半导体异质结及其在电子和光电子中的应用——2000年诺贝尔物理奖评述
2000年诺贝尔物理学奖——信息技术方面的基础性工作
2000年诺贝尔物理学奖——信息技术方面的基础性工作2000年诺贝尔物理学奖授予俄罗斯科学家泽罗斯〃阿尔费罗夫、美国科学家赫伯特〃克勒默和杰克〃基尔比，他们因在“信息技术方面的基础性工作”而获本年度诺贝尔物理学奖。
若尔斯-阿尔费罗夫，来自俄罗斯圣彼得堡约飞物理技术学院，1930年3月15日出生于白俄罗斯的维捷布斯克，1952年毕业于列宁格勒的乌里扬诺夫电子技术学院电子系。
自1953年起，他一直担任约飞物理技术学院科学委员会委员。
他曾经获得物理学和数学博士学位，并于1970-1971年间成为美国伊利诺伊大学访问学者。
从1962年起，他一直致力于半导体异质结构的研究，目前任约飞学院院长，俄罗斯科学院副院长。
瑞典皇家科学院发布的新闻公报说，三位科学家“通过发明快速晶体管、激光二极管和集成电路”，为现代信息技术奠定了坚实基础。
其中，阿尔费罗夫和克勒默将分享今年一半的诺贝尔物理学奖奖金，以表彰他们在半导体异质结构研究方面的开创性工作。
基尔比则因在发明集成电路中所作的贡献，而获得了总额为９００万瑞典克朗（约合１００万美元）的奖金的另一半。
现代信息技术近几十年深刻改变了人类社会，它的发展必须具备两个简单但又是基本的先决条件：一是快速，即短时间里传输大量信息；二是体积小，携带起来方便，在任何场合都能使用。
三位科学家的成果满足了这两个要求。
阿尔费罗夫与克勒默为满足上述第一个先决条件作出了重要贡献。
他们发明的半导体异质结构技术，已广泛应用于制造高速光电子和微电子元件。
所谓异质结构半导体，主要由很多不同带隙的薄层组成。
目前，通信卫星和移动电话基站等都采用了异质结构技术制造的快速晶体管。
利用异质结构技术制造的激光二极管，也使光纤电缆传输因特网信息得以实现。
半导体异质结构技术还可用于制造发光二极管，汽车刹车灯和交通灯等都用到发光二极管，常用的电灯在未来也有可能被发光二极管取而代之。
赫伯特-克勒默，来自美国加利福尼亚大学，他于1952年获得德国哥丁根大学理论物理学硕士学位，毕业后一直致力于研究半导体设备。
2000年诺贝尔物理学奖
Zhores I.Alferov和Herbert Kroemer发明和发展了快速光电和微电子元件，这 些元件都是基于被称为半导体异质结构的层积式半导体结构,Jack S.Kilby参与了集 成电路，也即芯片的发明和发展。由于集成电路的发明，微电子学已成为所有现代技 术发展的基础。他们的工作奠定了现代信息技术的基础。 Zhores I. Alferov 1930年出生于白俄罗斯（当时的苏联）的 Vitebsk。1970年获得圣彼得堡约飞物理技术学院物理和数学博士学位。 1979年当选俄罗斯科学院院士。1971，成为美国富兰克林研究所终身会 员。1990年，当选美国科学院、美国工程院外籍院士。从1987年开始， 成为圣彼得堡约飞物理技术学院的院长。在半导体技术领域里，他有3 本著作，300篇科学论文，以及50项发明。 Herbert Kroemer 1928年出生于德国。1952年获得德国哥廷根大学 理论物理学博士学位。他的博士论文的题目是在晶体管中热电子的效应， 这成为他从事半导体和半导体设备物理研究职业生涯的开端。他曾在德 国和美国的许多研究实验室工作过。1954～1957年，受聘于美国普林斯 顿RCA实验室。1959～1966年， 在美国加州帕洛阿尔托瓦赖纳工作。 1968～1976年，美国卡罗拉多大学的物理学教授，以后成为加州圣巴巴 拉加州大学的物理学教授。 Jack S. Kilby 1923年出生于美国密苏里杰斐逊城。1958起受聘于 德克萨斯仪器公司。1978～1985年，美国德克萨斯A＆M大学教授。他因 对集成线路的发明和发展的主要贡献而获得诺贝尔奖。这一发明使微电 子学成为所有现代技术的基础。
Байду номын сангаас
半导体异质结的作用
半导体异质结的作用
1.提升光生电子-空穴对分离迁移效率：通过结合两种晶体结构、原子间距与膨胀系数
相近的半导体材料，异质结能够促进光生电子-空穴对的分离与迁移。
这种分离迁移效率的提升有助于增强光吸收能力及提高半导体材料的稳定性。
2.形成内建电场：异质结通常以内建电场的形式促进光生电子-空穴对的分离与迁移。
在p-n结中，p型半导体主要以正电荷（空穴）导电，而n型半导体主要以负电荷（电子）导电。
当它们构成异质结后，正负电荷受电磁力的影响互相吸引，最终在两种半导体的界面处形成电偶层，构成方向为n指向p的内建电场。
