斯坦福大学科学家首次制作出难以捉摸的准粒子的完整图片

研究人员报告说，他们首次对激子的电子和空穴进行了成像，揭示了激子如何可能被困于密集、稳定的阵列中。 据科学家们说，这一发现对未来各种技术的发展以及对更好地理解激子的 探索 具有重大意义。

这些发现于2022年3月8日发表在《自然》杂志上，研究人员来自美国能源部的SLAC国家加速实验室、斯坦福大学和日本冲绳科学技术研究所（OIST）。当光与物质相互作用时，无论是在光伏设备中吸收光以产生太阳能，还是在LED中从电力中产生光，激子可以发挥重要的作用。无论是对于基本的理解还是对于新技术的开发，例如量子信息科学的单光子发射器，我们都需要对激子的性质和属性有一个全面的了解。

当光线照射到薄薄的半导体材料上时，激子就会产生。这导致电子从它们在原子中的正常位置被d出，产生被称为"洞"的空位，这些空位以与电子相同的方式在材料中流动。当一个电子和一个空穴形成一个短暂的结合时，就会形成一个激子。电子和空穴相互旋转，就像舞者牵手一样，它们以这种方式继续下去，直到电子落回空穴中。

然而，由于激子的寿命很短，只有十亿分之一秒--对它们的研究已经停滞。激子在一起的时间越长，科学家就能从它们身上学到更多的东西，它们就会变得更加有用。现在，联合团队宣布，他们获得了第一张显示电子如何相对于激子中的空穴分布的图像。

在这项最新的研究中，该团队研究了在两种不同半导体的原子级薄膜的界面上发展的激子。这是一个令人兴奋的前沿领域，因为这些激子可能比单层中的激子持续时间长一千到一百万倍。首先，他们首次测量了激子空穴的大小，这是一个真正的挑战，因为空穴是电子的缺失，不是一个真正的粒子，而且它本身不发射任何信号。研究人员能够通过它们在实验数据中留下的独特的空隙来识别空穴，这使研究人员能够更全面地了解电子在空穴周围的运动和整个激子的运动。

然后，他们着手通过将两种不同的半导体薄膜以微小的角度分层来捕获激子，从而在原子尺度上创造出摩尔纹图案。摩尔纹图案中的每个孔都是一种能量井，可以吸引和容纳一个激子，而材料的设计使这些能量井与激子一样大，甚至略小。

当他们用tr-ARPES观察摩尔纹结构，看激子是否以及如何融入其中时，他们发现每个激子都紧紧地坐在它的井中，就像一个被发球机夹住的高尔夫球。这是出乎意料的，因为以前认为需要更大的井来捕获激子，但更小的井是首选，因为它们更稳定，形成更均匀的阵列。

有了这种对激子等复合粒子进行全面成像的新能力，研究人员可以继续 探索 更复杂的电子和空穴排列，这将阐明二维和其他量子材料中多粒子相互作用的性质。

1.早期无线电和军事技术的基础 旧金山湾区在很早就是美国海军的研发基地。1909年，美国第一个有固定节目时间的广播电台在圣何塞诞生。1933年，森尼维尔 (Sunnyvale) 空军基地（后来改名为墨菲飞机场）成为美国海军飞艇的基地。在基地周围开始出现一些为海军服务的技术公司。二战后，海军将西海岸的业务移往加州南部的圣迭戈，国家航天委员会（美国航天局 NASA 的前身）将墨菲飞机场 (Moffett Field) 的一部分用于航天方面的研究。为航天服务的公司开始出现，包括后来著名的洛克希德公司 (Lockheed)。 2.斯坦福工业园 (Stanford Industrial Park) 二战结束后，美国的大学回流的学生骤增。为满足财务需求，同时给毕业生提供就业机会，斯坦福大学采纳Frederick Terman的建议开辟工业园，允许高技术公司租用其地作为办公用地。最早入驻的公司是1930年代由斯坦福毕业生创办的瓦里安公司 (Varian Associates)。Terman 同时为民用技术的初创企业提供风险资本。惠普公司是最成功的例子之一。在1990年代中期，柯达公司和通用电气公司也在工业园驻有研究机构，斯坦福工业园逐步成为技术中心。 3.硅晶体管 1956年，晶体管的发明人威廉·肖克利 (William Shockley) 在斯坦福大学南边的山景城创立肖克利半导体实验室。1957年，肖克利决定停止对硅晶体管的研究。当时公司的八位工程师出走成立了仙童 (Fairchild) 半导体公司，称为“八叛逆”。“八叛逆”里的诺伊斯和摩尔后来创办了英特尔 (Intel) 公司。在仙童工作过的人中，斯波克后来成为国民半导体公司的CEO，另一位桑德斯则创办了AMD公司。 4.风险资本 (Venture Capital) 从1972年第一家风险资本在紧挨斯坦福的 Sand Hill 路落户，风险资本极大促进了硅谷的成长。1980年苹果公司的上市吸引了更多风险资本来到硅谷。Sand Hill 在硅谷成为风险资本的代名词。 5.软件产业兴起 除了半导体工业，硅谷同时以软件产业和互联网服务产业著称。施乐公司在Palo Alto的研究中心在OOP（面向对象的编程），GUI（图形界面），以太网和激光打印机等领域都有开创性的贡献。现今的许多著名企业都得益于施乐公司的研究，例如苹果和微软先后将 GUI 用于各自的 *** 作系统，而思科公司的创立源自将众多网络协议在斯坦福校园网内自由传送的想法。

