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量子力学概述范文1
这是一部对于量子力学教科书很有价值的补充教材。它对当代物理学的一般理论框架给出了独特的介绍。这种介绍的焦点集中于概念性的、认识论的和本体论的各个方面的问题。通过追求如下一些问题的答案来发展理论：什么使物质实体一旦形成则既不会坍缩也不会急剧膨胀？什么使得由不“占据空间”的客体（例如粒子物理标准模型中的夸克和胶子）组成的“占据空间”的客体成为稳定的？如此表现出的物质的稳定性成为为什么物理学定律具有它们现有的特殊形式的理由。这些问题是本书关注的中心问题，作者认为这个问题的部分答案是：量子力学。
全书共分3部分23章。第1部分，概述，主要介绍通向薛定谔方程的两种途径：历史的途径和费曼的路径积分方法。为理解相关的理论概念，简略地介绍了一些必要的数学，包括狭义相对论等，力求让读者熟悉基础。含第1-7章：1.概率：基本概念和定理；2. “旧”量子论的简略历史；3. 数学的一些插叙；4，“新”量子论的简略历史；5. 通向薛定谔的费曼途径（第一阶段）；6. 狭义相对论简介；7. 通向薛定谔的费曼途径（第二阶段）。第2部分：深度探讨，从稳定客体的存在导出量子力学的数学形式。含第8-15章：8. 为什么要量子力学； 9. 经典的力：效果； 10. 经典的力：原因；11. 再谈量子力学；12. 自旋；13. 复合系统； 14. 量子统计； 15. 相对论粒子。第三部分：含义，含第16-23章：16. 缺陷； 17. 评价策略；18. 量子世界空间的方方面面； 19. 微观世界； 20. 物质问题； 21. 表现形式；22. 为什么物理定律恰是如此；23. 量子（quanta）和吠檀多（vedanta）（古代印度哲学中一直发展至今的唯心主义理论）。书末尾有一个附录，给出了挑选的一些习题的解答。
本书是作者多年来在印度给大学生讲授侧重于哲学的当代物理学课程的基础上形成的。本书包括某些概念上新的陈述，尽量做到使这种陈述自成完整的体系，而且尽可能的简单，以适合广泛的读者使用。
这是一部从哲学观点讨论现代物理学诸方面问题的专著，作者叙述的内容范围非常广泛，但已经尽可能地简略。对于从事理论物理的教学及相关方面的研究人员是一本很好的参考书。
量子力学概述范文2
因此，了解中考议论文阅读的命题特点，掌握一些必要的答题要领是非常必要的。本文以2010年中考试题为例，就议论文阅读的答题技巧略作探讨，以抛砖引玉。
一、论点的提取与归纳
题型透视考查对文章论点的提取和归纳，是议论文阅读中常见的一个考点。考生必须要把握准原文要义，找出凝聚文意的核心段，找准蕴涵文旨的关键句，然后筛对筛全所给的信息，作出正确的解答。
真题片段1.（2010年北京燕山卷）《不以人蔽己，不以己蔽人》“‘①不以人蔽己，不以己蔽人’，这句话的意思就是主张以存疑的态度来对待他人的意见和学术观点，同时又主张客观看待自己的意见和学术观点，反对独断专行。这种态度对于从事科学研究的人来说尤为重要。……”
问题19. 选文要阐明的中心论点是什么？（答案：不以人蔽己，不以己蔽人。）
2.（2010年浙江东阳卷）《重建奇迹彰显中国奋进的力量》“① 位于汶川县映秀镇的汶川特大地震震中纪念馆封顶；汶川地震异地安置区首批“农家乐”开业；四川及甘肃陇南地震灾区农房基本完成重建，学生提前搬入新校园……汶川特大地震发生两周年前夕，纷至沓来的重建喜讯报告着灾区的新生，彰显着中国人民团结奋进的伟大力量。……”
问题13． 本文的中心论点是什么？（答案：纷至沓来的重建喜讯报告着灾区的新生，彰显着中国人民团结奋进的伟大力量。）
3.（2010年浙江义乌卷）《将兴趣进行到底》“……有兴趣，才会有动力，持久的兴趣，才会产生持久的动力。英国人塞缪尔・斯迈尔斯说过：‘一个人对某一方面的兴趣越强烈，就越有可能学习这方面的知识，从而在与其兴趣有关的领域里采取惊人的举措，取得巨大的成功！’我国教育家说：‘教育是帮助被教育的人给他能发展自己的能力，完成他的人格。’教育的要义就是要探寻孩子的兴趣，培养孩子的兴趣，给孩子的兴趣发展提供广袤的空间和强有力的支持，让兴趣引领孩子前行，让兴趣引领孩子成功。”
问题11. 本文的中心论点是什么？（答案：有兴趣，才会有动力，持久的兴趣，才会产生持久的动力。）
思路点拨有不少议论文采用“开门见山”式写作方法，即作者在文中就直接把观点给亮了出来。阅读时首先要注意文章的标题，因为有些议论文的标题本身就是论点。有些则是先列举一些现象，进行分析、阐述之后才在第一自然段的末尾或是第二、三自然段中提出中心论点，然后再围绕中心论点展开论证。浙江义乌中考卷《将兴趣进行到底》的论点则是出现在文章的末尾。作者先列举大量论据，然后进行分析论证，最后得出结论，这个结论就是文章的中心论点。
真题片段（2010年四川泸州卷）“…… ② 世博会究竟将给中国带来什么影响呢？③笔者曾有幸当面向连任两届国际展览局主席、现任国际展览局名誉主席的著名外交家吴建民讨教，他说：“世博会对中国的影响将超过奥运会。因为上海世博会的主题口号是‘城市，让生活更美好’，而世博会确实能够做到让城市的生活更加美好。”不难明白的是，中国的城市化进程正在加速推进，世界城市发展经验的集中展示，将给中国不少城市带来改变陈旧面貌、提升自身素养的大好契机。中国的城市人口现已占总人口的近半数，直接能对如此数量的中国人产生直接影响，其影响不可谓不大。……”
问题7. 本文的中心论点是什么？试用一句话概括。（答案：上海世博会将给中国带来深刻广泛的影响。“深刻”“广泛”有一即可）
思路点拨有的议论文不明确提出论点，需要考生在整体感知的基础上概括、归纳。概括要全面，文字要简洁。归纳论点有三个步骤:归纳段意――归纳层意――概括论点。要注意，论点是在文章中体现出来的作者的观点和看法，其表现形式应该是完整而简洁的句子。
二、 论据的概括与补充
题型透视针对论据设题，一般要求找出所用论据，这类题只要将论据找出来并扼要概述即可。常见的题型有两种:一是要求针对某一个论点，找到事实或道理论据后，用简洁的语言进行概括;二是要求针对某一个论点，为它补充相应的事实论据或道理论据。
真题片段（2010年安徽芜湖卷）《科学不怕挑战》“……③ 量子力学理论刚提出时，由于它的基本概念与传统观念根本不同，有些科学家一时难以接受。爱因斯坦反对量子力学的几率解释，说:‘我不相信上帝在掷骰（tóu）子。’他还多次提出‘理想实验’进行挑战。玻尔是量子力学的创始人之一，他奋起应战，据理反驳。爱因斯坦屡败屡战，苦思冥想出一个特别刁钻的‘理想实验’。玻尔彻夜未眠，苦思不得其解，直到清晨才豁然开朗，利用相对论以其人之道还治其人之身。但爱因斯坦仍然固执己见，以至另一位科学家厄伦费斯特都忍不住说:‘爱因斯坦，你真不像话!你简直在批判你自己的相对论了。’爱因斯坦挑战量子力学，虽败犹荣，他提出的‘理想实验’，促进了量子力学的发展，还对量子密码、量子计算机等新技术起到了催生作用。④ 进化论从诞生之日起就被挑战，从未停止过。创世说从信仰出发频频发难，甚至采用行政手段禁止进化论的传播。结果怎样呢？进化论身经百战，越战越勇，而创世说却破绽百出，只好以百万元大奖向科学家频送秋波求援。……”