这个内建电场有助于光生电子与空穴分别向两侧迁移，一方面促进了光生电子-空穴对的产生，另一方面也减小了光生电子与空穴相遇复合的几率。
3.在电子器件中的应用：半导体异质结构对半导体技术具有重大影响，是高频晶体管
和光电子器件的关键成分。
例如，在双极晶体管中，当异质结用作基极-发射极结时，会产生极高的正向增益和低反向增益，从而转化为非常好的高频工作和低漏电流。
在场效应晶体管中，异质结用于高电子迁移率晶体管，可以在更高的频率下工作。
半导体异质结诺贝尔物理奖
半导体异质结诺贝尔物理奖
半导体异质结诺贝尔物理奖是1994年度的诺贝尔物理学奖，颁发给了三位科学家：日本籍物理学家中村修二、美籍物理学家伊恩·赫伯特和德国籍物理学家赫尔曼·克罗默。
他们因为在半导体材料的研究中取得的突破性成果而获得了这一殊荣。
半导体异质结是由不同材料组成的结构，其中至少有两种半导体材料。
这种结构的形成使得电子在材料之间的运动变得更加复杂，这也使得半导体异质结成为了一种非常有用的电子器件。
例如，半导体异质结可以用于制造光电二极管、激光器、太阳能电池等电子器件。
中村修二在20世纪80年代初期发明了一种新的半导体材料，即蓝色LED。
这种LED的发明使得人们可以制造出更加高效的白光LED，这也为照明领域的发展带来了巨大的推动力。
伊恩·赫伯特和赫尔曼·克罗默则在20世纪70年代末期发明了一种新的半导体器件，即量子阱。
这种器件可以控制电子在半导体异质结中的运动，从而实现更加高效的电子器件。
这些科学家的研究成果对于电子科技的发展产生了深远的影响。
他们的发明不仅推动了电子器件的发展，而且还为绿色能源的发展提供了支持。
今天，半导体异质结已经成为了电子器件中不可或缺的一部分，而这些科学家的研究成果也为我们的生活带来了巨大的便利。
(完整word版)2000年诺贝尔物理奖简介
2000年诺贝尔物理奖简介——半导体研究的突破性进展若尔斯阿尔费罗夫基尔比赫伯特克勒默2000年的诺贝尔物理奖，颁给俄罗斯艾尔菲物理技术学院(Ioffe Physico-Technical Institute)的阿法洛夫(Z. I. Alferov)、美国加州圣塔巴巴拉大学的克洛姆(H. Kroemer)、以及美国德州仪器公司的基尔比(J. S. Kilby)。
他们三个人的得奖理由，是因为研究成果奠定了现代信息科技的基石，尤其是有关于快速晶体管、激光二极管和集成电路的发明。
人类的文明历经石器时代、农业社会、工业社会，到现在已步入了信息社会。
现今的信息科技进展快速，着实令人目不暇给，我们正面临着另一次的文化变革。
我们现在透过计算机能很快地接收或传递世界各地的信息，经由光纤因特网能和全球各式各样的社群交往；而借着人造卫星，行动电话可以图一半导体异质结构激光的基本组无孔不入的找到需要沟通的人。
二十年前，我们很难想象信息科技会将人类社会引导入如此的境地，而现在它正变化快速地向不可知的未来迈进。
导致现代信息科技发展的两个主要条件，就是组成信息系统的组件必需运作快速，且必需是轻、薄、短、小。
这些电子组件因为运件快速，所以能在短时间内处理大量信息；又因为体积很小，所以能随身携带，为一般的家庭、办公室所接受。
阿法洛夫和克拉姆利用半导体异质结构所发明的快速，光电组件是现代信息科技的必备组件，例如人造卫星与行动电话中的快速晶体管，在光纤中传递讯息的激光二极管，以及激光唱盘所使用的激光。
基尔比所发明的集成电路，将各种不同的电子组件聚集在同一芯片上，使得功能强大、复杂的电路系统能被微小化，促成了现今微电子工业的蓬勃发展。
以下就简单介绍半导体异质结构的基本特性与应用、集成电路的发展沿革，以及未来的展望。
半导体异质结构的基本特性：所谓半导体异质结构，就是将不同材料的半导体薄膜，依先后次序沈积在同一基座上。
例如图一所描述的就是利用半导体异质结构所作成的激光之基本架构。
半导体及其在光电化学中的应用介绍
按照化学成分可分为元素半导体 和化合物半导体两大类。
能带结构与电子状态
能带结构
半导体的能带结构包括价带、导带和 禁带三部分，其中价带被电子填满， 导带为空，禁带则位于价带和导带之 间。
电子状态
在绝对零度下，半导体中的电子都位 于价带中，随着温度的升高，部分电 子会获得足够的能量跃迁至导带中， 形成自由电子。
结构特点
硅基太阳能电池通常采用P-N结结构，由P型硅和N型硅组成。P型硅富含空穴，N型硅富含电子。在P-N结界面 处，由于浓度差形成内建电场，促使光生电子和空穴分离。
薄膜太阳能电池技术进展
薄膜材料
薄膜太阳能电池采用厚度仅有几微米的半导体材料，如碲化镉、铜铟镓硒等。这些材料具有优异的光 电性能和低成本潜力。
技术进展
