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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划半导体材料的社会影响物理学与人类文明任课老师：戴长建班级：材化一班姓名：余伟学号：XX4203半导体技术对人类社会的影响材化一班余伟XX4203半导体材料对20世纪的人类文明所起的巨大影响最令人惊讶。20世纪是科学技术突飞猛进的100年，原子能、半导体、激光和电子计算机被称为20世纪的四大发明，后三大发明是紧密相关的。半导体，指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。半导体电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质称为半导体
2、：室温时电阻率约在1mcm1Gcm之间，温度升高时电阻率则减小。半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括第和第族化合物、第和第族化合物(硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由-族化合物和-族化合物组成的固溶体。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。半导体的分类，按照其制造技术可以分为：集成电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类，虽然不常用，但还是按照IC、LSI、VLSI及其规模进行分类的方法
3、。此外，还有按照其所处理的信号，可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。半导体五大特性掺杂性，热敏性，光敏性，负电阻率温度特性，整流特性。在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。半导体材料的制造为了满足量产上的需求，半导体的电性必须是可预测并且稳定的，因此包括掺杂物的纯度以及半导体晶格结构的品质都必须严格要求。常见的品质问题包括晶格的错位、双晶面，或是堆栈错误都会影响半导体材料的特性。对于一个半导体元件而言，材料晶格的缺陷通常是影响元件性能的主因。目前用来成长高纯度单晶半导体材料最常见的方法称为裘可拉斯基
4、制程。这种制程将一个单晶的晶种放入溶解的同材质液体中，再以旋转的方式缓缓向上拉起。在晶种被拉起时，溶质将会沿着固体和液体的接口固化，而旋转则可让溶质的温度均匀。最早的实用“半导体”是电晶体/二极体。一、在无线电收音机及电视机中，作为“讯号放大器/整流器”用。二、近来发展太阳能，也用在光电池中。三、半导体可以用来测量温度，测温范围可以达到生产、生活、医疗卫生、科研教学等应用的70%的领域，有较高的准确度和稳定性，分辨率可达，甚至达到也不是不可能，线性度%，测温范围-100+300，是性价比极高的一种测温元件。半导体的发现实际上可以追溯到很久以前，1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温度
5、的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。不久，1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体又一个特有的性质。半导体的这四个效应，虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。在1874年，德国的布劳恩
6、观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的整流效应，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。为什么半导体被认可需要这么多年呢？主要原因是当时的材料不纯。没有好的材料，很多与材料相关的问题就难以说清楚。1904年发明真空二极管，1920年无线电广播便风靡全球;1931年半导体理论提出，1948年用半导体材料锗制成了晶体管，从真空管到晶体管，使电子工业发生了质的飞跃，具有划时代的意义;1959年硅半导体材料研制成功，为微电子工业奠定了基础，事实上也是为计算机时代
7、的到来提供了物质条件.1946年世界上第一台电子计算机在美国问世，当时还没有半导体材料，它是由18000支真空管组成的庞然大物，每秒钟实现加法运算40000次;1948年半导体材料取得突破，随即晶体管线路普及,1956年第一台晶体管计算机问世，和第一代真空管计算机相比，体积减小上千倍，运算速度提高到每秒近1(转载于:写论文网:半导体材料的社会影响)00万次;第三代计算机是在硅半导体材料发明以后，集成电路得以实现，1963年出现了硅半导体集成电路计算机，体积进一步缩小，运算速度达到每秒100万一200万次;随着半导体材料质量的提高和制造技术的改进，1971年后超大规模集成电路得以实现，加上信息存
8、储材料和超微加工技术的发展，第四代超大规模集成电路计算机问世，计算机速度高达每秒千万次。事实说明，没有半导体材料就没有微电子工业，就没有计算机的时代。20世纪初(1905年)世界上第一个真空电子管的发明，标志着人类社会进入电子化时代，电子技术实现了第一次重大技术突破。这是控制电子在真空中的运动规律和特性而产生的技术成果。从此产生了无线电通信、雷达、导航、广播、电视和各种真空管电子仪器及系统。经过第二次世界大战后，人们感觉到真空管还存在许多不足，如仪器设备体积大、重量大、耗电大、可靠性和寿命受限制等。因此，研究新型电子管的迫切需求被提出来了。1947年美国贝尔实验室两位科学家巴丁和布拉坦在做锗表