问题6． 第③④段运用了事例来论证，请分别概括这两个事例的内容。（答案：第③段：量子力学曾受到爱因斯坦理想实验的挑战；第④段：进化论曾受到创世说者的频频发难。）
思路点拨论据是用来证明论点的材料，论据必须和论点一致。分析论据作用一定要和论点联系起来，答题时要答出直接证明的那个观点。如果是事实论据，必须运用概述的方法，将笔墨集中在能够证明观点的主要情节上。概述事实论据，可采用“人物+概括性事例+简短评价”的形式。要答好这类题，需要平时留心生活，多读书，做一些专题积累。要注意，议论文的论据只有事实论据和道理论据两种。
真题片段1.（2010年湖南长沙卷）《谈尊严》“……② 自古以来，就有孟子的‘富贵不能，贫贱不能移，威武不能屈’；有李白的‘安能摧眉折腰事帆责，使我不得开心颜’；有李清照的‘生当作人杰，死亦为鬼雄’：有于谦的‘粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间’……他们都是活得有尊严的人。……”
问题20.仿照第②段画线句子补充一个论据。（答案示例：有文天祥的“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”。）
2.（2010年湖北宜昌卷）《中国人的山水观》“……②过去中国人谈游山，从未见有人说他‘征服’了某个冰封雪冻的高山而引以为傲。中国人游山是欣赏它的深邃幽缈、高不可攀、深不可测的含蓄之美，所以说是‘寻幽探胜’。‘寻’与‘探’，都意味着一种小心翼翼的赞叹激赏之情。唐朝诗人常用山林来造境，以表达他们的禅思和对大自然的喜爱。因此，他们笔下的山是‘只在此山中，云深不知处’的幽谧，是‘落叶满空山，何处寻行迹’的隐逸，是
，所以，中国人游山是纯然精神上的快乐与解脱，绝无一丝欲‘征服’而后快的敌意。……”
问题30． 积累链接：请顺其思路，在第②段中加横线的句子后仿写一句。（答案：如：“千山鸟飞绝，万径人踪灭”的空寂。“采菊东篱下，悠然见南山”的闲适。）
思路点拨补充论据时要明确:无论是补充事实论据还是道理论据，都是用来证明论点的，都要围绕直接证明的那个观点来补充。补写的论据要典型，有代表性，这样说服力才强。如果是补充道理论据，我们一般要选择名人名言。 要注意，杜撰的名言或不为人所熟知的警句往往不能得分。
三、 论证方法的分析与理解
题型透视判断文章所运用的论证方法， 辨识、分析和理解其作用，是议论文阅读的重要考点。既考查对论证方法的辨析，也考查使用论证方法的好处。目的在于测试考生提取加工信息、调动运用积累、评述见解的能力。此类题型对考生的检测是多方面的、综合的，契合了新课标的精神。
真题片段1.（2010年黑龙江省鸡西市卷）“……⑤‘浅阅读’这种阅读态度导致了阅读的工具性质，加深了整个社会的浮躁。上海大学社会学教授邓志伟认为，思想使人进步，思考又往往是沉重的。那些读来显得沉重的文字，往往能够使人更好地了解社会，激发起读者的感悟和思考。不能仅仅因为‘浅阅读’的轻松、愉快，而放弃学习积累的机会。……”
问题23.文段⑤中画线句的论证方法是
，作用 。（答案：道理论证，论证“深阅读”的重要性，增强文章说服力。）
2.（2010年湖北襄樊卷）《让优秀成为一种习惯》“…… ⑥优秀作为一种品质，当然离不开客观环境。但真正优秀的人懂得：命运只有把握在自己手里，才是真正的命运。平庸的人总是把别人的成功归结为环境好、条件好、人缘好、运气好，而把自己所有的失败归结为外在原因。优秀的人心里明白成功离不开客观条件，但从不过分依赖客观条件。他们懂得：环境创造人，人也创造环境。他们成功的时候往往以感恩之心面对社会、面对所有帮助过他们的人，把成功的功劳归结于客观条件。他们失败的时候，往往把原因归结为自己努力不够。优秀的人总是说自己不行，认为自己无知；平庸的人总是利用各种机会表白、粉饰自己。在真正优秀的人看来，世界上没有比这更愚蠢的事情了。……”
问题25． 文章第⑥段主要运用了什么论证方法？有什么作用？（答案：对比论证。答道理论证和对比论证也给分；只答道理论证不给分。其作用：把“优秀的人”与“平庸的人”的不同认识加以对比，强调突出了“优秀的人”不过分依赖客观条件的观点。）
思路点拨作答这类试题，要搞清楚论证方法有:举例论证、道理论证、比喻论证、对比论证。不同的论证方法有不同的作用。举例论证也叫例证法，用典型的事例来证明论点，能增强文章的说服力。道理论证又叫引证法，用权威性言论证明观点，具有权威性，论证有力。比喻论证也叫喻证法，是通过形象的比喻来证明论点的方法，可把道理讲得通俗形象，容易被人接受。对比论证是用正反两方面的事实和道理进行对比，从而证明论点的方法，其好处是是非曲直分明，给人印象深刻。答题时，先说某种论证方法的一般作用，再结合具体内容进行解说，分析作用要和论点联系起来。要注意，分析论证方法的作用时要和文章的论点联系起来。
四、 开放性题目的探究与解答
题型透视 要求考生谈对某观点的看法，读某篇文章得到的启示，探究文章的内容及其深刻的现实意义和思想意义；或要求联系生活实际和自己的体验得出相应的启示。开放性试题既有开放的一面，立足于“灵活”，留给考生广阔的思维空间，使考生能够充分张扬个性，显示自己的聪明才智，也有限制的一面，即关于内容、形式等，提出显性或隐性的要求，成为评定答案的重要依据。
真题片段（2010年贵州安顺卷）《人总得藐视点什么》“① 人生在世，你总得藐视点什么东西，或人或物或事，否则，看什么都伟大，啥子都敬畏，处处低眉顺眼，事事谨小慎微，那就会把自已活得唯唯诺诺，可怜巴巴。…… ⑦ 打铁先得本身硬，藐视，也得有点资本才行，要‘目空天下士’，自己就得才高八斗，学富五车；要藐视天下英雄如无物，自己就得是那顶天立地的真英雄；要藐视那些蝇营狗苟之辈，自己就得是冰清玉洁的真君子。而且，要藐视点什么，不论对人还是对物，可能会让自己吃点亏，受点冷落，‘进步’比别人慢点，‘收益’比别人少点，‘名气’比别人小点，但却能使我们抬头挺胸昂然平视，上不愧天，下不愧地，活得堂堂正正，坦坦荡荡。……”
问题28． 结合生活实际，请你谈谈如何做到“打铁先得本身硬”。（答案示例：我们要想在今后的社会上有所作为，大显神通，就必须在学习生活中累积才识，锻炼分析和解决问题能力，贮藏和消化必备知识。）
问题29．举例谈谈你所藐视的人（或物或事），并简要说说你能够藐视的理由。（答案示例：1：我藐视那些弄虚作假、谋取个人利益的人，因为我主张实事求是、不谋私利，尽管没有得到某些利益，但也心安理得。（意思对相近即可）示例2：我藐视那些靠托关系、走门路来谋求私利的人，因为我主张公平、公正、公开，尽管可能失去一些机会，但也无怨无悔。）
思路点拨议论文语言通常具有概括性、逻辑性，准确而严密。议论文观点鲜明，思想深刻，具有很强的针对性和教育作用。就文章的观点谈个人看法、感受时，要紧扣文章论点或内容，联系作者的看法，结合自己的生活实际，语言要简洁凝炼，做到立场鲜明，观点完整，言之有理、有据，条理清晰。要注意，答题时，不能脱离文章，天马行空；或者忽视“结合自身实际”等刚性要求。
随着中考语文改革的不断深入，议论文阅读的考点也将不断更新。这就要求我们平时复习时，注重对文章的整体感悟，用议论文的相关知识点去解读文章，用精读和略读的方法，扩大阅读范围，拓宽自己的视野。建议同学们在复习中应围绕“理、读、练、析”四个字进行。