近年来，薄膜太阳能电池的转换效率不断提高，同时制造成本也在逐渐降低。柔性衬底和卷对卷生产 工艺的发展使得薄膜太阳能电池在可穿戴设备和便携式电源等领域具有广阔应用前景。
多结太阳能电池性能提升途径
多结结构
多结太阳能电池由多个不同禁带宽度的半导体材料组成，可以吸收不同波长的太阳光， 提高光电转换效率。
性能提升途径
通过优化各结的材料组合、改进结构设计、提高制造工艺水平等方法，可以进一步提高 多结太阳能电池的转换效率和稳定性。
新型太阳能电池材料探索
钙钛矿材料
钙钛矿材料具有优异的光电性能和低成 本潜力，被认为是下一代太阳能电池的 候选材料之一。目前，钙钛矿太阳能电 池的转换效率已达到较高水平，但仍需 解决稳定性等问题。
以提高器件的响应速度、灵敏度和信噪比。
采用先进技术
03
如微纳加工技术、表面等离子体共振技术等，提高光电传感器
的集成度、降低噪声等。
2000年诺贝尔奖改变世界的集成电路
世界上第一台计算机于1946年在美国宾 夕法尼亚大学诞生。发明Байду номын сангаас是美国人约 翰· 阿塔那索夫（Atanasoff）教授。它是 一个庞然大物，用了18000个电子管， 占地170平方米，重达30吨，耗电功率 约150千瓦，每秒钟可进行5000次运算。 电子管计算机由于使用的电子管体积很 大，耗电量大，易发热，因而工作的时 间不能太长。
1947 年 12 月，美国贝尔实验室的肖 克利、巴丁和布拉顿组成的研究小组， 研制出一种点接触型的锗晶体管。 晶体管是一种固体半导体器件，具 有检波、整流、放大、开关、稳压、 信号调制等多种功能。
晶体管
集成电路（IC）
基尔比在自述中说：“在大学里，我的大部 分课程都是有关电力方面的，但因为我童年 时对于电子技术的兴趣，我也选修了一些电 子管技术方面的课程。我毕业于 1947 年， 正好是贝尔实验室宣布发明了晶体管的前一 年，这意味着我的电子管技术课程将要全部 作废。” 晶体管虽然取代笨重不稳定的电子管，但 随电路系统不断扩张，元件愈来愈大，却遇 到新瓶颈。尤其生产一颗晶体管的成本高达 十美元，怎么缩小元件体积，降低成本，变 成应用上的大问题。 基尔比脑中渐渐形成了一个天才想法：电阻、 电容这两种无源元件可以用与晶体管相同的 材料制造，而既然所有元器件都可以用同一 块材料制造，那么这些部件可以预先在同一 块材料上就地制造，再相互连接，最终形成 完整的电路。
1959 年，仙童半导体公司的罗伯 特· 罗伊斯申请了更为复杂的硅集 成电路，并马上投入了商业领域。 但基尔比首先申请了专利，因此， 罗伊斯被认为是集成电路的共同 发明人。 被许多人视为“硅谷之父”的罗 伯特· 诺伊斯1990年因心脏病发作 去世，享年62岁。与他人共同成 立世界上最重要的两家芯片公司： 仙童半导体和英特尔，并且是有 史以来最重要电子器件集成电路 的发明者之一。
2000---2010年诺贝尔物理学奖
2000年诺贝尔物理学奖——半导体研究的突破性进展2000年诺贝尔物理学奖授予三位科学家，表彰他们在移动电话及半导体研究中获得突破性进展。
他们分别是俄罗斯圣彼得堡约飞物理技术学院的若尔斯阿尔费罗夫、美国加利福尼亚大学的赫伯特克勒默和德州仪器公司的杰克S基尔比。
他们的工作奠定了现代信息技术的基础，特别是他们发明的快速晶体管、激光二极管和集成电路(芯片)。
2001年诺贝尔物理学奖玻色爱因斯坦冷凝态的研究2001年诺贝尔物理学奖由3位物理学家共享。
获得者为美国科罗拉多大学的埃里克·康奈尔（Eric A.Cornell）教授、美国麻省理工学院的沃尔夫冈·克特勒（Wolfgang Ketterle ）教授和美国科罗拉多大学的卡尔·维曼（Carl E. Wieman）教授，他们的主要研究工作为原子物理领域中的"稀薄碱性原子气体的玻色爱因斯坦冷凝态的研究"和"对冷凝物的早期基础研究工作"2002年诺贝尔物理学奖——天体物理学领域的卓越贡献2002年度诺贝尔物理奖授予美国科学家雷蒙德-戴维斯、日本科学家小柴昌俊(Masatoshi Koshiba)和美国科学家里卡多-贾科尼。
雷蒙德－戴维斯来自于美国宾夕法尼亚大学物理天文学系，小柴是日本东京大学初级粒子物理国际研究中心已经东京大学的科学家，瑞典皇家科学院认为他们“在天体物理学领域做出卓越贡献，尤其是他们发现了宇宙中的微中子”。
另一位获奖的是美国华盛顿特区联合大学的里卡多-贾科尼，以表彰他“在天体物理学领域取得的卓越成就，尤其是他的研究引导发现了宇宙X射线源”。
2003年诺贝尔物理学奖 -----在超导体和超流体理论上作出的开创性贡献阿列克谢·阿布里科索夫（美俄双重国籍）、维塔利·金茨堡（俄）、安东尼·莱格特（英美双重国籍）瑞典皇家科学院说，超导和超流是存在于量子物理中的两种现象，三位科学家的研究成果对此做出了决定性的贡献。
