英寸重達414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實驗室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。
從進一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會成為硅材料發展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smartcut）和SIMOX材料等也發展很快。目前，直徑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開發中。
理論分析指出30nm左右將是硅MOS集成電路線寬的“極限”尺寸。這不僅是指量子尺寸效應對現有器件特性影響所帶來的物理限制和光刻技術的限制問題，更重要的是將受硅、SiO2自身性質的限制。盡管人們正在積極尋找高K介電絕緣材料（如用Si3N4等來替代SiO2），低K介電互連材料，用Cu代替Al引線以及采用系統集成芯片技術等來提高ULSI的集成度、運算速度和功能，但硅將最終難以滿足人類不斷的對更大信息量需求。為此，人們除尋求基于全新原理的量子計算和DNA生物計算等之外，還把目光放在以GaAs、InP為基的化合物半導體材料，特別是二維超晶格、量子阱，一維量子線與零維量子點材料和可與硅平面工藝兼容GeSi合金材料等，這也是目前半導體材料研發的重點。
2.2GaAs和InP單晶材料
GaAs和InP與硅不同，它們都是直接帶隙材料，具有電子飽和漂移速度高，耐高溫，抗輻照等特點；在超高速、超高頻、低功耗、低噪音器件和電路，特別在光電子器件和光電集成方面占有獨特的優勢。
目前，世界GaAs單晶的總年產量已超過200噸，其中以低位錯密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生長的2－3英寸的導電GaAs襯底材料為主；近年來，為滿足高速移動通信的迫切需求，大直徑（4，6和8英寸）的SI－GaAs發展很快。美國莫托羅拉公司正在籌建6英寸的SI－GaAs集成電路生產線。InP具有比GaAs更優越的高頻性能，發展的速度更快，但研制直徑3英寸以上大直徑的InP單晶的關鍵技術尚未完全突破，價格居高不下。
GaAs和InP單晶的發展趨勢是：
（1）。增大晶體直徑，目前4英寸的SI－GaAs已用于生產，預計本世紀初的頭幾年直徑為6英寸的SI－GaAs也將投入工業應用。
（2）。提高材料的電學和光學微區均勻性。
（3）。降低單晶的缺陷密度，特別是位錯。
（4）。GaAs和InP單晶的VGF生長技術發展很快，很有可能成為主流技術。
2.3半導體超晶格、量子阱材料
半導體超薄層微結構材料是基于先進生長技術（MBE，MOCVD）的新一代人工構造材料。它以全新的概念改變著光電子和微電子器件的設計思想，出現了“電學和光學特性可剪裁”為特征的新范疇，是新一代固態量子器件的基礎材料。
（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基晶格匹配和應變補償材料體系已發展得相當成熟，已成功地用來制造超高速，超高頻微電子器件和單片集成電路。高電子遷移率晶體管（HEMT），贗配高電子遷移率晶體管（P－HEMT）器件最好水平已達fmax=600GHz，輸出功率58mW，功率增益6.4db；雙異質結雙極晶體管（HBT）的最高頻率fmax也已高達500GHz，HEMT邏輯電路研制也發展很快?；谏鲜霾牧象w系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探測器，紅、黃、橙光發光二極管和紅光激光器以及大功率半導體量子阱激光器已商品化；表面光發射器件和光雙穩器件等也已達到或接近達到實用化水平。目前，研制高質量的1.5μm分布反饋（DFB）激光器和電吸收（EA）調制器單片集成InP基多量子阱材料和超高速驅動電路所需的低維結構材料是解決光纖通信瓶頸問題的關鍵，在實驗室西門子公司已完成了80×40Gbps傳輸40km的實驗。另外，用于制造準連續兆瓦級大功率激光陣列的高質量量子阱材料也受到人們的重視。
雖然常規量子阱結構端面發射激光器是目前光電子領域占統治地位的有源器件，但由于其有源區極?。ā?.01μm）端面光電災變損傷，大電流電熱燒毀和光束質量差一直是此類激光器的性能改善和功率提高的難題。采用多有源區量子級聯耦合是解決此難題的有效途徑之一。我國早在1999年，就研制成功980nmInGaAs帶間量子級聯激光器，輸出功率達5W以上；2000年初，法國湯姆遜公司又報道了單個激光器準連續輸出功率超過10瓦好結果。最近，我國的科研工作者又提出并開展了多有源區縱向光耦合垂直腔面發射激光器研究，這是一種具有高增益、極低閾值、高功率和高光束質量的新型激光器，在未來光通信、光互聯與光電信息處理方面有著良好的應用前景。
為克服PN結半導體激光器的能隙對激光器波長范圍的限制，1994年美國貝爾實驗室發明了基于量子阱內子帶躍遷和阱間共振隧穿的量子級聯激光器，突破了半導體能隙對波長的限制。自從1994年InGaAs／InAIAs／InP量子級聯激光器（QCLs）發明以來，Bell實驗室等的科學家，在過去的7年多的時間里，QCLs在向大功率、高溫和單膜工作等研究方面取得了顯著的進展。2001年瑞士Neuchatel大學的科學家采用雙聲子共振和三量子阱有源區結構使波長為9.1μm的QCLs的工作溫度高達312K，連續輸出功率3mW.量子級聯激光器的工作波長已覆蓋近紅外到遠紅外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光譜、超高靈敏氣體傳感器、高速調制器和無線光學連接等方面顯示出重要的應用前景。中科院上海微系統和信息技術研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子級聯激光器；中科院半導體研究所于2000年又研制成功3.7μm室溫準連續應變補償量子級聯激光器，使我國成為能研制這類高質量激光器材料為數不多的幾個國家之一。
目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作為超薄層微結構材料發展的主流方向，正從直徑3英寸向4英寸過渡；生產型的MBE和M0CVD設備已研制成功并投入使用，每臺年生產能力可高達3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英國卡迪夫的MOCVD中心，法國的PicogigaMBE基地，美國的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有這種外延材料出售。生產型MBE和MOCVD設備的成熟與應用，必然促進襯底材料設備和材料評價技術的發展。
（2）硅基應變異質結構材料。