“理”就是梳理议论文的基本常识，围绕“三要素”(论点、论据、论证)，关注观点和材料间的联系。明确论点的表述形式，辨别论据的种类和分析其作用，熟悉论证方法与论证过程，注意段落间的联系，理清问题的提出、分析和解决。
量子力学概述范文3
关键词：基本粒子；标准模型；认识
一、基本粒子
首先我们介绍一下这一理论的基本“砖块”，即我们所在的世界的基本构成元素：基本粒子。在标准模型中，共有61种基本粒子，实验上已经证实存在的有60种。根据粒子的自旋――一种内禀的角动量，可以分为费米子和玻色子两类。费米子（fermion）是自旋为1/2的奇数倍的粒子的统称，包括以下两类：夸克和轻子。玻色子（boson）是自旋为1/2的偶数倍的粒子的统称，分为规范玻色子和Higgs玻色子两种。在SM中，夸克被视为强子的组成成分。强子是所有的受到强相互作用影响的亚原子粒子，包括重子和介子两类。为解释上世纪40年代以来发现的数百种强子的性质规律，物理学家默里・盖尔曼和乔治・茨威格于1964年各自独立提出了夸克模型，认为重子由三个夸克或三个反夸克组成，自旋总是1/2的奇数倍，即它们是费米子。它们包括人们比较熟悉的组成原子核的质子和中子以及一般鲜为人知的超子（比如Δ、Λ、Σ、Ξ和Ω），这些超子一般比核子重，而且寿命非常短。而介子由一对正反夸克组成，这一对夸克可以不同味，其自旋总是1/2的偶数倍。1934年，日本物理学家汤川秀树预测了介子的存在，用来作为核力的载体，还给出了这个介子的质量范围。1947年，英国的物理学家鲍威尔在宇宙射线中发现了一种粒子，带单位正电荷或负电荷，质量是电子的273倍，与核子有很强的相互作用，平均寿命2.60310×10-8秒，正是汤川秀树所预测的介子，叫做π介子。后来发现共有三种，分别带一个正负电荷和零电荷。
SM认为，电磁相互作用和弱相互作用来源于宇宙早期能量极高时的同一种相互作用，称为“电弱相互作用”。当宇宙能量降低到一定程度时，电弱相互作用的对称性出现自发破缺，传播电弱相互作用的媒介粒子一部分获得质量，力程变短，耦合常数变小，分化出弱相互作用；另一部分媒介粒子即光子，成为电磁相互作用媒介粒子，分化出电磁相互作用。按照这一思路，人们可以期望在更远的宇宙早期，宇宙能量更高时候，电弱相互作用与万有引力相互作用也是同一种相互作用，随着能量降低而出现了对称性的自发破缺从而分化出不同的相互作用。这一方面的工作当下还在进行中，并已经取得了一定的成果，人们对宇宙已经有了更新的认识。
二、理论工具
下面来简单介绍一下描述SM所用的数学理论工具。
SM中，由于涉及到高能物理过程，比如粒子对撞过程，会有粒子产生湮灭现象。处理这样的过程，描述微观粒子运动规律的量子力学理论就不能适用了。而且高能对撞的粒子对撞速度往往接近光速，所以理论工具必须具有相对论的性质。这些特点最终导致了量子场论进而规范场论的诞生。下面简单回顾一下理论的历史进展过程。
1925年，马克思・玻恩和帕斯卡・约当考虑量子跃迁所发出的光谱强度的计算问题，成为量子场论的发端。第二年，马克思・玻恩、沃纳・海森堡和帕斯卡・约当运用正则量子化的方法，获得了忽略极化和源项的自由电磁场的量子理论。1927年，保罗・狄拉克给出了这个问题的第一个自洽的解决方案，对当时人们唯一知道的经典场“电磁场”进行了量子化，物质的质量仅被视为场的平方项之系数，并不具备实质物理意义。同一年，约当将对场的正则量子化方法推广到量子力学中的波函数，并称之为二次量子化。1928年，约当和Eugene Wigner发现泡利不相容原理要求对电子场的量子化需要采用满足一定关系（反对易关系）的产生和湮灭算符。产生湮灭算符可以用来描述粒子的产生和湮灭过程。1954年，杨振宁和米尔斯提出杨-米尔斯理论（又称规范场理论），在应用于弱相互作用以及强相互作用研究时遇到困难：由于规范理论的规范对称性要求规范玻色子不能带有任何质量，这与实验中的观测结果并不符合。1961年，格拉肖提出弱电统一模型，但没有解决零质量规范粒子的困难。1964年，英国的科学家希格斯提出一种克服规范场粒子零静止质量困难的方法。他引入了一种标量粒子（后来被称为Higgs粒子），这种粒子的引入，使方程出现对称性的真空自发破缺，可以使与被破缺的规范对称性相对应的规范场获得静止质量。1967年，温伯格和萨拉姆在格拉肖弱电统一原始模型的基础上，发展和完备了弱电统一规范理论，在实验与理论的互进上取得丰硕成果，SM趋于成熟完备，“Standard Model”一词即是由温伯格首次提出使用。该理论以夸克模型为结构载体，在弱电统一理论以及量子色动力学（QCD）的基础上逐步建立和发展起来。格拉肖等人被称为标准模型的奠基人。一个基本观点是，在量子场论中，每一种粒子都对应有一个场存在，粒子被视为场的激发态。比如，对应光子，有电磁场，光子是电磁场的一个激发态。粒子之间的相互作用，比如对撞，由粒子场的耦合拉格朗日量来表示。数学表达出来，即是场与场的乘积。不同的粒子的耦合拉格朗日量有不同的对称变换性质。根据拉格朗日量求得粒子满足的运动方程后，可以得到粒子对撞产生的新的粒子的质量等性质。于是可以用于预言各种粒子对撞过程会发生的现象，同实验结果进行比较验证所猜测的拉格朗日量的正确与否。
三、取得的成就
标准模型的建立过程，也是理论与实验相互印证取舍的过程，理论预言的粒子不断被发现，证实了理论的成功之处。如今SM中除与引力作用有关的引力子之外的61种基本粒子中，只剩下Higgs粒子一种尚待确切证实。
四、标准模型面临的问题
标准模型仍然有许多疑难问题没有解决。在SM中，物质和反物质是对称的，但在已知的宇宙中，物质比反物质多很多。这一问题是SM无法回答的。SM没有对重力给出描述，也没能为宇宙开始时的宇宙膨胀找出一个机制。在SM中，中微子没有质量，理论假设宇宙中只有左旋中微子。如果中微子质量非零，它们的行进速度就会小于光速，理论上可以超越一颗中微子，以至可以选择一个令这颗中微子运动方向颠倒而自旋不变的参考系，导致它变为右旋。物理学家为此修定标准模型，加入更多自由参数以准许中微子带质量。新模型仍叫标准模型。在宇宙学中，暗物质、暗能量一直是个巨大的谜团，SM无法解决这一疑难。于是，对SM做出修正势所必然。在众多SM的扩展中，超对称理论应者众多。它提出SM中的每一种基本粒子都有一个大质量、超对称的伙伴。超对称粒子被视为暗物质的一个来源。目前，世界上许多的小组正在这一领域攻坚克难。
五、评述
在粒子物理的学习研究过程中，我们被告知SM只是一个唯象的理论，也就是它只关注实验中出现的现象，发展理论来做出解释以及预言。比如，对于新粒子的存在预言，理论中可以给出其质量、自旋、荷电等性质，但它无法给出粒子的产生原因以及产生过程的详尽描述。我们说，它不是一个最基础的理论，但可以有助于我们对粒子、对于场有更基础的、更本质的理解。此外，精细结构常数仍然是个未解之谜，SM对此无能为力，这一切也说明了SM不是一个最终的可以回答所有关于宇宙的疑问的理论。在认识世界本原的道路上，我们仍然大有可为。
参考文献：
[1]W.N.Cottingham.粒子物理学标准模型导论[M].北京：世界图书出版公司，2010.