9、面实验过程中发明了世界上第一个点接触锗晶体管。两年后被誉为电子时代先驱的科学浅谈材料与社会发展摘要：材料是人类生存和生活必不可缺少的部分，是人类文明的物质基础和先导，是直接推动社会发展的动力。关键词：材料社会发展人类文明材料是人类生存和生活必不可缺少的部分，是人类文明的物质基础和先导，是直接推动社会发展的动力。材料的发展及其应用是人类社会文明和进步的重要里程碑。没有材料科学的发展，就不会有人类社会的进步和经济的繁荣。一、材料的定义与分类材料是指经过某种加工(包括开采和运输),具有一定组分、结构和性能,并适用于一定用途的物质。材料从化学上分,有金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料及复合材料。
10、从用途上分,有结构材料和功能材料。结构材料主要利用其强度、韧性等力学性质,如钢铁、水泥等;功能材料则主要利用电子导电、半导体、光学和磁学性质,如半导体材料、磁性材料、激光材料等。二、材料推动历史进程回顾历史，人类的历史是一部材料不断进步发展的历史。在群居洞穴的猿人旧石器时代，通过简单加工获得石器帮助人类狩猎护身和生存；青铜时代大约源于4000-5000年前，青铜器大大促进了农业和手工业的出现；春秋战国时代，由铁制作的农具、手工工具及各种兵器，得以广泛应用，大大促进了当时社会的发展；钢铁、水泥等材料的出现和广泛应用，人类社会开始从农业和手工业社会进入了工业社会；本世纪半导体硅、高集成芯片的出现和
11、广泛应用，则把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。三、材料的研究热潮目前，最引人注意的是智能材料和纳米材料。自然界中的材料都具有自适应、自诊断和自修复的功能，如人或动物的肢体都能在没有受到绝对破坏的情况下进行自诊断和自修复，海参、壁虎等在遭遇攻击时会甩掉自己身体的一部分而逃之夭夭，人工材料能否做到这一点，目前还无法肯定，但各国的材料科学家正在积极从事极有发展前途的仿生智能材料的研究。例如，可以诊断受损伤程度的智能混凝土，它是利用光纤传感器的功能来检测混凝土受损伤程度的；还有能进行事故预报和自我抢救的航空材料等。纳米技术的目标是在nm尺度的空间内，探索电子、原子和分子运动规律及特性，研制以单个
12、原子和分子为材料，构造微米大小的具有特定功能的产品，这项前沿科技将对人类未来产生深远影响。四、材料的研究前景目前许多著名的材料科学家都在预测未来材料科学发展的前景，但都不能清楚地描绘出新材料时代的具体蓝图。如，在大型集成电路中，生产上使用的单晶硅其直径已达到150mm，几乎无晶体缺陷和不含氧杂质，但随着集成度提高到几万K，硅芯片因发热而会受到限制，这时GaAs半导体材料就可能成为超大型集成电路如高速计算机的关键材料了。再比如，自1986年超导材料的研究有了重大突破，使超导温度由几十年的缓慢进展，突然跳跃式地升高到95-100K，达到了液氮温度以上.超导的实际应用已指日可待。现在世界各国都在致力
13、于超导的生产应用。仅从电力运输上来看，按美国的计算，如其国内用超导电缆可节约750亿kw的电能，至少每年可节省50亿美元。结语综观我国的材料科学研究,存在的问题有:一是材料研究和生产的结合不密切,研究不能尽快转换为生产力二是整体水平落后,制约了优势项目的发展。作为一个大国,我国的材料科学必须全面发展,又要兼顾重点。因此,我国材料科学的发展战略应是:既要增强关联交叉学科,提高系统性和综合性水平;又要重点发展目前能够用于生产的新型材料研究,以提高经济实力和材料整体研究水平。材料是支撑人类社会文明的重要物质基础，是社会技术进步的物质基础与先导，是可持续发展统工程的一个主要方面。人类社会的技术进步离不
14、开对新材料的探索、研究和制造。加快材料的研发进程，已势在必行。集成电路的发展以及对社会生活的影响集成电路(integratedcircuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电容和电感等元件以及连线互连在一起，制作在一小块或几块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳中，成为具有所需电路功能的微型结构。集成电路具有体积小、重量轻、引出线和焊接点少、寿命长、可靠性高、性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。集成电路广泛的运用于工、民用电子设备如收音机、电视机、计算机等等，同时在军事、通信、遥感等方面也有广泛的应用。早在1830年，科学家就已经展开对
15、半导体的研究。不过最初的研究对象是一些加热后电阻值会增加的元素和化合物。这些物质有个共同点，就是当他们被光照射时，会允许电流单向通过，这使科学家有了二极管单向导电的概念，这个现象也就是光电导效应。德国的FerdinandBraun利用半导体方铅矿，制作了世上第一台整流侦测器，后被称为猫胡子的侦测器，在无线电接收器中，负责侦测讯息的整流器。到了1874年，电报机、电话和无线电的发明，使店里在日常生活中所扮演的角色从单单的能源一种，开始步入信息传播的领域，称为传递信息的一种媒介。而此时电报机、电话和无线电的面世也造就了一项新兴的工业-电子工业的诞生。但是在二十实际的前半段，电子业的发展一直受到真空
16、管的约束，难以有更大的突破。真空管，顾名思义就是抽走了空气的玻璃管，内有阴、阳两极，电子会由阴极流向阳极。为了增加电流，我们将阴极加热至高温(摄氏数百度)，令电子更活跃而“跳”出，再加上另一个比阴极电势略低的电极栅极，我们通过控制栅极的电势以控制电流的目的。真空管本身具有许多缺点：脆而易碎、体积庞大、可靠性差、功耗大、效率低和运作时释放大量热量。与真空管相比，晶体管体积细小、可靠、耐用、耗电量少而且效率高。晶体管的出现，令工程师能设计出更多更复杂的电路，这些电路包括了成千上万件不同的组件：晶体管、二极管、整流器和电容。但是，体积细小的电子零件却带来另一个问题：就是需要花费大量时间和金钱以人手焊接把这些组件接驳起，但人手焊