硅基光、電器件集成一直是人們所追求的目標。但由于硅是間接帶隙，如何提高硅基材料發光效率就成為一個亟待解決的問題。雖經多年研究，但進展緩慢。人們目前正致力于探索硅基納米材料（納米Si／SiO2），硅基SiGeC體系的Si1－yCy/Si1－xGex低維結構，Ge／Si量子點和量子點超晶格材料，Si／SiC量子點材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED發光器件和有關納米硅的受激放大現象的報道，使人們看到了一線希望。
另一方面，GeSi／Si應變層超晶格材料，因其在新一代移動通信上的重要應用前景，而成為目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止頻率已達200GHz，HBT最高振蕩頻率為160GHz，噪音在10GHz下為0.9db，其性能可與GaAs器件相媲美。
盡管GaAs／Si和InP／Si是實現光電子集成理想的材料體系，但由于晶格失配和熱膨脹系數等不同造成的高密度失配位錯而導致器件性能退化和失效，防礙著它的使用化。最近，Motolora等公司宣稱，他們在12英寸的硅襯底上，用鈦酸鍶作協變層（柔性層），成功的生長了器件級的GaAs外延薄膜，取得了突破性的進展。
2.4一維量子線、零維量子點半導體微結構材料
基于量子尺寸效應、量子干涉效應，量子隧穿效應和庫侖阻效應以及非線性光學效應等的低維半導體材料是一種人工構造（通過能帶工程實施）的新型半導體材料，是新一代微電子、光電子器件和電路的基礎。它的發展與應用，極有可能觸發新的技術革命。
目前低維半導體材料生長與制備主要集中在幾個比較成熟的材料體系上，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，并在納米微電子和光電子研制方面取得了重大進展。俄羅斯約飛技術物理所MBE小組，柏林的俄德聯合研制小組和中科院半導體所半導體材料科學重點實驗室的MBE小組等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子點激光器，工作波長lμm左右，單管室溫連續輸出功率高達3.6～4W.特別應當指出的是我國上述的MBE小組，2001年通過在高功率量子點激光器的有源區材料結構中引入應力緩解層，抑制了缺陷和位錯的產生，提高了量子點激光器的工作壽命，室溫下連續輸出功率為1W時工作壽命超過5000小時，這是大功率激光器的一個關鍵參數，至今未見國外報道。
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半導體材料研究的新進展
在單電子晶體管和單電子存貯器及其電路的研制方面也獲得了重大進展，1994年日本NTT就研制成功溝道長度為30nm納米單電子晶體管，并在150K觀察到柵控源－漏電流振蕩；1997年美國又報道了可在室溫工作的單電子開關器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工藝技術實現了128Mb的單電子存貯器原型樣機的制造，這是在單電子器件在高密度存貯電路的應用方面邁出的關鍵一步。目前，基于量子點的自適應網絡計算機，單光子源和應用于量子計算的量子比特的構建等方面的研究也正在進行中。
與半導體超晶格和量子點結構的生長制備相比，高度有序的半導體量子線的制備技術難度較大。中科院半導體所半導體材料科學重點實驗室的MBE小組，在繼利用MBE技術和SK生長模式，成功地制備了高空間有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子線和量子線超晶格結構的基礎上，對InAs／InAlAs量子線超晶格的空間自對準（垂直或斜對準）的物理起因和生長控制進行了研究，取得了較大進展。
王中林教授領導的喬治亞理工大學的材料科學與工程系和化學與生物化學系的研究小組，基于無催化劑、控制生長條件的氧化物粉末的熱蒸發技術，成功地合成了諸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半導體氧化物納米帶，它們與具有圓柱對稱截面的中空納米管或納米線不同，這些原生的納米帶呈現出高純、結構均勻和單晶體，幾乎無缺陷和位錯；納米線呈矩形截面，典型的寬度為20－300nm，寬厚比為5－10，長度可達數毫米。這種半導體氧化物納米帶是一個理想的材料體系，可以用來研究載流子維度受限的輸運現象和基于它的功能器件制造。香港城市大學李述湯教授和瑞典隆德大學固體物理系納米中心的LarsSamuelson教授領導的小組，分別在SiO2／Si和InAs／InP半導體量子線超晶格結構的生長制各方面也取得了重要進展。
低維半導體結構制備的方法很多，主要有：微結構材料生長和精細加工工藝相結合的方法，應變自組裝量子線、量子點材料生長技術，圖形化襯底和不同取向晶面選擇生長技術，單原子操縱和加工技術，納米結構的輻照制備技術，及其在沸石的籠子中、納米碳管和溶液中等通過物理或化學方法制備量子點和量子線的技術等。目前發展的主要趨勢是尋找原子級無損傷加工方法和納米結構的應變自組裝可控生長技術，以求獲得大小、形狀均勻、密度可控的無缺陷納米結構。
2.5寬帶隙半導體材料
寬帶隙半導體材主要指的是金剛石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶體等，特別是SiC、GaN和金剛石薄膜等材料，因具有高熱導率、高電子飽和漂移速度和大臨界擊穿電壓等特點，成為研制高頻大功率、耐高溫、抗輻照半導體微電子器件和電路的理想材料；在通信、汽車、航空、航天、石油開采以及國防等方面有著廣泛的應用前景。另外，III族氮化物也是很好的光電子材料，在藍、綠光發光二極管（LED）和紫、藍、綠光激光器（LD）以及紫外探測器等應用方面也顯示了廣泛的應用前景。隨著1993年GaN材料的P型摻雜突破，GaN基材料成為藍綠光發光材料的研究熱點。目前，GaN基藍綠光發光二極管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大輸出功率為0.5W.在微電子器件研制方面，GaN基FET的最高工作頻率（fmax）已達140GHz，fT=67GHz，跨導為260ms／mm；HEMT器件也相繼問世，發展很快。此外，256×256GaN基紫外光電焦平面陣列探測器也已研制成功。特別值得提出的是，日本Sumitomo電子工業有限公司2000年宣稱，他們采用熱力學方法已研制成功2英寸GaN單晶材料，這將有力的推動藍光激光器和GaN基電子器件的發展。另外，近年來具有反常帶隙彎曲的窄禁帶InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重視，這是因為它們在長波長光通信用高T0光源和太陽能電池等方面顯示了重要應用前景。
以Cree公司為代表的體SiC單晶的研制已取得突破性進展，2英寸的4H和6HSiC單晶與外延片，以及3英寸的4HSiC單晶己有商品出售；以SiC為GaN基材料襯低的藍綠光LED業已上市，并參于與以藍寶石為襯低的GaN基發光器件的竟爭。其他SiC相關高溫器件的研制也取得了長足的進步。目前存在的主要問題是材料中的缺陷密度高，且價格昂貴。