半导体光电子学异质结
半导体光电子学异质结引言半导体光电子学异质结是半导体器件中的一种重要结构，其特殊的层状组合能够实现光电转换和电子输运功能的有效集成。
本文将对半导体光电子学异质结的基本原理、应用领域和未来发展方向进行详细介绍。
基本原理半导体光电子学异质结的基本原理源于不同材料间的价带和禁带差异导致的能带弯曲。
在正向偏置情况下，载流子在异质结中会因能带曲率而发生漂移，在逆向偏置时则会发生空间电荷屏蔽效应。
这些特性使得半导体光电子学异质结能够对光信号进行高效转换。
应用领域半导体光电子学异质结在光电器件中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：光伏电池光伏电池是半导体光电子学异质结最常见的应用之一。
通过将光线照射到光伏电池上，光能被转换为电能。
光伏电池的效率取决于异质结界面的设计和材料的选择。
光电探测器光电探测器利用了半导体光电子学异质结的光电转换特性，可以将光信号转换为电信号。
它们在光通信、光谱测量等领域中发挥着重要作用。
光发射器光发射器利用半导体光电子学异质结中的电流注入和复合过程，将电能转换成光能。
它们在光通信领域中被广泛应用，能够实现高速、高效的光信号传输。
光放大器光放大器是利用半导体光电子学异质结结构实现光信号放大的器件。
它们在光通信中具有重要地位，能够帮助信号在光纤中传输更远的距离。
未来发展方向半导体光电子学异质结领域仍然存在许多挑战和发展机遇。
以下是一些可能的未来发展方向：新型材料尽管现有的半导体材料已经取得了令人瞩目的成果，但仍然有许多材料可以探索。
通过研究和开发新型材料，可以进一步改善异质结的光电转换效率和稳定性。
结构优化异质结的结构优化是提高器件性能的关键。
通过精确控制界面的形貌和材料的晶格匹配，可以降低界面态和缺陷的影响，提高器件的效率和稳定性。
新型器件设计除了上述常见的应用领域，半导体光电子学异质结还有许多潜在的应用，如光存储器、光计算、光传感器等。
发展新型器件设计是推动半导体光电子学异质结前进的关键。
半导体异质结
半导体异质结的 研究进展与展望
半导体异质结的制备技术 半导体异质结的性能优化 半导体异质结的应用领域 半导体异质结的未来发展趋势
半导体异质结的 研究进展：在材 料、结构、工艺 等方面取得了重 要进展
半导体异质结的 突破：在光电转 换效率、稳定性、 可靠性等方面取 得了重要突破
半导体异质结的 应用前景：在太 阳能电池、光电 探测器、LED等 领域具有广泛的 应用前景
太阳能电池：利用半导体异质结的 光电效应将太阳能转化为电能
发光二极管（LED）：利用半导体 异质结的电致发光效应将电能转化 为光能
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光电探测器：利用半导体异质结的 光电效应将光信号转化为电信号
激光器：利用半导体异质结的光电 效应产生激光束用于通信、医疗等 领域
温度传感器：用于测量温度变化 压力传感器：用于测量压力变化 湿度传感器：用于测量湿度变化 气体传感器：用于检测气体浓度变化 生物传感器：用于检测生物信号变化 光学传感器：用于检测光学信号变化
半导体异质结： 由两种或两种 以上不同性质 的半导体材料
组成的结构
异质结类型： 包括异质结、 异质结、异质
结等
异质结特点： 具有独特的电 学、光学和热
学性质
异质结应用： 广泛应用于电 子、光电子、 微电子等领域
半导体异质结的形成是通过将两种 不同的半导体材料结合在一起形成 一种新的半导体结构。
半导体异质结的形成还可以通过在 半导体材料中引入杂质来实现例如 通过掺杂、离子注入等方法。
市场需求：随着5G、物联网、人工智能等技术的发展半导体异质结市场前景广阔 技术挑战：半导体异质结技术难度大需要攻克材料、工艺、设备等多方面的难题 竞争压力：全球半导体市场竞争激烈需要不断提高技术水平和产品质量 政策支持：政府对半导体产业的支持力度加大为半导体异质结的发展提供了有利条件
2000年诺贝尔化学奖简介
2000年诺贝尔化学奖简介瑞典皇家科学院于10月10日决定，将2000年诺贝尔化学奖授予美国科学家艾伦黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树，以表彰他们有关导电聚合物的发现。
在人们的印象中，塑料是不导电的。
在普通的电缆中，塑料就常被用作导电铜丝外面的绝缘层。
但本年度三名诺贝尔化学奖得主的成果，却向人们习以为常的“观念”提出了挑战。