[2]张肇西.粒子物理标准模型[J].物理教学，1999，（09）.
量子力学概述范文4
电子技术与日常生活息息相关，而电子技术理论的应用更是渗入到生产生活中的各个方面。而在电子技术的应用中首先要解决好电子技术理论当中存在的若干问题，而后才能更好的将电子技术应用到生产生活当中。
【关键词】
电子技术；近似计算；纳米电子技术；技术应用
1概述
随着科技的发展与社会的进步，电子技术在日常生活中的应用越来越广泛。电子技术中，近似计算是贯穿始终的内容，可以说，没有近似计算就没有电子技术理论的应用。随着电子技术的不断发展，电子技术中应用到的元件越来越趋于纳米级，而目前纳米电子技术理论的应用还存在不少问题。本文从近似计算在静态分析中的应用入手进行分析，而后分析了纳米电子技术理论应用中存在的问题，希望能够为相关单位提供参考和帮助
2近似计算在静态分析中的应用
电子技术理论的应用离不开近似计算，没有近似计算就谈不上电子技术的应用。然而在电子技术应用当中，往往无法进行精确的计算，而且电子技术应用中也不需要进行精确计算。近似计算的确会造成一定程度的误差，但是只要将这个误差控制在一定范围内，就不会对电子技术应用产生较大影响。因此将近似计算合理应用在电子技术应用当中是电子技术理论应用的关键所在。进行稳定电路应用时静态分析是必要的，而静态分析首先要做的就是求出三极管的基电压，并且将三极管静态基极电流忽略，只有这样才能够得出三极管基射电子的理论以及推理过程。
3纳米电子技术需要解决的问题
在电子技术理论的应用之中，所用到的元件很多都处在外表尺寸为纳米级的状态之下，应用的机理等方面与常见的电子元件完全不同，纳米级别的电子技术应用元件会受到量子现象以及相关问题的影响，电子的隧穿过程以及非弹性散射效应的作用机理等内容都需要进行分析与解决。而在纳米电子技术当中，首要解决的问题并不是上述问题，而是纳米级别的电子元件以及电路连接相关的技术问题。总的来讲纳米电子技术中存在的问题主要在以下方面：
3.1纳米Si基量子异质结加工
日常使用的电子元件一般都为硅基电子元件，其尺寸属于宏观范围之中。想要将硅基电子元件进行进一步缩小，直至纳米级别一般会采用光刻、外延的技术手段，制造出全新的半导体结构，该结构属于纳米级别，并且具有层状蛋糕的外形。而每层的半导体材料都不相同，具体差异体现在材料的势能上，以形成量子势阱，而这种半导体结构就被称为“半导体异质结”。
3.2分子晶体管和导线组装成为纳米元件
对于电子技术理论的应用而言，在纳米范围内即便知道了如何将分子晶体管与导线制造出来，如何将分子元件正确组装成为能够进行运转的结构仍然是十分棘手的问题。分子晶体管与导线的组装方法有两种：①利用扫描隧道显微镜将所有的分子元件平铺在同一平面上。②通过阵列方式进行自行组装。尽管目前国际上对这两种方式都在不断的研究之中并且取得了不小的进展，但是分子晶体管与导线的组装方法仍然局限在实验室之中，无法投入到日常使用当中。因此如何将分散的晶体管与导线组装成为有逻辑的元件是电子技术理论应用的一大难题。
3.3超高密度量子效应存储器
想要进行纳米级计算机的组装与应用，计算机中的电子芯片是最为核心的部件，电子芯片之中存储有超高密度存储量子效应，它能够提供海量的存储空间，为那些缺乏可动机械部件而具备快速取存能力的计算机提供存储空间。尽管如此，超高密度量子效应存储器的组装对于电子技术的研究人员而言仍然是一大挑战。
3.4纳米计算机的互连
想要将数以亿计的纳米电子元件组装成为一台纳米计算机，其组成结构的精巧性是难以想象的。只有进行严密的布局以及巧妙的设计才能够保证纳米计算机的组装成功。而在计算机结构问题当中，互连问题是首先需要解决的。即计算机中信息输入与信息输出的问题。对于纳米计算机而言，它将大量的信息存储到了很小的空间之中，并且使用极高的速度进行信息的使用与产生，为了能够保证纳米计算机进行信息使用与产生时不会将计算机烧坏，计算机当中需要安装一些特殊元件用以计算机信息的控制与协调。而就目前的纳米计算机的技术来看，计算机中的元件与元件，以及元件与外部环境当中都存在有大量的连接。然而线路之间工作时会产生大量的热量，为了避免因为过热出现“串线”现象需要将线路分隔开来，处于几何方面的考虑，无法没有任何限制的增加连接数量。因此纳米计算机中线路之间的互连问题成为了纳米电子技术应用的难题之一。
3.5纳米元件的设计操制备的模拟环境
虽然进行纳米元件的制备仍然具有较大难度，还不能走出实验室，在实用方面受到了多方面限制。但是计算机图形学方面的发展使得技术人员能够利用计算机建立起纳米元件制备的模拟环境，从设计到制备到操纵再到性能分析都能够进行模拟。但是模拟环境的建立虽然存在可能性，但是目前的量子力学算法、计算机计算速度等方面限制还是难以将精细敏感的虚拟环境完全模拟出来。
4交互式电子技术手册
电子技术在交互式方面的发展可以分为五个阶段，即为加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册，线性结构电子技术手册，数据库基础之上的电子技术手册以及集成电子技术手册。但是目前尚且没有达到真正的人工智能集成电子技术手册，一般都处在立足于数据库的电子技术手册水平甚至以下。不同的电子技术手册的确是一步步发展起来的，但是即使是最初的加注索引的扫描页图也具有自身独有的优点，因此级别较低的电子技术手册仍然发挥着重要作用。电子技术手册可以看作是将技术手册数字化，为了能够更为方便的对信息进行获取，电子技术手册要将数据进行合理的管理并提供给用户。而电子技术手册就围绕着这一目标不断发展。
5电子技术在时间与频率标准中的应用
对周期现象进行描述时，时间与频率是两个不同的参数，两个参数可以使用同一个基准，而频率标准可以由时间标准推导出来。而微波光谱学与电子技术的发展则推动了量子电子学等技术的出现与发展，因此也使得衡量频率的标准发生改变，新型的量子频率标准由此而生。它的衡量标准在于利用了原子能级进行跃迁时所辐射出的电磁波频率并将其作为频率标准。目前世界上不同国家制定出了不同的量子频率标准。这样一来，原本只存在于宏观世界的时间计算拓展到了微观世界的原子结构运动当中，将原子运动的时间作为时间基准，使得电子设备能够大大得以简化，在重量、体积方面都得到大幅度降低，此外还提高了频率标准的稳定性，这样一来，相关技术得到有效发展，对宇宙的探索也得到了进一步的发展。而在实际生活中的应用则主要体现在对微波技术、雷达技术以及激光技术等方面的促进作用。而激光技术的发展又给计量方面提供全新的测试方向。
6电子技术在生活中的实际应用
电子技术是介于电子、控制与电力三个方面的交叉学科，在工业、电力、航空航天等方面都具有十分广泛的应用，电子技术的应用深入到生产生活的各个方面，不管是传统的领域还是高新产业都会应用到电子技术。接下来就工业、交通、电力系统三个方面进行电子技术应用分析。
6.1工业方面的应用
在工业中常常会使用到大量的交流和直流电动机。两种电动机各有特点，其中直流电动机的优势在于调速性能好。而随着电子技术的发展，应用在工业方面的电力电子变频技术得到快速发展，因此交流电动机的调速性能得到了大幅提高，能够直接与直流电动机相提并论。不管是小型的数控机床电机还是大型的轧钢机电机一般都采用电子交直流调速技术，一些对调速要求并没有较高要求的鼓风机也改用了变频技术，节约能源。
6.2交通运输方面的应用
电子技术在交通运输方面的应用主要体现在电气化铁道中。此外交流机车采用的是变频装置，直流机车采用的是整流装置。而在交通运输方面，磁悬浮列车是未来的发展趋势。而在磁悬浮列车当中，电子技术更是其中的关键技术，不管是磁悬浮的牵引电机还是车辆中的辅助电源都需要电子技术进行辅助。在汽车方面，电动汽车使用电子技术进行电机中电力的变换以及驱动的控制，电子技术的应用还体现在电池的充电上。而在平常的汽车中则需要多个控制电机，每一部电机都需要斩波器与变频器进行驱动与控制。海上运输与空中运输中，飞机与船内部存在许多不同的控制电源，需要电子技术进行控制。总的来说，几乎所有的机动交通运输方式都离不开电子技术，因为电子技术与变频装置和斩波器息息相关，而日益发展的交通方式更多的需要电子技术在交通方面的应用。一方面电子技术的发展影响并推动了交通运输的发展，另一方面交通运输的发展也促进了电子技术的更上一层楼。