II－VI族蘭綠光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美國3M公司成功地解決了II－VI族的P型摻雜難點而得到迅速發展。1991年3M公司利用MBE技術率先宣布了電注入（Zn，Cd）Se／ZnSe蘭光激光器在77K（495nm）脈沖輸出功率100mW的消息，開始了II－VI族蘭綠光半導體激光（材料）器件研制的。經過多年的努力，目前ZnSe基II－VI族蘭綠光激光器的壽命雖已超過1000小時，但離使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速發展和應用，使II－VI族蘭綠光材料研制步伐有所變緩。提高有源區材料的完整性，特別是要降低由非化學配比導致的點缺陷密度和進一步降低失配位錯和解決歐姆接觸等問題，仍是該材料體系走向實用化前必須要解決的問題。
寬帶隙半導體異質結構材料往往也是典型的大失配異質結構材料，所謂大失配異質結構材料是指晶格常數、熱膨脹系數或晶體的對稱性等物理參數有較大差異的材料體系，如GaN／藍寶石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引發界面處大量位錯和缺陷的產生，極大地影響著微結構材料的光電性能及其器件應用。如何避免和消除這一負面影響，是目前材料制備中的一個迫切要解決的關鍵科學問題。這個問題的解泱，必將大大地拓寬材料的可選擇余地，開辟新的應用領域。
目前，除SiC單晶襯低材料，GaN基藍光LED材料和器件已有商品出售外，大多數高溫半導體材料仍處在實驗室研制階段，不少影響這類材料發展的關鍵問題，如GaN襯底，ZnO單晶簿膜制備，P型摻雜和歐姆電極接觸，單晶金剛石薄膜生長與N型摻雜，II－VI族材料的退化機理等仍是制約這些材料實用化的關鍵問題，國內外雖已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。
3光子晶體
光子晶體是一種人工微結構材料，介電常數周期的被調制在與工作波長相比擬的尺度，來自結構單元的散射波的多重干涉形成一個光子帶隙，與半導體材料的電子能隙相似，并可用類似于固態晶體中的能帶論來描述三維周期介電結構中光波的傳播，相應光子晶體光帶隙（禁帶）能量的光波模式在其中的傳播是被禁止的。如果光子晶體的周期性被破壞，那么在禁帶中也會引入所謂的“施主”和“受主”模，光子態密度隨光子晶體維度降低而量子化。如三維受限的“受主”摻雜的光子晶體有希望制成非常高Q值的單模微腔，從而為研制高質量微腔激光器開辟新的途徑。光子晶體的制備方法主要有：聚焦離子束（FIB）結合脈沖激光蒸發方法，即先用脈沖激光蒸發制備如Ag/MnO多層膜，再用FIB注入隔離形成一維或二維平面陣列光子晶體；基于功能粒子（磁性納米顆粒Fe2O3，發光納米顆粒CdS和介電納米顆粒TiO2）和共軛高分子的自組裝方法，可形成適用于可光范圍的三維納米顆粒光子晶體；二維多空硅也可制作成一個理想的3－5μm和1.5μm光子帶隙材料等。目前，二維光子晶體制造已取得很大進展，但三維光子晶體的研究，仍是一個具有挑戰性的課題。最近，Campbell等人提出了全息光柵光刻的方法來制造三維光子晶體，取得了進展。
4量子比特構建與材料
隨著微電子技術的發展，計算機芯片集成度不斷增高，器件尺寸越來越小（nm尺度）并最終將受到器件工作原理和工藝技術限制，而無法滿足人類對更大信息量的需求。為此，發展基于全新原理和結構的功能強大的計算機是21世紀人類面臨的巨大挑戰之一。1994年Shor基于量子態疊加性提出的量子并行算法并證明可輕而易舉地破譯目前廣泛使用的公開密鑰Rivest，Shamir和Adlman（RSA）體系，引起了人們的廣泛重視。
所謂量子計算機是應用量子力學原理進行計的裝置，理論上講它比傳統計算機有更快的運算速度，更大信息傳遞量和更高信息安全保障，有可能超越目前計算機理想極限。實現量子比特構造和量子計算機的設想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一個實現大規模量子計算的方案。其核心是利用硅納米電子器件中磷施主核自旋進行信息編碼，通過外加電場控制核自旋間相互作用實現其邏輯運算，自旋測量是由自旋極化電子電流來完成，計算機要工作在mK的低溫下。
這種量子計算機的最終實現依賴于與硅平面工藝兼容的硅納米電子技術的發展。除此之外，為了避免雜質對磷核自旋的干擾，必需使用高純（無雜質）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅單晶；減小SiO2絕緣層的無序漲落以及如何在硅里摻入規則的磷原子陣列等是實現量子計算的關鍵。量子態在傳輸，處理和存儲過程中可能因環境的耦合（干擾），而從量子疊加態演化成經典的混合態，即所謂失去相干，特別是在大規模計算中能否始終保持量子態間的相干是量子計算機走向實用化前所必需克服的難題。
5發展我國半導體材料的幾點建議
鑒于我國目前的工業基礎，國力和半導體材料的發展水平，提出以下發展建議供參考。
5.1硅單晶和外延材料硅材料作為微電子技術的主導地位
至少到本世紀中葉都不會改變，至今國內各大集成電路制造廠家所需的硅片基本上是依賴進口。目前國內雖已可拉制8英寸的硅單晶和小批量生產6英寸的硅外延片，然而都未形成穩定的批量生產能力，更談不上規模生產。建議國家集中人力和財力，首先開展8英寸硅單晶實用化和6英寸硅外延片研究開發，在“十五”的后期，爭取做到8英寸集成電路生產線用硅單晶材料的國產化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我國應有8～12英寸硅單晶、片材和8英寸硅外延片的規模生產能力；更大直徑的硅單晶、片材和外延片也應及時布點研制。另外，硅多晶材料生產基地及其相配套的高純石英、氣體和化學試劑等也必需同時給以重視，只有這樣，才能逐步改觀我國微電子技術的落后局面，進入世界發達國家之林。
5.2GaAs及其有關化合物半導體單晶材料發展建議
GaAs、InP等單晶材料同國外的差距主要表現在拉晶和晶片加工設備落后，沒有形成生產能力。相信在國家各部委的統一組織、領導下，并爭取企業介入，建立我國自己的研究、開發和生產聯合體，取各家之長，分工協作，到2010年趕上世界先進水平是可能的。要達到上述目的，到“十五”末應形成以4英寸單晶為主2－3噸／年的SI－GaAs和3－5噸／年摻雜GaAs、InP單晶和開盒就用晶片的生產能力，以滿足我國不斷發展的微電子和光電子工業的需術。到2010年，應當實現4英寸GaAs生產線的國產化，并具有滿足6英寸線的供片能力。
5.3發展超晶格、量子阱和一維、零維半導體微結構材料的建議
（1）超晶格、量子阱材料從目前我國國力和我們已有的基礎出發，應以三基色（超高亮度紅、綠和藍光）材料和光通信材料為主攻方向，并兼顧新一代微電子器件和電路的需求，加強MBE和MOCVD兩個基地的建設，引進必要的適合批量生產的工業型MBE和MOCVD設備并著重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基藍綠光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料體系的實用化研究是當務之急，爭取在“十五”末，能滿足國內2、3和4英寸GaAs生產線所需要的異質結材料。到2010年，每年能具備至少100萬平方英寸MBE和MOCVD微電子和光電子微結構材料的生產能力。達到本世紀初的國際水平。