他们通过研究发现，经过特殊改造之后，塑料能够表现得像金属一样，产生导电性。
所谓聚合物，是由简单分子联合形成的大分子物质，塑料就是一种聚合物。
聚合物要能够导电，其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合，同时还必须经过掺杂处理——也就是说，通过氧化或还原反应失去或获得电子。
黑格、马克迪尔米德和白川英树等在70年代末就作出了一些原创性的发现，由于他们的开创性工作，导电聚合物成为物理学家和化学家研究的一个重要领域，并产生很多有价值的应用。
利用导电塑料，人们研制出了保护用户免受电磁辐射的电脑屏保以及可除去太阳光的“智能”窗户。
除此之外，导电聚合物还在发光二极管、太阳能电池和移动电话显示装置等产品上不断找到新的用武之地。
黑格1936年出生于美国衣阿华州苏城，目前担任加利福尼亚大学圣巴巴拉分校聚合物和有机固体研究所所长；艾伦·马克迪尔米德目前担任美国宾夕法尼亚大学化学教授，他1927年出生于新西兰的马斯特顿；白川英树1936年出生于东京，目前任日本筑波大学材料科学研究所化学教授。
三位科学家私交甚好，他们之间的合作传为佳话。
70年代，白川英树与马克迪尔米德在东京一次讨论会休息间歇偶然相识，随后两人开始合作研究，并邀请黑格加盟。
1977年，三位科学家联合发表题为“导电聚合物的合成”的论文，被认为是该领域的一个重大突破。
2004-06-14。
异质结半导体光电器件的性能及其应用
异质结半导体光电器件的性能及其应用引言半导体器件是现代电子工业的基石。
光电器件则利用半导体材料的光电特性，将光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号。
这一系列器件主要包括光电二极管、光电探测器、光伏电池、激光器等，异质结半导体光电器件就是其中的一类。
在现代信息产业的快速发展中，随着光通信、光储存等光信息传输方面的广泛应用，异质结半导体光电器件也因其优良的光电性能得到了越来越广泛的应用。
第一部分异质结半导体光电器件的基本结构和原理1.异质结半导体器件的定义异质结半导体器件是指在半导体材料中掺杂有不同种类、不同平衡状态的离子时，形成的p-n结构的一种半导体器件。
通俗地解释，即是将不同的材料拼接在一起制成的半导体。
在异质结半导体器件中，相邻两层材料的应变、电参数等会发生突变，产生了一些有趣的物理现象。
2.基本结构与原理异质结半导体器件的制作方法一般有两种，即普通外延法和ELO（epitaxial lateral overgrowth）法。
普通外延法利用外延片在具有特定晶向的热源上，使单晶材料慢慢生长。
而ELO法则是将异质结材料生长在原始外延层上，通过晶面迭合的形式来增长相邻两层不同的半导体材料。
异质结半导体光电器件的基本结构包括n型半导体（即电子数量较多的材料）和p型半导体（即电子数量较少的材料）在一个区域内通过熔合生长。
在两种半导体材料结合的边界处形成一种电子半径和空穴半径不同的势垒，这一势垒就是异质结。
在异质结中，由于两边材料的性质不同，电子和空穴会在其中产生很多反弹。
在异质结界面处，电子的能量稍微超过势垒时，便需要产生一次反弹，并产生一些能量。
这种现象就叫做载流子的分离，分离后的载流子在材料中随即极快地运动，被读取器或传输线接收。
第二部分异质结半导体光电器件的应用光电二极管是一种利用光电效应，将光信号转换为电信号的器件。
它基于光电效应，将光子能量转换为电子能量，从而形成电流。
不同材料的光电二极管光谱响应范围不同，但都受到材料的电子云的约束。
光电领域 诺贝尔物理学奖
光电领域诺贝尔物理学奖
光电领域是诺贝尔物理学奖的一个重要领域。
自 1901 年首次颁发诺贝尔物理学奖以来，已经有多位科学家因为在光电领域的杰出贡献而获得了这一奖项。
2009 年，三位科学家因在光学通信领域的卓越成就而获得了诺贝尔物理学奖。
他们分别是美国科学家高锟、韦拉德·博伊尔和乔治·史密斯。
高锟因其在光纤通信领域的贡献而获得了一半的奖金，他被誉为“光纤之父”，其研究成果为现代通信技术的发展奠定了基础。
博伊尔和史密斯则因发明了电荷耦合器件（CCD）而分享了另一半奖金，这一发明使得数码相机和其他数字成像技术得以实现。
除了以上提到的科学家，还有许多其他科学家因为在光电领域的杰出贡献而获得了诺贝尔物理学奖。
例如，1966 年，三位科学家因在量子光学领域的研究而获得了诺贝尔物理学奖，他们分别是美国科学家理查德·费曼、罗伯特·威尔逊和朱利安·施里弗；1981 年，两位科学家因在激光光谱学领域的研究而获得了诺贝尔物理学奖，他们分别是美国科学家阿瑟·肖洛和德国科学家沃尔夫冈·克特勒。