6.3电力系统中的应用
电子技术的应用最为广泛的还是在电力系统之中。在发达国家使用的电能之中，六成以上的电能是需要经过至少一次的变流装置处理的。电力系统想要不断的朝着现代化科技化的方向发展，电子技术是必不可少的技术之一。如果电力系统脱离了电子技术，将无法进一步的进行发展，其稳定性也不能得到保证。在进行大容量、长距离输电时直流输电具有较大优势，在受电端和输电端都采用了变流装置，即是电子技术在电力系统中的应用。而近些年来在电力系统中应用的柔流输电也是在保证了电子技术理论的发展、基于电子技术之上才得以实现的输电方式，因此毫不夸张的说，电力系统的发展都是基于电子技术发展之上的，电子技术理论的发展推动了电力系统的不断稳定，也推动了电力系统长距离、大容量输电的发展。
7总结
电子技术理论的应用深入到生活与生产中的方方面面。电子技术中仍然存在若干问题，为了能够让电子技术更好的应用在生产生活中，要首先将电子技术中存在的问题解决。
作者：曾永升 单位：广东兴宁市电子监察系统管理中心
量子力学概述范文5
关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体
1半导体材料的战略地位
上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。
2几种主要半导体材料的发展现状与趋势
2.1硅材料
从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（IC‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。
从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI材料，包括智能剥离（Smartcut）和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径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开发中。
理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3N4等来替代SiO2），低K介电互连材料，用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。
2.2GaAs和InP单晶材料
GaAs和InP与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。
目前，世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨，其中以低位错密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生长的2－3英寸的导电GaAs衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4，6和8英寸）的SI－GaAs发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的SI－GaAs集成电路生产线。InP具有比GaAs更优越的高频性能，发展的速度更快，但研制直径3英寸以上大直径的InP单晶的关键技术尚未完全突破，价格居高不下。
GaAs和InP单晶的发展趋势是：
（1）。增大晶体直径，目前4英寸的SI－GaAs已用于生产，预计本世纪初的头几年直径为6英寸的SI－GaAs也将投入工业应用。
（2）。提高材料的电学和光学微区均匀性。
（3）。降低单晶的缺陷密度，特别是位错。
（4）。GaAs和InP单晶的VGF生长技术发展很快，很有可能成为主流技术。
2.3半导体超晶格、量子阱材料
半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（MBE，MOCVD）的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。
（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基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管（HEMT），赝配高电子迁移率晶体管（P－HEMT）器件最好水平已达fmax=600GHz，输出功率58mW，功率增益6.4db；双异质结双极晶体管（HBT）的最高频率fmax也已高达500GHz，HEMT逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前，研制高质量的1.5μm分布反馈（DFB）激光器和电吸收（EA）调制器单片集成InP基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键，在实验室西门子公司已完成了80×40Gbps传输40km的实验。另外，用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。
虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件，但由于其有源区极薄（～0.01μm）端面光电灾变损伤，大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。我国早在1999年，就研制成功980nmInGaAs带间量子级联激光器，输出功率达5W以上；2000年初，法国汤姆逊公司又报道了单个激光器准连续输出功率超过10瓦好结果。最近，我国的科研工作者又提出并开展了多有源区纵向光耦合垂直腔面发射激光器研究，这是一种具有高增益、极低阈值、高功率和高光束质量的新型激光器，在未来光通信、光互联与光电信息处理方面有着良好的应用前景。
为克服PN结半导体激光器的能隙对激光器波长范围的限制，1994年美国贝尔实验室发明了基于量子阱内子带跃迁和阱间共振隧穿的量子级联激光器，突破了半导体能隙对波长的限制。自从1994年InGaAs／InAIAs／InP量子级联激光器（QCLs）发明以来，Bell实验室等的科学家，在过去的7年多的时间里，QCLs在向大功率、高温和单膜工作等研究方面取得了显着的进展。2001年瑞士Neuchatel大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区结构使波长为9.1μm的QCLs的工作温度高达312K，连续输出功率3mW.量子级联激光器的工作波长已覆盖近红外到远红外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光谱、超高灵敏气体传感器、高速调制器和无线光学连接等方面显示出重要的应用前景。中科院上海微系统和信息技术研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子级联激光器；中科院半导体研究所于2000年又研制成功3.7μm室温准连续应变补偿量子级联激光器，使我国成为能研制这类高质量激光器材料为数不多的几个国家之一。