寬帶隙高溫半導體材料如SiC，GaN基微電子材料和單晶金剛石薄膜以及ZnO等材料也應擇優布點，分別做好研究與開發工作。
（2）一維和零維半導體材料的發展設想。基于低維半導體微結構材料的固態納米量子器件，目前雖然仍處在預研階段，但極其重要，極有可能觸發微電子、光電子技術新的革命。低維量子器件的制造依賴于低維結構材料生長和納米加工技術的進步，而納米結構材料的質量又很大程度上取決于生長和制備技術的水平。因而，集中人力、物力建設我國自己的納米科學與技術研究發展中心就成為了成敗的關鍵。具體目標是，“十五”末，在半導體量子線、量子點材料制備，量子器件研制和系統集成等若干個重要研究方向接近當時的國際先進水平；2010年在有實用化前景的量子點激光器，量子共振隧穿器件和單電子器件及其集成等研發方面，達到國際先進水平，并在國際該領域占有一席之地?？梢灶A料，它的實施必將極大地增強我國的經濟和國防實力。
關鍵詞最優反應函數動態效率靜態效率
軟件行業是我國的重要行業，但自從其發展開始就一直存在著盜版問題，而由于被盜版的軟件大多為國外軟件制造商的產品，所以經常引發關于知識產權保護是否過渡的爭論，支持盜版者以社會福利為其理由，而反對者堅持知識產權保護有利于技術進步。
1基本事實
關于軟件盜版存在著公認的事實，這些事實是我們分析的起點。首先，軟件盜版在技術上無法克服，即無論正版軟件制造商采用何種反盜版技術都無法防范自己的軟件被盜版；其次，盜版軟件與正版軟件在實用性上并不存在較大的差距，這點非常重要。因為這意味著正版軟件和盜版軟件的產品差別不大；再次，實施盜版所需的投入遠遠低于正版軟件，因為盜版廠商無需支付研發支出；最后，軟件生產的邊際成本非常低，接近于零，所以可以認為正版和盜版軟件的邊際成本相等且不變。
2不存在盜版廠商時的正版軟件定價策略
如果我們實施極為嚴格的知識產權保護，則市場上不存在盜版軟件，此時正版廠商是市場上唯一的生產者，整個市場結構就是標準的完全壟斷市場。相關的函數如下：反需求函數：p1=a-bq1需求函數則為：q1=a/b-p1/b成本函數為：c1=f+cq1利潤函數為:：μ1=(a-p1)(p1-c)/b-fp1為正版軟件的價格，q1為正版軟件的需求量，f表示固定成本，這里相對于盜版廠商來說主要為研發支出，c表示不變的邊際成本和平均變動成本。
所以對利潤函數求p1的一階導數可得其最優定價：p1=c+(a-c)/2
3基于一個正版廠商和一個盜版廠商市場結構的經濟學分析
3.1軟件市場反需求函數和需求函數
由于正版軟件和盜版軟件的差別不大，所以對于普通個人用戶來講，它們的替代性相當大。我們用以下這組反需求函數來表示這種關系：
p1=a-b(q1+θq2)p2=a-b(θq1+q2)
式中，a和b為正，0≤θ≤1，θ取負值時模型成為一個互補商品的需求模型。若θ=0則一種商品的價格僅與本商品的產量有關，而與另一種商品無關，兩種商品無替代性。θ越接近于1，兩個變量之間的替代性越強；當θ=1則兩種商品為完全替代，即對于消費者來講產品1和產品2完全一樣。很明顯，在盜版問題上0＜θ＜1，即兩種商品既不完全替代也不完全無關，且θ較為接近1。
通過轉換反需求函數的方程式，可以得到模型所隱含的需求函數方程式：q1=[(1-θ)a-p1+θp2]/(1-θ2)bq2=(1-θ)a-p2+θp1]/(1-θ2)b
3.2軟件企業的成本函數和利潤函數
正版軟件的成本函數可以表示為：
c1=f+cq1，f表示固定成本，這里相對于盜版廠商來說主要為研發支出。c表示不變的邊際成本和平均變動成本。
結合鮑利的線性需求模型，可得正版企業的利潤函數為：
μ1=(p1-c)[(1-θ)(a-c)-(p1-c)+θ(p2-c)]/(1-θ2)b-f相應的，不包括大量研發支出的盜版廠商的成本函數為：c2=cq2
其利潤函數為：
μ2=(p2-c)[(1-θ)(a-c)-(p2-c)+θ(p1-c)]/(1-θ2)b
使μ1最大化的對于p1的一階條件給出了正版廠商相對于盜版廠商的價格最優反映函數：2(p1-c)-θ(p2-c)=(1-θ)(a-c)同理盜版廠商的價格最優反映函數為：2(p2-c)-θ(p1-c)=(1-θ)(a-c)由此可以確定均衡價格為：p1=p2=c+(1-θ)(a-c)/(2-θ)
4基于一個正版廠商和多個盜版廠商市場結構的經濟學分析
4.1伯特蘭模型與盜版廠商之間的競爭
當多個盜版廠商出現時(這也是更為符合實際的假設)，盜版廠商之間存在較為激烈的競爭，即盜版廠商的博弈對象不再是正版廠商而是其它的盜版廠商。而盜版軟件之間則沒有任何差別，它們之間的競爭完全是價格競爭。經典伯特蘭模型認為，當產品同質時，最終價格會降至邊際成本。
經典伯特蘭模型是建立在兩個生產同質產品的廠商基礎之上的，這兩個廠商只能使用價格作為決策變量。同時假設兩個廠商擁有相同的平均成本和邊際成本，且平均成本等于邊際成本。圖1中當廠商2的價格低于邊際成本(平均成本)時，廠商1選擇邊際成本作為其價格；當廠商2的價格高于邊際成本(平均成本)低于壟斷價格Pm(平均成本)時，廠商1選擇略低于P2的價格作為其價格，并占有整個市場；當P2>Pm時，廠商1的價格定在Pm處。
圖2中包括了廠商2和廠商1的最優反應曲線，他們的交點就是均衡點p1=p2=mc。此時兩個廠商都達到了平均成本處，誰都沒有動力離開均衡點。
顯然伯特蘭模型的結論對于多個廠商也是成立，所以盜版廠商的價格會降至邊際成本，這也能獲得事實的支持：國內每個省會城市的盜版軟件幾乎都有自己的統一價格。
4.2基于多個盜版廠商市場環境的正版廠商的反應函數
當盜版軟件的價格降至邊際成本MC=c時，從正版軟件廠商的最優價格反應函數：
2(p1-c)-θ(p2-c)=(1-θ)(a-c)
易于推出正版軟件的最優定價為:
p1=c+(1-θ)(a-c)/2
5靜態效率與動態效率
比較一個正版廠商面對一個盜版廠商所采用的最優定價和它面對多個廠商時的最優定價：
p1=p2=c+(1-θ)(a-c)/(2-θ)p1=c+(1-θ)(a-c)/2
我們發現存在多個盜版廠商時正版軟件的最優定價應更低，如果再與完全壟斷市場中企業的最優定價p1=c+(a-c)/2相比，我們發現隨著盜版廠商的加入，的確正版廠商的最優定價會不斷下降，越來越接近靜態社會福利的標準p=mc。所以認為盜版有利于增加社會福利的看法是有道理的。但是這只是靜態效率，靜態效率包括配置效率和生產效率。
而社會福利則除了靜態效率還包括動態效率，動態效率則與知識擴散有關，知識擴散是創新和知識產權保護的函數，所以動態效率是創新和保護的函數。如果我們不重視保護知識產權，則沒有人愿意投資進行創新。如果我們過于保護，比方說，將軟件的版權無限期延長，那知識將無法擴散，技術無法進步，經濟就很難增長。有學者用下下列圖3表示社會福利與知識產權之間的關系：
在圖3中社會福利(嚴格的講是動態社會福利，即動態效率)和知識產權的保護水平不是線性相關的，在P*(此處P為保護水平，而非價格)處達到最大，大于或小于P*都會造成動態效率的損失。