总的来说，光电领域是诺贝尔物理学奖的一个重要领域，许多杰出的科学家因为在这一领域的卓越贡献而获得了这一奖项。
他们的研究成果不仅推动了科学技术的发展，也为人类社会的进步做出了重要贡献。
2000年诺贝尔物理奖简介
■ 533 ■物理雙月刊（廿二卷六期）2000年12月2000年諾貝爾物理獎簡介──半導體異質結構與積體電路陳永芳 台大物理系2000年的諾貝爾物理獎，頒給俄羅斯艾爾菲物理技術學院(Ioffe Physico-Technical Institute)的阿法洛夫(Z. I. Alferov)、美國加州聖塔巴巴拉大學的克洛姆(H. Kroemer)、以及美國德州儀器公司的基爾比(J. S. Kilby)。
他們三個人的得獎理由，是因為研究成果奠定了現代資訊科技的基石，尤其是有關於快速電晶體、雷射二極體和積體電路的發明。
人類的文明歷經石器時代、農業社會、工業社會，到現在已步入了資訊社會。
現今的資訊科技進展快速，著實令人目不暇給，我們正面臨著另一次的文化變革。
我們現在透過電腦能很快地接收或傳遞世界各地的信息，經由光纖網際網路能和全球各式各樣的社群交往；而藉著人造衛星，行動電話可以無孔不入的找到需要溝通的人。
二十年前，我們很難想像資訊科技會將人類社會引導入如此的境地，而現在它正變化快速地向不可知的未來邁進。
導致現代資訊科技發展的兩個主要條件，就是組成資訊系統的元件必需運作快速，且必需是輕、薄、短、小。
這些電子元件因為運件快速，所以能在短時間內處理大量資訊；又因為體積很小，所以能隨身攜帶，為一般的家庭、辦公室所接受。
阿法洛夫和克拉姆利用半導體異質結構所發明的快速，光電元件是現代資訊科技的必備元件，例如人造衛星與行動電話中的快速電晶體，在光纖中傳遞訊息的雷射二極體，以及雷射唱盤所使用的雷射。
基爾比所發明的積體電路，將各種不同的電子元件聚集在同一晶片上，使得功能強大、複雜的電路系統能被微小化，促成了現今微電子工業的蓬勃發展。
以下就簡單介紹半導體異質結構的基本特性與應用、積體電路的發展沿革，以及未來的展望。
半導體異質結構的基本特性所謂半導體異質結構，就是將不同材料的半導圖一 半導體異質結構雷射的基本組成。
■ 534 ■物理雙月刊（廿二卷六期）2000年12月體薄膜，依先後次序沈積在同一基座上。
2000年度诺贝尔物理奖
2000年度诺贝尔物理奖
无
【期刊名称】《发现．图形科普》
【年(卷),期】2002(000)005
【总页数】3页(P79-81)
【作者】无
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】N19
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3.半导体异质结及其在光电子学中的应用——2000年诺贝尔物理奖评述 [J], 陈良惠
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2000年诺贝尔物理奖简介
2000年诺贝尔物理奖简介——半导体研究的突破性进展若尔斯阿尔费罗夫 基尔比 赫伯特克勒默2000年的诺贝尔物理奖，颁给俄罗斯艾尔菲物理技术学院(Ioffe Physico-Technical Institute)的阿法洛夫(Z. I. Alferov)、美国加州圣塔巴巴拉大学的克洛姆(H. Kroemer)、以及美国德州仪器公司的基尔比(J. S. Kilby)。
他们三个人的得奖理由，是因为研究成果奠定了现代信息科技的基石，尤其是有关于快速晶体管、激光二极管和集成电路的发明。
人类的文明历经石器时代、农业社会、工业社会，到现在已步入了信息社会。
现今的信息科技进展快速，着实令人目不暇给，我们正面临着另一次的文化变革。
我们现在透过计算机能很快地接收或传递世界各地的信息，经由光纤因特网能和全球各式各样的社群交往；而借着人造卫星，行动电话可以图一 半导体异质结构激光的基本组无孔不入的找到需要沟通的人。
二十年前，我们很难想象信息科技会将人类社会引导入如此的境地，而现在它正变化快速地向不可知的未来迈进。
导致现代信息科技发展的两个主要条件，就是组成信息系统的组件必需运作快速，且必需是轻、薄、短、小。
这些电子组件因为运件快速，所以能在短时间内处理大量信息；又因为体积很小，所以能随身携带，为一般的家庭、办公室所接受。
阿法洛夫和克拉姆利用半导体异质结构所发明的快速，光电组件是现代信息科技的必备组件，例如人造卫星与行动电话中的快速晶体管，在光纤中传递讯息的激光二极管，以及激光唱盘所使用的激光。