目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向，正从直径3英寸向4英寸过渡；生产型的MBE和M0CVD设备已研制成功并投入使用，每台年生产能力可高达3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英国卡迪夫的MOCVD中心，法国的PicogigaMBE基地，美国的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有这种外延材料出售。生产型MBE和MOCVD设备的成熟与应用，必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。
（2）硅基应变异质结构材料。
硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙，如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究，但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料（纳米Si／SiO2），硅基SiGeC体系的Si1－yCy/Si1－xGex低维结构，Ge／Si量子点和量子点超晶格材料，Si／SiC量子点材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道，使人们看到了一线希望。
另一方面，GeSi／Si应变层超晶格材料，因其在新一代移动通信上的重要应用前景，而成为目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止频率已达200GHz，HBT最高振荡频率为160GHz，噪音在10GHz下为0.9db，其性能可与GaAs器件相媲美。
尽管GaAs／Si和InP／Si是实现光电子集成理想的材料体系，但由于晶格失配和热膨胀系数等不同造成的高密度失配位错而导致器件性能退化和失效，防碍着它的使用化。最近，Motolora等公司宣称，他们在12英寸的硅衬底上，用钛酸锶作协变层（柔性层），成功的生长了器件级的GaAs外延薄膜，取得了突破性的进展。
2.4一维量子线、零维量子点半导体微结构材料
基于量子尺寸效应、量子干涉效应，量子隧穿效应和库仑阻效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种人工构造（通过能带工程实施）的新型半导体材料，是新一代微电子、光电子器件和电路的基础。它的发展与应用，极有可能触发新的技术革命。
目前低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系上，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，并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。俄罗斯约飞技术物理所MBE小组，柏林的俄德联合研制小组和中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子点激光器，工作波长lμm左右，单管室温连续输出功率高达3.6～4W.特别应当指出的是我国上述的MBE小组，2001年通过在高功率量子点激光器的有源区材料结构中引入应力缓解层，抑制了缺陷和位错的产生，提高了量子点激光器的工作寿命，室温下连续输出功率为1W时工作寿命超过5000小时，这是大功率激光器的一个关键参数，至今未见国外报道。
在单电子晶体管和单电子存贮器及其电路的研制方面也获得了重大进展，1994年日本NTT就研制成功沟道长度为30nm纳米单电子晶体管，并在150K观察到栅控源－漏电流振荡；1997年美国又报道了可在室温工作的单电子开关器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工艺技术实现了128Mb的单电子存贮器原型样机的制造，这是在单电子器件在高密度存贮电路的应用方面迈出的关键一步。目前，基于量子点的自适应网络计算机，单光子源和应用于量子计算的量子比特的构建等方面的研究也正在进行中。
与半导体超晶格和量子点结构的生长制备相比，高度有序的半导体量子线的制备技术难度较大。中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组，在继利用MBE技术和SK生长模式，成功地制备了高空间有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子线和量子线超晶格结构的基础上，对InAs／InAlAs量子线超晶格的空间自对准（垂直或斜对准）的物理起因和生长控制进行了研究，取得了较大进展。
王中林教授领导的乔治亚理工大学的材料科学与工程系和化学与生物化学系的研究小组，基于无催化剂、控制生长条件的氧化物粉末的热蒸发技术，成功地合成了诸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半导体氧化物纳米带，它们与具有圆柱对称截面的中空纳米管或纳米线不同，这些原生的纳米带呈现出高纯、结构均匀和单晶体，几乎无缺陷和位错；纳米线呈矩形截面，典型的宽度为20－300nm，宽厚比为5－10，长度可达数毫米。这种半导体氧化物纳米带是一个理想的材料体系，可以用来研究载流子维度受限的输运现象和基于它的功能器件制造。香港城市大学李述汤教授和瑞典隆德大学固体物理系纳米中心的LarsSamuelson教授领导的小组，分别在SiO2／Si和InAs／InP半导体量子线超晶格结构的生长制各方面也取得了重要进展。
低维半导体结构制备的方法很多，主要有：微结构材料生长和精细加工工艺相结合的方法，应变自组装量子线、量子点材料生长技术，图形化衬底和不同取向晶面选择生长技术，单原子操纵和加工技术，纳米结构的辐照制备技术，及其在沸石的笼子中、纳米碳管和溶液中等通过物理或化学方法制备量子点和量子线的技术等。目前发展的主要趋势是寻找原子级无损伤加工方法和纳米结构的应变自组装可控生长技术，以求获得大小、形状均匀、密度可控的无缺陷纳米结构。
2.5宽带隙半导体材料
宽带隙半导体材主要指的是金刚石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶体等，特别是SiC、GaN和金刚石薄膜等材料，因具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点，成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料；在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。另外，III族氮化物也是很好的光电子材料，在蓝、绿光发光二极管（LED）和紫、蓝、绿光激光器（LD）以及紫外探测器等应用方面也显示了广泛的应用前景。随着1993年GaN材料的P型掺杂突破，GaN基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点。目前，GaN基蓝绿光发光二极管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大输出功率为0.5W.在微电子器件研制方面，GaN基FET的最高工作频率（fmax）已达140GHz，fT=67GHz，跨导为260ms／mm；HEMT器件也相继问世，发展很快。此外，256×256GaN基紫外光电焦平面阵列探测器也已研制成功。特别值得提出的是，日本Sumitomo电子工业有限公司2000年宣称，他们采用热力学方法已研制成功2英寸GaN单晶材料，这将有力的推动蓝光激光器和GaN基电子器件的发展。另外，近年来具有反常带隙弯曲的窄禁带InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重视，这是因为它们在长波长光通信用高T0光源和太阳能电池等方面显示了重要应用前景。