6主要結論
所以認為為了社會福利的進步，就應該允許大肆盜版的看法是沒有堅實的經濟學基礎的。因為靜態效率最大化要求不對知識產權進行任何保護，這樣人人都可以盜版，軟件價格一定會降低到邊際成本處。但動態效率則要求對知識產權進行一定程度的保護(P*不可能為零)，所以兩者無法同時達到最大化。
盡管沒有定量上的最優值，我們還是可以有一些有價值的結論。我們可以在軟件的保護方面進行一些策略調整，比方說縮短軟件保護的著作權年限，以提高靜態效率和知識傳播速度，同時在保護期內嚴厲打擊盜版，保護企業的創新精神，保護產業的長期競爭力。
參考文獻
1張曼.論數字產業對傳統反壟斷理論與實踐的啟示[J].經濟評論，2002(4)
論文關鍵詞：網絡會計；存在問題；主要對策
1網絡會計的概念
網絡會計是建立在網絡環境基礎上的會計信息系統，并在互聯網環境下對各種交易和事項進行確認、計量和披露的會計活動。是電子商務的重要組成部分。
2網絡會計的優點
網絡會計既是對傳統會計的繼承，又是對傳統會計的發展它與傳統會計相比，具有以下幾個方面的優點。
2．1打破傳統會計的管理模式
2．1．1會計職能發生變化
傳統會計的基本職能是核算與監督，會計管理工作主要局限在對會計事項本身的記賬、算賬和審核上。企業進入網絡化管理后，財務會計與管理會計職能必相融合，形成高度發展的管理型會計信息系統。會計信息系統的功能將不再是單一的核算功能而將預測、決策、控制等管理功能納入系統內。
2．1．2會計管理信息系統的全面化
網絡會計兼有會計業務處理層、信息管理層、會計決策層與決策支持層在內的多層次網絡結構信息系統。以便會計在實現資金流管理的同時進行物流管理，真正實現購銷存業務、會計核算財務監控的一體化管理，成為企業管理中最有效的決策支持系統。
2．2加快會計管理工作的時效
互聯網打破了物理距離限制的同時還打破了時間的限制，使企業會計工作變得及時和迅速。
2．2．1消除了財務會計管理和經營業務活動運作上的時間差。實現了財務管理與業務之間的協同化
在網絡會計環境下，企業各職能部門之間信息能夠得以相互連接，彼此共享，從根本上改變了財務與業務不對稱得滯后現象使企業的財務資源配置與業務動作協調同步。
2．2．2財務信息的及時生成，財務會計管理工作實現了由靜態管理向動態管理的跨越
財務信息數據的處理是實時的，不論業務發生在企業的內部還是外部，該業務一旦被確認，都將立即被存人相應的服務器并主動送到財務信息系統，使業務信息實時轉化且自動生成。
2．3提高會計工作手段
傳統會計是通過紙質的憑證、賬簿、報表反映企業的財務狀況和經營成果。而網絡會計的會計信息載體由紙張變為磁介質和光電介質，這種替代從根本上消除了信息處理過程中對信息分類、加工和利用等技術的限制，利用同一基礎數據便可供不同的人在不同的地方進行信息加工和利用。會計手段發生了革命性變化。
2．4改變會計人員的工作方式
傳統手工操作條件下，會計人員主要是進行會計核算。網絡會計要求會計人員改變其工作方式，不斷適應會計環境的變化，實現由核算型會計向核算管理型會計轉變，采用聯機實時操作，主動獲取與提供相結合的一種人機交互式的會計信息系統，為會計信息使用者實旅經濟管理與決策提供及時、準確、系統的信息。
2．5拓展傳統財務會計報告的結構和內容
在傳統財務會計工作中，財務報表是財務報告的核心。附表、附注提供報表以外貨幣性信息和非貨幣性信息，它們是財務報表的重要補充在網絡會計中，財務數據的收集、加工、處理都可以實時進行，不僅迅捷，而且可以雙向交流財務信息。甚至報表閱讀者可以根據自身的需要，以財務會計的原始數據為基礎，進行再加工，獲得更深入的信息。另一方面網絡會計環境下的財務報告對以前并不重要的信息或受成本效益原則約束無法披露的信息，都能進行充分及時的披露。
3網絡會計發展中存在的問題
如上所述，網絡會計具有的優越性是肯定的。但是網絡會計是在網絡環境下運行的，它不可避免地存有若干不足，下面探討的是網絡會計發展中存在的幾個問題。
3．1安全風險
3．1．1網絡系統的安全風險
由于互聯網的開放性，任何人都能夠從互聯網上獲取計算機系統的共享信息資源，這便會給非善意訪問者帶來可乘之機，比如黑客對互聯網系統的蓄意危害。另外，網絡軟件自身的缺陷及通信線路不穩定等因素也是網絡系統的安全隱患。
3．1．2會計信息的安全風險
會計信息是反映企業財務狀況和經營成果的重要依據，不得隨意泄露、破壞和遺失。在網絡環境下，各種計算機系統互相連接，從而使系統間的數據流動性很大，大量的會計信息置身于開放的網絡中，存在被截取、篡改、泄露機密等安全風險，很難保證其安全性。
3．2失效風險
3．2．1企業內部控制的失效風險
傳統會計系統強調對業務活動的使用授權批準及職責性、正確性、合法性。但是在網絡會計環境中，會計信息存儲于網絡系統，大量不同的會計業務交叉在一起，加上信息資源的共享，財務信息復雜，使傳統會計系統中某些職權分工、相互牽制的控制失效。傳統會計賬簿之間互相核對實現的差錯糾正控制已經不復存在，在網絡會計環境下，其光、電、磁介質所載信息可以不留痕跡地被修改或刪除。
3．2．2會計檔案保存的失效風險
網絡會計所使用的財務軟件不能將兼容以前版本或其他版本，以前的會計信息有可能不能被及時錄入網絡財務系統。對于隔代保存的會計檔案更不可能兼容，因而原有會計檔案在新的網絡財務系統中無法查詢。因此，企業所保存的磁帶、磁盤等數據資料面臨失效風險。
3．3會計從業人員的適應性問題
網絡會計環境下的會計從業人員應當熟悉計算機網絡和網絡信息技術，掌握網絡會計常見故障的排除方法及相應的維護措施，了解有關電子商務知識和國際電子交易的法律法規，具備商務經營管理和國際社會文化背景知識，精通會計知識。目前，這樣的復合型人才在我國還非常缺乏。大多數會計人員文化程度不是很高、對新事物的接受能力不是很強，限制了電子商務在我國的發展以及會計信息系統的普及和有效利用。
4解決網絡會計中存在問題的對策
4．1針對安全風險的對策
4．1．1網絡系統安全控制措施
一方面，嚴格控制系統軟件的安裝與修改對工作上的文件屬性可采用隱含只讀等加密措施，或利用網絡設置軟件對各工作站點規定訪問共享區的存取權限命令等保密方式，避免會計數據文件被意外刪除或破壞。對系統軟件進行定期地預測性檢查，系統破壞時，要求系統軟件具有緊急相應、強制備份和快速恢復的功能。另一方面，為防止非法用戶對網絡環境下會計系統的入侵，可以采取端口技術和防火墻技術，以防止網上黑客的惡意攻擊及網絡病毒的侵害。
4．1．2網絡會計信息安全控制措施
會計信息安全控制一般是通過信息存取安全技術和會計數據加密來達到的，其中，數據加密是網絡會計系統中防止會計信息失真的最基本的防范措施。另外，也可以通過加強立法來保障會計信息的安全性。超級秘書網
4、2針對失效風險的對策
4．2．1企業內部控制失效的防范措施
控制范圍應有原來單一的財務部門轉變為財務部門與計算機管理部門共同控制?？刂品绞綉袉渭兊氖止た刂妻D化為組織控制、手工控制和程序控制相結合的全面內部控制，這樣就可以解決網絡系統內部控制失效風險。
4．2．2會計檔案保存失效的防范措施
制定和執行標準的財務軟件數據轉換接口，使不同開發商的軟件能夠相互兼容會計數據，，便于財務軟件的升級，以解決會計檔案保存失效風險。