基尔比所发明的集成电路，将各种不同的电子组件聚集在同一芯片上，使得功能强大、复杂的电路系统能被微小化，促成了现今微电子工业的蓬勃发展。
以下就简单介绍半导体异质结构的基本特性与应用、集成电路的发展沿革，以及未来的展望。
半导体异质结构的基本特性：所谓半导体异质结构，就是将不同材料的半导体薄膜，依先后次序沈积在同一基座上。
例如图一所描述的就是利用半导体异质结构所作成的激光之基本架构。
阿尔费罗夫院士简历
阿尔费罗夫院士简历若列斯•伊万诺维奇•阿尔费罗夫，1930年3月15日生于白俄罗斯维捷布斯克。
1952年以优异的成绩毕业于以乌里扬诺夫（列宁）命名的列宁格勒电机学院电真空技术专业。
他在苏联科学院“约飞”物理技术研究所工作期间，历任：工程师、助理研究员、研究员、科主任、研究室主任。
1961年通过了“大容量锗硅整流器研究”副博士学位论文答辩。
1970年以半导体异质结研究成果通过了申请数理科学博士的论文答辩。
1972年当选苏联科学院通讯院士。
1979年当选苏科院院士。
1987-2003年任苏科院“约飞”物理所所长。
《物理和半导体技术》杂志总编。
2000年，因他所从事在高速光电子领域采用半导体异质结构的基础研究工作为现代信息技术奠定了基础，故与G.克雷莫尔一道获得该年度诺贝尔物理学奖。
阿尔费罗夫是半导体物理、半导体仪器、半导体和量子电子学领域一系列基础研究工作的发明设计者。
在他的积极参与下研制出第一个国产晶体管和大容量锗整流器。
他开辟了半导体物理和半导体电子新的研究方向－半导体异质结构以及基于其原理研制仪器设备。
他拥有50项发明，在本国和国际刊物上发表过3篇专著和350多篇学术文章。
他是苏联列宁奖章（1972年）和国家奖章(1984年)的获得者。
阿尔费罗夫曾获（美国）富兰克林学院“Ballantine”金奖、欧洲物理学会“Hewlett-Packard”奖、“A.P. Karpinsiy（俄罗斯地质学之父）”奖、（联邦德国）“H. Velker”金奖和砷化镓问题国际研讨会奖。
自1989年，阿尔费罗夫始任俄罗斯科学院列宁格勒科学中心（后改为圣彼得堡科学中心）主席团主席。
1990年起，担任苏联（俄罗斯）科学院副院长。
阿尔费罗夫是俄罗斯联邦国家杜马议员（俄共代表）及教育和科学委员会委员。
半导体光电子学 §2.2 异质结在光电子器件中的应用
限制层
P
有缘层 P
限制层
N
衬底
n
电极
二.在LED中的应用
①光子在光波导效应下减少内部损耗
②表面发射LED中（表面生长透明同型异质结 钝化表面）减少表面复合
三.异质结在光电二级管探测器中的应用
提高光谱响
应范围和光 电转换效率 (带宽隙半 导体成为窄 带宽半导体 的输入窗)
吸收系数
T1
Eg1
2
光子能量
Eg2
Eg1 Eg2
§2.2 异质结在光电子器件中的应用
一.异质结在LD中的应用
1.异质结有助于载流子的注入
--
2.同型异质结 高势垒，阻挡
+
电子准基半能级
P区电子漏出 （如图）
空穴准基半能级
势垒
N
pP3.Eg∝1（折射率）n
双异质结在器件中形
成光波导效应
4.重参杂异质结作为盖 帽层与电极形成金属 接触
电极
盖帽层
P
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，
到 半 导 体异 质 结 的 最 重 要优 越性 是 ：载 流 子 的超
中 的 应 用 也 提 出 了 许 多 有 益 的 构 想 。 几 年 以后 ，到
尔 费罗 夫 （ｈ ｒｓ Ｉ ｌ ｒｖ、美 国加 利福 尼亚 大 学 Ｚ ｏ ． ｆ ｏ） ￣ Ａｅ 的克勒 默 《 ｅｂ ｒ Ｋ ｏｍｅ）和德 州 仪 器公 司 的基 Ｈ ｒｅ ｒｅ ｒ ｔ
尔 比 （ ｃ ．ｉ ｙ，以表 彰他 们 为现代 信 息技术 ， Ｊ ｋｓＫｌ ） ａ ｂ
生长 技术 ，从 美 国贝尔实 验室卓 以和先生 的开创性 工作 ，又经过 张立 纲 、曾焕添 等人 出色 的工 作 ，使 分 子 束外 延 （ Ｅ）成 为 Ⅲ一 ＭＢ Ｖ族 化 合 物 半 导 体 异
质 结 量子 阱 生长 的重 要 手 段 。在 马纳 新 维 特 （ Ｈ． Ｍａ ａ ｉ 最 早 提 出 金 属 有 机 物 化 学 汽 相 淀 积 ［ ￣ｖ ） ｎ ｔ
即使其 导 电类型不 同 ，都 为同质结 。
２ ０世 纪 ３ Ｏ年 代初 期 ，苏 联列 宁格 勒 约飞 技术 物 理研 究 所 的 学者 就 开始 了对半 导 体 异 质结 构 的 探 索 。在 此 前后 ，弗伦 克 （ ａ ．ｒｎ １ Ｙ ．Ｆｅｋ ）预见 了激 Ｉ 子现 象并发 展 了半导 体异 质结 中的激 子理论 。