以Cree公司为代表的体SiC单晶的研制已取得突破性进展，2英寸的4H和6HSiC单晶与外延片，以及3英寸的4HSiC单晶己有商品出售；以SiC为GaN基材料衬低的蓝绿光LED业已上市，并参于与以蓝宝石为衬低的GaN基发光器件的竟争。其他SiC相关高温器件的研制也取得了长足的进步。目前存在的主要问题是材料中的缺陷密度高，且价格昂贵。
II－VI族兰绿光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美国3M公司成功地解决了II－VI族的P型掺杂难点而得到迅速发展。1991年3M公司利用MBE技术率先宣布了电注入（Zn，Cd）Se／ZnSe兰光激光器在77K（495nm）脉冲输出功率100mW的消息，开始了II－VI族兰绿光半导体激光（材料）器件研制的。经过多年的努力，目前ZnSe基II－VI族兰绿光激光器的寿命虽已超过1000小时，但离使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速发展和应用，使II－VI族兰绿光材料研制步伐有所变缓。提高有源区材料的完整性，特别是要降低由非化学配比导致的点缺陷密度和进一步降低失配位错和解决欧姆接触等问题，仍是该材料体系走向实用化前必须要解决的问题。
宽带隙半导体异质结构材料往往也是典型的大失配异质结构材料，所谓大失配
异质结构材料是指晶格常数、热膨胀系数或晶体的对称性等物理参数有较大差异的材料体系，如GaN／蓝宝石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引发界面处大量位错和缺陷的产生，极大地影响着微结构材料的光电性能及其器件应用。如何避免和消除这一负面影响，是目前材料制备中的一个迫切要解决的关键科学问题。这个问题的解泱，必将大大地拓宽材料的可选择余地，开辟新的应用领域。
目前，除SiC单晶衬低材料，GaN基蓝光LED材料和器件已有商品出售外，大多数高温半导体材料仍处在实验室研制阶段，不少影响这类材料发展的关键问题，如GaN衬底，ZnO单晶簿膜制备，P型掺杂和欧姆电极接触，单晶金刚石薄膜生长与N型掺杂，II－VI族材料的退化机理等仍是制约这些材料实用化的关键问题，国内外虽已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。
3光子晶体
光子晶体是一种人工微结构材料，介电常数周期的被调制在与工作波长相比拟的尺度，来自结构单元的散射波的多重干涉形成一个光子带隙，与半导体材料的电子能隙相似，并可用类似于固态晶体中的能带论来描述三维周期介电结构中光波的传播，相应光子晶体光带隙（禁带）能量的光波模式在其中的传播是被禁止的。如果光子晶体的周期性被破坏，那么在禁带中也会引入所谓的“施主”和“受主”模，光子态密度随光子晶体维度降低而量子化。如三维受限的“受主”掺杂的光子晶体有希望制成非常高Q值的单模微腔，从而为研制高质量微腔激光器开辟新的途径。光子晶体的制备方法主要有：聚焦离子束（FIB）结合脉冲激光蒸发方法，即先用脉冲激光蒸发制备如Ag/MnO多层膜，再用FIB注入隔离形成一维或二维平面阵列光子晶体；基于功能粒子（磁性纳米颗粒Fe2O3，发光纳米颗粒CdS和介电纳米颗粒TiO2）和共轭高分子的自组装方法，可形成适用于可光范围的三维纳米颗粒光子晶体；二维多空硅也可制作成一个理想的3－5μm和1.5μm光子带隙材料等。目前，二维光子晶体制造已取得很大进展，但三维光子晶体的研究，仍是一个具有挑战性的课题。最近，Campbell等人提出了全息光栅光刻的方法来制造三维光子晶体，取得了进展。
4量子比特构建与材料
随着微电子技术的发展，计算机芯片集成度不断增高，器件尺寸越来越小（nm尺度）并最终将受到器件工作原理和工艺技术限制，而无法满足人类对更大信息量的需求。为此，发展基于全新原理和结构的功能强大的计算机是21世纪人类面临的巨大挑战之一。1994年Shor基于量子态叠加性提出的量子并行算法并证明可轻而易举地破译目前广泛使用的公开密钥Rivest，Shamir和Adlman（RSA）体系，引起了人们的广泛重视。
所谓量子计算机是应用量子力学原理进行计的装置，理论上讲它比传统计算机有更快的运算速度，更大信息传递量和更高信息安全保障，有可能超越目前计算机理想极限。实现量子比特构造和量子计算机的设想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一个实现大规模量子计算的方案。其核心是利用硅纳米电子器件中磷施主核自旋进行信息编码，通过外加电场控制核自旋间相互作用实现其逻辑运算，自旋测量是由自旋极化电子电流来完成，计算机要工作在mK的低温下。
这种量子计算机的最终实现依赖于与硅平面工艺兼容的硅纳米电子技术的发展。除此之外，为了避免杂质对磷核自旋的干扰，必需使用高纯（无杂质）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅单晶；减小SiO2绝缘层的无序涨落以及如何在硅里掺入规则的磷原子阵列等是实现量子计算的关键。量子态在传输，处理和存储过程中可能因环境的耦合（干扰），而从量子叠加态演化成经典的混合态，即所谓失去相干，特别是在大规模计算中能否始终保持量子态间的相干是量子计算机走向实用化前所必需克服的难题。
5发展我国半导体材料的几点建议
鉴于我国目前的工业基础，国力和半导体材料的发展水平，提出以下发展建议供参考。
5.1硅单晶和外延材料硅材料作为微电子技术的主导地位
至少到本世纪中叶都不会改变，至今国内各大集成电路制造厂家所需的硅片基本上是依赖进口。目前国内虽已可拉制8英寸的硅单晶和小批量生产6英寸的硅外延片，然而都未形成稳定的批量生产能力，更谈不上规模生产。建议国家集中人力和财力，首先开展8英寸硅单晶实用化和6英寸硅外延片研究开发，在“十五”的后期，争取做到8英寸集成电路生产线用硅单晶材料的国产化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我国应有8～12英寸硅单晶、片材和8英寸硅外延片的规模生产能力；更大直径的硅单晶、片材和外延片也应及时布点研制。另外，硅多晶材料生产基地及其相配套的高纯石英、气体和化学试剂等也必需同时给以重视，只有这样，才能逐步改观我国微电子技术的落后局面，进入世界发达国家之林。超级秘书网
5.2GaAs及其有关化合物半导体单晶材料发展建议
GaAs、InP等单晶材料同国外的差距主要表现在拉晶和晶片加工设备落后，没有形成生产能力。相信在国家各部委的统一组织、领导下，并争取企业介入，建立我国自己的研究、开发和生产联合体，取各家之长，分工协作，到2010年赶上世界先进水平是可能的。要达到上述目的，到“十五”末应形成以4英寸单晶为主2－3吨／年的SI－GaAs和3－5吨／年掺杂GaAs、InP单晶和开盒就用晶片的生产能力，以满足我国不断发展的微电子和光电子工业的需术。到2010年，应当实现4英寸GaAs生产线的国产化，并具有满足6英寸线的供片能力。
5.3发展超晶格、量子阱和一维、零维半导体微结构材料的建议