4．3針對會計從業人員適應性問題的對策
[關鍵詞]農村；人力資源；問題；解決辦法自古以來，農業都是我國的根本，農村人力資源也是我國人力資源的主體，凡是人力資源豐富，農村人力資源開發利用較好的地區與國家，其經濟發展水平一般較高；而經濟發展水平不高的地區與國家，一定受其人力資源質量及開發利用率的影響。在我國，農民的身體素質、知識素質和科技素質相對較低，農村的人力資源遠遠不能適應發展現代農業的要求，這就決定了我國的農村人力資源開發的迫切性。
一、農村人力資源開發遇到的主要問題
（一）農村勞動力文化程度偏低，整體素質不高
我國仍然是個農業人口大國，根據第六次人口普查數據，2010年在全國總人口為13.7054億人當中，居住在鄉村的人口為6.7415億人，占全國總人口的50.32%。第六次人口普查數據顯示，各種教育程度的人口，具有小學文化程度的人口為3.5876億人，占總人口的26.78%；文盲人口5466萬人，占總人口的4.08%，而其中絕大部分都是農民，大量的青壯年農民沒有接受職業技術教育。
當今的農村人力資源中能夠掌握農業種植技術，懂得合理開墾土地，根據不同農作物所適應生存環境的不同特點來選擇土地進行種植的人才資源是非常短缺的，越是貧苦的農村這種情況尤其嚴重。在大部分農村地區，有文化知識的人才絕大多數轉移到了非農業產業或外出工作，長期留在農村的基本上是文化水平偏低的農民，城鄉之間勞動力受教育水平存在明顯差距。農村勞動力數量巨大但素質偏低，以及城鄉之間勞動力受教育水平層次結構上的差距，這些現狀必然會給中國農村經濟的持續、健康發展帶來巨大影響。
（二）政府部門認識不足，對農村人力資源開發的重視程度不夠
制約我國農村人力資源開發的一個重要因素，就是部分政府官員在思想上對農村人力資源開發的認識不足。我國早在2007年就已《關于加強農村實用人才隊伍建設和農村人力資源開發的意見》，但大多數地方干部的主要精力都放在了招商引資、圈地征地等事項上，盲目追求GDP的增長，偏重物質資本投入，沒有充分認識到人力資源與物質資源的關系，忽略了挖掘農民內在潛能、提高農民整體素質也是經濟發展的重要支點。正是由于政府對待農村人力資源開發的重視程度不夠，相關的政策和待遇沒有落實，一些初、高中畢業的農村青年閑置在家，由此導致人才短缺和浪費并存的現象，未能充分地調動農村現有人才的積極性。某些地方政府即使實施了農村人力資源的培訓，也僅是為了完成上級所部署的任務，致使農村人力資源開發流于形式。不難預見，在建設社會主義新農村的過程中，如果農村人力資源開發滯后，是很難成功的。
思想決定著行動，只有各級政府官員在思想上真正意識到開發農村人力資源的重要性，盡快將農村人力資源開發提上議事日程，才能著力推進社會主義新農村建設。
（三）農村勞動力盲目流動，人力資源開發存在制度障礙
勞動力作為生產力中最關鍵的生產要素，只有勞動力與生產資料充分結合，才能發揮其作用。人口流動在市場機制的作用下，可以促使勞動力和生產資料的充分組合，能夠發揮人力資源的高效配置，從而提高農村勞動力的素質，促進農村人力資源的開發。目前，農村勞動力流動存在盲目性，農民外出務工的信息大多來自親朋或打工先行者，勞務供求信息嚴重匱乏，導致農村勞動力的流動在很大程度上仍然滯留在民間的自發狀態上，從而制約了我國農村人力資源的開發。另外，戶籍制度作為國家的行政管理手段之一，雖然在戶口遷移、暫住人口、實行居民身份證制度等方面取得了一些成績，但仍然對促進人才合理流動起到很大的負面影響。
如今，我國城鄉差距還沒有發生根本性改變，大部分農民工在戶籍制度、醫療制度、受教育及就業制度上受到歧視性制度和不公平的政策待遇。同時，農村勞動力市場發育程度不高，特別是在收集和勞動力供求信息、勞動力市場中介組織、勞動力就業服務體系以及法律法規體系等方面都很薄弱。
二、解決農村人力資源開發問題的研究辦法
（一）轉變農民思想觀念，優化農村經濟發展環境
觀念影響思路，思路決定出路。農民的思想道德素質決定著農村人力資源作用的發揮，是農村經濟發展和保持穩定的基礎。抓好農民思想道德教育，提高農民思想道德素質，對農村經濟發展具有重要意義。要提高農民的思想意識，其重點要樹立“科學技術是第一生產力”意識和現（下轉第60頁）（上接第58頁）代文明意識，引導和教育農民提高知識、科技水平，加強農民的創新意識，轉變農民因地理條件而形成的守舊思想，樹立起市場競爭意識和創新意識，從而使解放思想，優化產業結構和經濟增長方式與農村的全面發展緊密結合在一起。同時，要各方聯動，營造出尊重知識、尊重人才的良好氛圍，引進并留住優秀人才，實現農村人力資源開發的良性循環。
（二）發展教育和培訓，提高農村人力資源的質量
加強教育和培訓是提高農民就業能力、提升農村人力資源質量及增強我國產業競爭力的基本手段。加大對農村新增勞動力的崗前培訓，堅持先培訓后就業，保證新增勞動力的基本素質，同時，也能大大提高農民個人收入，對培養新型農民，加快新農村建設步和實現城鄉經濟協調增長都具有戰略性意義。
第一，加強農村基礎教育，發展面向農村的高等教育。缺乏熟悉農村、農民和農業的高級專門人才是制約我國農村經濟發展的原因之一，在培養和提高農村人口基本素質，特別是掃除文盲和普及九年義務教育的同時，國家、學校和社會應共同努力辦好面向農村的農業方面高等教育，為農業和農村培養更多精英人才，這是支撐和帶動現代農業發展的重要措施之一。
第二，加強農村勞動力的培訓，培養新型農民。以“面向農業、面向農村、面向農民”為方針，大力培養有文化、懂技術、會經營的新型農民。培訓要根據農民發展生產、增收致富的實際需要組織內容,要適應農村、農民的特點, 立足于讓農民聽得懂、看得見、摸得著、學得會,靈活多樣地進行培訓,尤其要以“一技一訓”和“一業一訓”為重要形式, 不斷增強培訓內容的針對性、實用性, 提升農民職業技能。此外還應加大對農民的思想道德、民主法制等方面的教育, 增強農民綜合素質, 從而推動新農村建設。
（三）政府加大投入力度，發揮其主導作用
農村人力資源開發是一項宏大的工程，要以農民為主體，動員全社會的人力、物力和財力。在農村人力資源開發上，國家應制定各種有利的政策，并將其納入工作議題。
第一，各級政府應給予政策、制度和資金的支持與保障。根據實際研究制定農村人力資源開發的方針、政策、實施規劃和管理辦法，落實具體措施，實現開發的規范化和制度化。加大對農業和農村的投入力度，擴大公共財政覆蓋農村的范圍。
第二，增強地方政府的引導作用，取消各種有形和無形的限制，提供各種優惠條件，吸引人才投身于農業發展，為農村營造出一種良好的文化和科技環境，確保農民的知識、技能得到及時更新。
武大偉在開幕式上表示，此次會議具有承前啟后、繼往開來的重要意義。會議將重點討論和確定全面落實“9?19”共同聲明的具體措施以及共同聲明起步階段各方將要采取的行動。
武大偉強調，中方衷心期待各國代表團發揮政治智慧，拿出政治決心和勇氣，在增進相互信任的過程中開辟互利共贏的未來，為實現半島無核化，實現有關國家關系正常化，構建和諧東北亞新格局做出新貢獻。
在開幕式后舉行的全體會議上，中方代表團團長武大偉、朝鮮代表團團長金桂冠、美國代表團團長希爾、韓國代表團團長千英宇、日本代表團團長佐佐江賢一郎和俄羅斯代表團團長拉佐夫分別作主旨發言，就如何落實“9?19”共同聲明闡述了各自立場，并提出了相關主張和設想。