俄 罗 斯 科 学 院 圣 彼 得 堡 约 飞 技 术 物 理 研 究 所 的 阿
作 为 晶体 管 的发 明者 ， 肖克 利 （ Ｓ ｏ ｋｅ ） ｗ． ｃ ｌ ｈ ｙ 在 第 一个 关 于 ｐ ｎ结 晶体 管 的专 利 中 、就 提 出 用宽 禁带发 射 区来 实现单 向注入 的建议 。但 是 ，早 期异 质结 理论 最 重要 的开拓 者 当 属美 国学 者 赫伯 特 ・ 克 勒 默 。早 在 １ ５ ９ ７年 ，他 就预 言异 质 结 有着 比同质 结 大得 多 的注入效 率 ，同时对 异质 结在 太阳能 电池
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Ｅｘ ｒ Ｆｏ ｕｍ ｐｅ ｔ ｒ
半导体异质结及其在 电子和光 电子 中的应 用
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２ ０ 年 诺 贝 尔物 理 奖 评 述 ００
陈 良惠
（ 中科 院 半 导 体 所 ，北 京 １ ０ ８ ） ０ ０ ３
瑞 典 皇 家科 学 院 ２ ０ ０ ０年 １ ０月 １ ０日宣 布 ，将 本 年 度诺 贝尔 物 理 学 奖授 予 三位 科 学 家 ，他 们 是
费 罗 夫 提 出 利 用 双 注 入 获 得 高 密 度 的 载 流 子 注 入 和
奖 ，这 项 发 明使微 电 子学 成 为 所 有 现 代 技 术 的基
础
反转 粒子 密度 的可行 性 ，并特 别 指 出 ．同质结 激 光 阿尔 费 罗 夫 和克 勒 默 则 是 由于 他 们 在 半 导 体 器 在温度 较高 时 ，要 实现连续 激 射是 不可能 的 。 克 勒默 还建议用 双异 质结 来限制 有源 区 中的载 流子 。他指 出 ，用异 质结 问的注入现 象 ，可 以实现 很 多 间接带半 导体 的激射 ，也可改 善直接 带半导 体 的激 射 。历 史证 明 ，在 以 同 质结 激 光 器 为 标 志 的 ２ ０世纪 ６ ｏ年 代 ，半 导体激 光器 只能在 低温 、脉 冲 下工 作 。只有 当异 质结 概念 引入 半导体激 光 器并在 实 验 上 得 到实 现 ，才 翻 开 了 半导 体 激 光器 的新 一
本 文转 载 于 ２０ ０ １年 科 学 发展 报 告
缓
； 妒２０ 年 期 子 术 ０２ 第１
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等 应 用 都 进 入 了 新 的 时 期 。 其 后 ，美 国 、 苏 联 、 英 国 、 日本 以 及 包 括 巴 西 、 波 兰 和 中 国 在 内 的 许 多 大 学 和 研 究 所 都 展 开 ｊ异 质 结 和 Ⅲ一 族 化 合 物 ． Ｖ 电 子 和 光 电 子 器 件 的 研 究 热 潮 此 时 ，人 们 意 识
特 别 是他 们 发 明 的高 速 晶体 管 、激 光 二极 管 和集 成 电路 （ 芯片 ）所 作 出的 奠基性 贡献 ： 基 尔 比由 于 发 明 并 发 展 了 集 成 电 路技 术而 获
１６ ９ ３年 前 后 ，苏联 学 者 阿 尔 费罗 夫 和 美 国 的克 勒 默独 立地提 出基 于双异 质结 的激 光器 的概 念 阿 尔
１７ ９ ０年 苏联 的 阿尔 费 罗 夫小 组 和美 国贝 尔 实 验 室 Ｉ ａａｈ 和 潘 尼 斯 （ ＢＰ ｎｓ）等 发 表 了激 ． ｙ ｓｉ Ｈ Ｍ．．ａ ｉ ｈ 动 人 心的 以异质结 为基 础的半 导体激 光器 室温连 续 激 射 ，这也是 激光 器 的第二 里程碑 。从此 、摆脱 了 杜 瓦瓶 的连 续工作 的半 导体激 光器 开始得 到 真正 的应用 ，使 光通信 、光 存储 、光信 息处理 、光计算
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异 质结 及其 在 电子 和 光 电子学 中 的 应用 方 面 的 突 出贡献而 获奖 应该 说 ，现 在 的半 导 体器 件 采用 异 质结 器 件 ， 可 以全 面提 高其 性 能 没 有 异 质结 ，很 难想 象 当 今 物 理 学 会 是 什 么样 子 。异 质 结 意 指 不 同物 质 之 间 的界面 （ 即结 ） ，而半 导体 异 质结 则 专 指 不 同单 晶半 导 体 之 间 的 晶体 界 面 。从 能 带 角 度 来 看 ，异 质 结 系 指 不 同 禁 带 宽 度 的 半 导 体 的 界 面 ；反 之 ， 如果 界 面两侧 是 具 有相 同禁 带宽度 的半导 体 组 成 ，