（1）超晶格、量子阱材料从目前我国国力和我们已有的基础出发，应以三基色（超高亮度红、绿和蓝光）材料和光通信材料为主攻方向，并兼顾新一代微电子器件和电路的需求，加强MBE和MOCVD两个基地的建设，引进必要的适合批量生产的工业型MBE和MOCVD设备并着重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基蓝绿光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料体系的实用化研究是当务之急，争取在“十五”末，能满足国内2、3和4英寸GaAs生产线所需要的异质结材料。到2010年，每年能具备至少100万平方英寸MBE和MOCVD微电子和光电子微结构材料的生产能力。达到本世纪初的国际水平。
宽带隙高温半导体材料如SiC，GaN基微电子材料和单晶金刚石薄膜以及ZnO等材料也应择优布点，分别做好研究与开发工作。
（2）一维和零维半导体材料的发展设想。基于低维半导体微结构材料的固态纳米量子器件，目前虽然仍处在预研阶段，但极其重要，极有可能触发微电子、光电子技术新的革命。低维量子器件的制造依赖于低维结构材料生长和纳米加工技术的进步，而纳米结构材料的质量又很大程度上取决于生长和制备技术的水平。因而，集中人力、物力建设我国自己的纳米科学与技术研究发展中心就成为了成败的关键。具体目标是，“十五”末，在半导体量子线、量子点材料制备，量子器件研制和系统集成等若干个重要研究方向接近当时的国际先进水平；2010年在有实用化前景的量子点激光器，量子共振隧穿器件和单电子器件及其集成等研发方面，达到国际先进水平，并在国际该领域占有一席之地。可以预料，它的实施必将极大地增强我国的经济和国防实力。
量子力学概述范文6
【关键词】浅谈；计算机应用技术；发展
1计算机应用技术的概述
计算机应用技术就是运用某些技术将计算机运用到社会中的每一个行业，使计算机技术可以在行业中的每一个环节，如：理论知识、实践操作、研究方法与学习系统为整体的学科。计算机应用技术它能够使计算机学科与其它的学科结合在一起，成为一个系统的学科。一般情况下，计算机应用技术主要有数值计算领域和非数值应用领域组成。我国计算机应用领域的起步相对来说还是比较晚的，是从20世纪四十年代开始的，这个时期的计算机应用技术大多还是应用于军事方面，二十世纪50年代的计算机应用技术，已经慢慢的向信息管理，数据信息的处理方面转变。二十世纪七十年代的计算机应用技术得到了很大的发展，这个时期的计算机应用技术已经能够也应用于社会中的某些领域。随着我国信息技术的不断发展，二十世纪末的时候，计算机应用技术已经被广泛地应用到社会中的所有行业，也走进了百姓的生活中，百姓已经可以在社交中使用到计算机，计算机技术的不断提高，加速了计算机应用技术的发展。
2计算机应用技术的发展现状
从二十世纪末开始，计算机应用技术在进行不断的发展，现如今计算机应用技术的发展现状主要有：普及性和发展性、专门化和综合化、突发性和普遍性，但是现如今的计算应用技术依然也存在着某些问题，例如：计算机水平较低、对计算机投入力度不够。
2.1普及性和发展性
计算机应用技术的不断发展，已经在人类的社会生活中起到了不可或缺的地位，慢慢地影响着社会的生产力，经济，出行。当即社会的计算机应用技术在人类的各个行业有着重大的作用，在房屋的构化设计，案件的侦破，资源的开采这些方面都扮演着很重要的角色。计算机应用技术在普及性也体现在计算机的网络用户，从研究计算机的科学家到从事军事的政治家，再到平常的百姓，由此可见，计算机应用技术已经渗透到人类生活的各个行业领域，人群，计算机应用技术的不断普及，不仅对人类的学习，娱乐有着影响，也对社会的发展起到了很大的推动作用。
2.2专门化和综合化
计算机应用技术随着科学技术的不断深入研究，正在向专门化和综合化的目标发展。计算机应用技术在某些程序的性能上达到了提高，也在传统的模式上加以改进，综合各种技术，取代了之前传统的单机操作模式，使计算机应用技术综合化，使计算机更加全面的为人类做出更多更加积极的贡献。我国在计算机应用技术上的研究是很重视的，由于国家政策的扶持，使我国的计算机技术在专门化和综合化方面得到了技术的提高，提升了我国在信息领域的综合实力和竞争力。
2.3突发性和普遍性
计算机应用技术的普及，促进了计算机的技术在每个行业中都有了突破性的发展。计算机的系统配置更加的高端，更新的速度加快，细微的计算机部件，更新的时间也以几倍在进行缩短。在未来的发展中，相信科学技术可以使更新速度更加快速，甚至在几十分钟的时间内就可以达到使用的标准。计算机应用技术还可以依据行业的需要，依据人群的不同进行相应的改变，这体现了计算机在技术上的创新精神和人性化。
2.4计算机水平较低
虽然我国在计算机应用技术投入了大量的精力、人力和财力，但是我国相对外国的计算机水平还是相对来说较低的。虽然我国网民的数量很多，但是我国是个人口大国，上网的家庭数量还是相对来说很少的，与西方的国家相比，计算机应用技术的普及率还是很低的。我国的计算机水平也只能满足当前网民的需要，某些先进的计算机计算还得从国外学习。
2.5对计算机投入力度不够
虽然我国在计算机的研究方面有很大的投入，但是投入的程度远远不够实际研究的需要，不能满足计算机应用技术在软件和硬件方面的要求。目前我国在一些重要的工程技术方面和重要的行业还是引进外国的先进技术。因此，加强对计算机应用技术的重视，使我国的信息化水平得到提高。
3计算机应用技术的发展
我国的计算机应用技术从先前的军事武器的研究到现在的资源开采，案件侦破，计算机在应用技术方面有了很大的改进和提升，未来科学技术的提高，可以使计算机更加的微型化、智能化，也可以使计算机的运行速度更加快速，同时计算机也在向新型计算机的方向转变着，影响着人类的生活。
3.1微型化
在当今的时代，计算机已经实现了微型化，微型计算机也在家电和一些电子设备中得到了应用，计算机应用技术的微型化，可以使之前大的核心零件变的很小，使一些小型的设备也可以实现微型化。随着科学技术的发展，微型计算机可以得到更加广泛的应用，掌上笔记本电脑，智能手表也会因为微型化而受到顾客的青睐。
3.2智能化
计算机在未来的发展中，会更加的智能化，科学技术的发展，信息时代要求计算机的技术可以感知人类的行为，例如在看电子书翻页的时候，可以根据体感进行翻页，不需要手指点击屏幕。智能化的计算机是建立在基础科学之上，在原有的技术上加以创新，创作出来的可以根据人类的行为方式，思维模式的计算机，具有学习，推理的能力。
3.3运算速度
在未来的计算机发展中，计算机在运行速度上会更加的快速，灵敏，准确。计算机的运行速度实现巨型化，它的储存空间会更大，性能会更加的强大。计算机技术的这三个特点，是计算机在以后的研究中深入改进的目标，只有将计算机微型化，智能化，并且提高计算机的运行速度，从计算机的性能方面改进，才能更好的提高计算的应用技术。
3.4新型计算机
信息技术的发展，促使计算机向着新型计算机的方向转变，主要是有：量子计算机、神经网络计算机、化学计算机和光计算机。（1）量子计算机。量子计算机是运用量子力学的原理，实现计算机的储存和信息处理的工作，这种计算机，可以有效的降低计算机的能源消耗。（2）神经计算机。神经计算机就是根据人类的特点，模仿人类的逻辑思维和能力，实现并行。（3）化学计算机。化学计算机是运用化学信号使及苏阿尼重启，类似细胞的反应，表现出和神经元相似的特性。（4）光计算机。光计算机是利用光信号对信息数据进行处理，用光代替电流，实现大量数据的高速化。
4结语
现如今，计算机应用技术已经渗透到人类生活、学习和社交的各个方面，随着科学技术的不断研究，相信计算机应用技术一定会是大数据时代人类生活的重要组成，计算机会更加的轻便，操作起来会更加的简单，灵敏，快速，新型的计算机也会随着人类某些需要应运而生，提高计算机应用技术可以不仅可以促进经济的发展，也可以方便人类的出行，学习和社交等。计算机应用技术在社会中的影响不可磨灭，使用计算机的频率也会也会越来越多，根据计算机应用技术的发展，来提高计算机应用技术。
参考文献
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