武大偉指出，“9?19”共同聲明凝聚了各方的共識，是六方關于半島無核化總體目標的政治宣言，是各方必須遵循的綱領性文件。共同聲明的通過標志著我們完成了“承諾對承諾”。今后的課題是按照“行動對行動”原則，具體落實共同聲明。中國代表團愿與各國代表團一道，以積極、靈活和務實的態度參加會談和磋商，為使本次會議能夠取得積極成果作出建設性努力。
韓、俄、美、朝、日五國代表團團長對六方會談的重啟表示歡迎，感謝中方為復談做出的不懈努力。各方重申繼續履行在“9?19”共同聲明中作出的承諾，堅持通過對話協商以和平方式實現半島無核化，實現有關國家關系正常化，實現東北亞地區長治久安。各方還表示，六方會談重啟來之不易，各方應抓住機遇，本著面向未來、靈活務實的精神，按照“行動對行動”和協調一致原則，制定落實共同聲明的具體措施和步驟，爭取使會談取得積極成果。
開幕式之前，六方代表團舉行了團長會議。
當天，六方會談中方代表團發言人姜瑜在吹風會上表示，各方在第五輪北京六方會談第二階段會議首日進行了“認真、坦率、務實”的會談。
姜瑜表示，中方支持朝美進行接觸和對話，希望雙方利用此階段會談機會，就各自關切問題深入交換意見，找到妥善解決問題的辦法。
姜瑜表示，朝美在9?19共同聲明中承諾相互尊重、和平共處，根據各自雙邊政策，采取步驟實現關系正?；?。中方希望朝美雙方本著相互尊重、平等協商的精神，加強溝通，彌合分歧，通過對話和平解決問題，不斷推動半島形勢向積極方向發展。
12月19日，第五輪六方會談第二階段會議舉行團長會，各方就落實共同聲明的具體措施發表了看法，并提出了具體建議。
中方代表團團長武大偉表示，落實共同聲明是一個系統工程，分階段實施，逐步推進，是比較現實合理的選擇。作為第一步，應該制定有助于落實共同聲明的具體措施，確定各方現階段能夠采取的具體行動。
各方代表團重申了堅持“9?19”共同聲明的立場，并表示將作出進一步努力，制定落實共同聲明的規劃。
當晚，外交部副部長戴秉國在釣魚臺國賓館設宴款待參加第五輪六方會談第二階段會議的各國代表團團長。
戴秉國對各國代表團團長來京出席此次六方會談表示歡迎。他指出，舉行六方會談的目的就是通過對話和磋商，擴大共識，增進信任，縮小分歧，消除隔閡。在過去的兩天里，各方通過全體會議、團長會、雙邊磋商等多種形式，圍繞落實共同聲明的措施坦率、深入地交換意見，闡明了各自立場，增加了彼此了解，談判在不斷深化。
戴秉國表示，相信各方會拿出巨大誠意，作出最大努力，在實現半島無核化和有關國家關系正?；矫孢~出堅實步伐，早日實現各方的共同目標。
當天下午，外交部發言人秦剛在例行記者會上表示，六方會談是一個逐步推進的進程，有關各方在不斷加強接觸、增進了解、尋求共識、積累共同點、縮小分歧的過程中逐步邁向前進。
秦剛說，中方本著客觀、平衡、兼顧各方利益和關切的精神，同有關各方保持接觸，聽取有關各方建議和意見，進行協調和斡旋。他強調，中方和其他各方在六方會談中有一個“非常重要的、壓倒一切的”共識，即回到通過對話和談判解決朝鮮半島核問題的軌道上來，共同落實“9?19”共同聲明，朝著朝鮮半島無核化的目標前進。他表示相信，本著這樣的共識，中國和美國以及其他有關方能夠通過協商和接觸，不斷找到彼此之間的共同點。
12月20日，第五輪六方會談第二階段會議進入第三天，雙邊磋商和接觸異常密集，談判依舊艱難。
由美國助理財政部長幫辦丹尼爾?格拉澤和朝鮮貿易銀行總裁吳光哲率領的美朝相關代表團于當天在朝鮮駐華使館就金融問題進行了第二次磋商。19日，美朝代表團就金融問題進行了首次磋商。
格拉澤表示，他和朝鮮代表團當天進行了5個小時的磋商，雙方“態度認真”，磋商是“有幫助的”。雙方正商討2007年1月在紐約繼續就此問題進行討論。
當天，中國國際問題研究所研究員晉林波分析指出，美國的態度此次有兩大調整：一是愿意向朝鮮提供書面安全保障；二是愿意談金融問題。過去美國并不愿意這樣做。美國帶來了具體的解決核問題的方案，其中有些內容充分考慮到朝鮮的接受能力。
中國社會科學院亞太所專家樸鍵一分析指出，中國創造性地提出工作組機制和“多邊中的雙邊”的問題解決機制，使談判不分場合、不拘形式、多邊雙邊同時進行，將談判任務化整為零，體現出一種更為主動的外交新思維。
當天下午，外交部長李肇星在釣魚臺國賓館會見各國代表團團長。
李肇星說，六方會談進程陷入僵局一年多以后得以重新啟動，實屬不易。在六方會談框架下通過談判和平解決朝核問題，實現半島無核化，實現半島和東北亞地區的長治久安，符合各方的利益，符合世界人民的愿望。
李肇星指出，第四輪六方會談發表的共同聲明是六方會談進程取得的重要進展，照顧到各方關切，值得珍惜。為實現互利共贏，各方當務之急是制定落實共同聲明的規劃，采取實際行動履行各自在共同聲明中作出的承諾。
李肇星表示，經過各方代表團的艱苦努力，此次會談已取得許多新的共識：各方都重申履行“9?19”共同聲明；重申愿通過對話和平解決半島核問題；重申堅持朝鮮半島無核化的共同目標。希望有關各方發揮政治智慧和創造性，逐步積累信任，擴大共識，中方將一如既往地發揮建設性作用，與各方保持密切溝通與合作，推動會談取得積極進展。
各國代表團團長表示，六方會談重啟意義重大。各方應進一步做出共同努力，克服困難，推動會談取得實質性成果。各方贊賞中方作為六方會談主席國為復談并推動會談取得成果所發揮的重要作用。
12月21日 ，第五輪北京六方會談第二階段會議進入第四天，各方進行了密集的雙邊磋商。
當天，中方分別和朝、美、韓、日、俄五方舉行了雙邊磋商。俄日、美日、朝美也分別進行了雙邊磋商。
本階段會談采取了全體會、團長會和雙邊磋商等形式。截至當天下午1點半，在釣魚臺國賓館內已舉行了25場雙邊磋商，其中13場和中方有關。
六方會談美國代表團團長希爾當天表示，會議將進入以文件形式反映進展情況的階段。
外交部發言人秦剛在當天的例行記者會上也表示，會議已到了一個各方認真、坦率、務實地討論實質性問題的階段，希望有關各方繼續齊心協力、耐心地推進會談進程。
12月22日，六方會談中方代表團團長、外交部副部長武大偉在北京宣讀了第五輪六方會談第二階段會議《主席聲明》。全文如下：
第五輪六方會談第二階段會議于12月18日至22日在北京舉行。
各方回顧了六方會談形勢的發展和變化，重申通過對話和平實現朝鮮半島無核化是各方的共同目標和意志，重申將認真履行在2005年9月19日共同聲明中作出的承諾，同意根據“行動對行動”原則，盡快采取協調一致步驟，分階段落實共同聲明。
各方就落實共同聲明的措施和起步階段各方將采取的行動進行了有益的探討，提出了一些初步設想。各方還通過密集的雙邊磋商，就解決彼此關切坦率、深入地交換了意見。
各方同意休會，向首都報告，盡早復會。
當天，國務委員唐家璇在釣魚臺國賓館會見了各國代表團團長。
唐家璇說，經過一年多的折沖，六方會談進程得以重啟，并就落實共同聲明措施和起步階段各方將要采取的行動進行了坦誠和深入的討論。各方的主張更加明確，立場更加靠近，共識不斷積累。各方重新確認了共同聲明精神，重申將認真履行各自在共同聲明中作出的承諾，表達了繼續致力于實現半島無核化目標和通過對話和平解決問題的意志，具有十分重要和積極的意義。
唐家璇指出，全面落實共同聲明是各方的責任和義務，也符合各方的利益。解決有關問題，實現東北亞的長治久安，不可能一蹴而就，需要有個循序漸進的過程，需要各方作出政治決斷，需要對前途保持信心。
唐家璇表示，希望有關方面在六方會談休會期間能夠發揮智慧，互諒互讓，找出妥善解決有關分歧的方案，爭取在后續的會議上取得實質性進展，為東北亞的和平穩定與發展作出積極貢獻。
【關鍵詞】半導體材料；發展；現狀
半導體材料這一概念第一次被提出是在二十世紀，被維斯和他的伙伴考尼白格首次提及并使用，半導體材料從那時起便不斷的進步發展，伴隨著現代化的生活方式對一些數字產品的應用需求，社會對半導體材料推出了更高的要求，這使得半導體材料得到了飛躍性的發展【1】。本篇論文就半導體材料的概念性理解，半導體材料的歷史性發展，新一代半導體材料的舉例以及發展應用現狀等方面展開了基本論述，談論我國在半導體材料這一領域的應用與發展的實際情形。
1.對半導體材料的概念性理解
對半導體材料的理解不能脫離當今二十一世紀這個有著高需求和高速度特點的時代，這個時代同時也是崇尚環保觀念，倡導能源節約的時代，因此新的信息時代下半導體的發展要脫離以往傳統的發展模式，向新的目標邁進。
首先，我們要了解什么是半導體材料，這將為接下來的論述打下概念性的基礎。眾所周知，氣體，液體，固體等狀態都可稱之為物質的存在狀態，還有一些絕緣體，絕緣體是指導熱性或者導電性較差的物質，比如陶瓷和琥珀，通常把F，銀，金，銅等導熱性和導電性較好的一類物質成為導體，所以顧名思義，半導體既不屬于絕緣體，也不屬于導體，它是介于導體和絕緣體性質之間的一種物質【2】。半導體沒有導體和絕緣體發現的時間早，大約在二十世紀三十年代左右才被發現，這也是由于技術原因，因為鑒定物質的導熱性和導電性的技術到了一定的時期才得到發展，而且對半導體材料的鑒定需要利用到提純技術，因此，當對物質材料的提純技術得到升級到一定水平之后，半導體的存在才真正意義上在學術界和社會上被認可。
2.半導體材料的歷史發展及早期應用
對半導體材料的現代化研究離不開對這一材料領域的歷史性探究，只有知道半導體材料是怎樣，如何從什么樣的情形下發展至今的，才能對當今現代半導體材料形成完整的認識體系。對半導體材料的接觸雛形是先認識到了半導體材料的四個特性。論文接下來將會具體介紹，并對半導體材料早期應用做出詳細解釋。
2.1半導體材料發現之初的特性
半導體材料第一個被發現的特性，在一般的情況之下，金屬材料的電阻都是隨著溫度的升高而增加的，但是巴拉迪，這位英國的科學研究學者發現硫化銀這一物質的電阻隨著溫度的升高出現了降低的情況，這就是對半導體材料特性的首次探索，也是第一個特性。
半導體材料的第二個特性是由貝克萊爾，一位偉大的法國科學技術研究者發現的，他發現電解質和半導體接觸之后形成的結會在施加光照條件之下產生一個電壓，這是后來人們熟知的光生伏特效應的前身，也是半導體材料最初被發現的第二個特性。
半導體材料的第三個特性是由德國的科學研究學者布勞恩發現的，他發現一些硫化物的電導和所加電場的方向有著緊密的聯系，也就是說某些硫化物的導電是有方向性的，如果在兩端同時施加正向的電壓，就能夠互相導通，如果極性倒置就不能實現這一過程，這也就是我們現在知道的整流效應，也是半導體材料的第三個特性。
半導體材料的第四個特性是由英國的史密斯提出的，硒晶體材料在光照環境下電導會增加，這被稱作光電導效應，也是半導體材料在早期被發現的第四個特性【3】。
2.2半導體材料在早期的應用情況
半導體材料在早期被應用在一些檢測性質的設備上，比如由于半導體材料的整流效應，半導體材料被應用在檢波器領域。除此之外，大家熟知的光伏電池也應用了早期的半導體材料，還有一些紅外探測儀器，總之，早期被發現的半導體材料的四個重要的特性都被應用在了社會中的各個領域，半導體材料得到初步的發展。
直到晶體管的發明，使得半導體材料在應用領域被提升到一個新的高度，不再僅僅是應用在簡單的檢測性質的設備中或者是電池上，晶體管的發明引起了電子工業革命，在當今來看，晶體管的發明并不僅僅只是帶來了這一電子革命，最大的貢獻在于它改變著我們的生活方式，細數我們現在使用的各種電器產品，都是有晶體管參與的。因此晶體管的發明在半導體材料的早期應用發展上有著舉足輕重的位置，同時也為今后半導體材料的深入發展做足了準備，具有里程碑式的意義與貢獻【4】。
3.現代半導體材料的發展情況
以上論文簡單的介紹了半導體材料以及其早期的發現與應用，接下來就要具體探討第三代半導體材料這一新時代背景下的產物。第三代半導體材料是在第一和第二代半導體材料的發展基礎之上衍生出的更加適應時代要求和社會需要的微電子技術產物。本篇論文接下來將介紹我國半導體材料領域的發展情況，并介紹一些新型的半導體材料的應用與發展情況。
3.1我國半導體材料領域的發展情形
半導體材料的發展屬于微電子行業，針對我國的國情和社會現狀，我國微電子行業的發展不能急于求成，這將會是一個很復雜的過程，也必定是一個長期性的工程。從現在半導體材料發展的情況來看，想要使半導體材料更加滿足受眾的需求，關鍵要在技術層面上尋求突破。我國大陸目前擁有的有關半導體材料的技術，比如IC技術還只能達到0.5微米，6英寸的程度，相較于國際上的先進水平還有較大的差距。
雖然我國目前在半導體材料領域的發展水平與國際先進水平存在著較大的差距，但是這也同時意味著我國在半導體材料領域有著更大的發展空間和更好的前景，而且當今不論是國內環境還是國際環境，又或者是政治環境影響下的我國的綜合性發展方面而言，對中國微電子行業半導體領域的發展還是十分有利的，相信我國在半導體材料這一領域一定會在未來有長足的發展。
3.2新型半導體材料的發展介紹
前文提到，第三代半導體材料如今已經成為半導體材料領域的主要發展潮流，論文接下來將會選取幾種關鍵的三代半導體材料展開論述。
第一種是碳化硅材料。它屬于一種硅基化合物半導體材料，這一類材料的優越性體現在其較其他種類半導體材料有著更強的熱導性能。因此被應用在廣泛的領域，比如軍工領域，，也會被應用在太陽能電池，衛星通信等領域。
第二種是氧化鋅材料。氧化鋅材料被廣泛的應用到了傳感器和光學材料領域中，這是因為它具備一些關鍵性的特性，集成度高，靈敏度高，響應速度快等，這些特征恰恰是傳感等應用范圍廣泛的領域中所看中的關鍵點，不僅如此，氧化鋅半導體材料不僅性能好，而且這類材料的原料豐富，所以價格低廉，還具有較好的環保性能【5】。
4.結語
近年來，半導體照明產業得到了飛躍式的發展，被越來越廣泛的應用到人們的日常生活中，而支撐這一產業的核心材料正是以碳化硅等半導體材料為主的某些微電子材料，半導體材料利用下的各項技術已經在全球范圍內占領者新的戰略高地。我國半導體材料領域雖然起步晚，發展水平較國際水平有差距，但是前景光明，尤其是第三代半導體材料的出現和應用，在人們的生活中有著更加廣泛和有建設性的應用，改變著人們的生活方式，不斷推動著半導體材料的發展。
參考文獻：
[1]甘倩.淺談LED路燈在城市道路照明中的應用[J].建筑工程技術與設計，2014，（12）：477-477.
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[3]胡鳳霞.淺談半導體材料的性能與應用前景[J].新教育時代電子雜志（教師版），2016，（13）：267.