特点

硅谷是随着20世纪60年代中期以来，微电子技术高速发展而逐步形成的；其特点是以附近一些具有雄厚科研力量的美国一流大学斯坦福、加州大学伯克利分校等世界知名大学为依托，以高技术的中小公司群为基础，并拥有思科、英特尔、惠普、苹果等大公司，融科学、技术、生产为一体。 硅谷拥有大大小小电子工业公司达10000家以上，他们所生产的半导体集成电路和电子计算机约占全美1／3和1／6。80年代后，随着生物、空间、海洋、通讯、能源材料等新兴技术的研究机构在该地区纷纷出现，硅谷客观上成为美国高新技术的摇篮。现在硅谷已成为世界各国高科技聚集区的代名词。

历史

当地一直是美国海军一个工作站点，并且海军的飞行研究基地也设于此，后来许多科技公司的商店都围绕着海军的研究基地而建立起来。但当海军把它大部分位于西海岸的工程项目转移到圣迭戈时，NASA接手了海军原来的工程项目，不过大部分的公司却留了下来，当新的公司又搬来之后，这个区域逐渐成为被航空航天企业聚积区。 那个时候，此地还没有民用高科技企业，虽然这里有很多好的大学，可是学生们毕业之后，他们却选择到东海岸去寻找工作机会。斯坦福大学一个才华横溢的教授Frederick Terman发现了这一点，于是他在学校里选择了一块很大的空地用于不动产的发展，并设立了一些方案来鼓励学生们在当地发展他们的“创业投资(venture capital)”事业。在Terman的指导下，他的两个学生威廉·休利特和David Packard在一间车库里凭着538美元建立了惠普公司(Hewlett-Packard)——一个跟NASA及美国海军没有任何关系的高科技公司。这间车库现在已经成为了硅谷发展的一个见证，被加州政府公布为硅谷发源地而成为重要的景点。 在1951年，Terman又有了一个更大的构想，那就是成立斯坦福研究园区(Stanford Research Park)，这是第一个位于大学附近的高科技工业园区。园区里一些较小的工业建筑以低租金租给一些小的科技公司，今日，这些公司是重要的技术诞生地，可是在当时却并不为人所知。最开始的几年里只有几家公司安家于此，后来公司越来越多，他们不但应用大学最新的科技，同时又租用该校的土地，这些地租成为了斯坦福大学的经济来源，使斯坦福大学不断的兴旺发达。Terman在1950年代决定新的基础设施则应以“谷”为原则而建造。 正是在这种氛围下，一个著名的加利福尼亚人威廉·肖克利搬到了这里。威廉的这次搬家可以称得上是半导体工业的里程碑。1953年由于与同事的分歧而离开贝尔实验室。离婚之后孤身一人回到他获得科学学士学位的加州理工学院，在1956年他又搬到了距他母亲很近的加利福尼亚山景城（Mountain View）去建立肖克利半导体实验室。在这之前的时期，尚未成型的半导体工业主要集中在美国东部的波士顿和纽约长岛地区。为了公司的发展，他特意从东部召来八位年青人，这其中就有诺宜斯、摩尔、斯波克、雷蒙德。 在那他打算设计一种能够替代晶体管的元器件（现在熟知的肖克利二极管）来占领市场。但在考虑设计得比“简单的”晶体管还要简单的这个问题时他却难住了。被困难难住的肖克利愈发变得偏执，他要求对职员进行测谎，并公布他们的薪金，这些事情惹恼了大家。在1957年，那八位优秀的年轻人集体跳槽，并在一位工业家Sherman Fairchild的资助下成立了仙童半导体公司，仙童公司总部位于纽约市，主要经营照相机。 由于诺宜斯发明了集成电路技术，可以将多个晶体管安放于一片单晶硅片上，使得仙童公司平步青云。而1965年摩尔总结了集成电路上面的晶体管数量每18个月翻一番的规律，也就是人们熟知的“摩尔定律”，这一定律虽然只是由1960年代的数据总结而成的，但是直到21世纪最初的那几年却依然有效。 这种事情又不断的上演，脱离控制的工程师不断的建立新的公司。1967年初，斯波克、雷蒙德等人决定离开仙童公司，自创国民半导体公司(National Semiconductor)，总部位于圣克拉拉。而1968年仙童公司行销经理桑德斯的出走，又使世界上出现了超微科技（AMD)这家公司。同年七月，诺宜斯、摩尔、葛洛夫又离开仙童成立了英特尔公司。今天的英特尔公司是世界上最大的半导体集成电路厂商，占有80％的市场份额。 凭借着投资企业家的投资的8万美元、借贷的25万美元，两位同名的好友史蒂夫·乔布斯和斯蒂夫·沃兹尼亚克创立了苹果公司。乔布斯经营有方，沃兹擅长技术，两个人优势互补，使苹果公司公司快速发展。1977年苹果公司生产的苹果II一直是8位微机的领军人物。1984年推出的麦金塔更是友好的人机界面的楷模，他被广泛的应用于出版、平面设计等领域。 1981年对仙童公司来说就是恶梦的开始。这一年，设在圣何赛的芯片厂发生有毒溶液的泄漏，于是公司不得不花费1200万美元来更换土壤和监测水质。从此，公司开始走向下坡路，最终消声匿迹。但是人们不会忘记他在硅谷历史上所作出的贡献和对于开发单晶硅片的丰功伟绩，由仙童雇员所创建的公司在硅谷乃至全美国已超过百家。

现状介绍

2006年硅谷总共有225,300个高技术职位。以高技术从业人员的密度而论，硅谷居美国之首，每1000个在私营企业工作的人里有285.9人从事高科技业。高技术职位的平均年薪亦居美国之首，达到144800美元。2008年硅谷人均GDP达到83000美元，居全美第一。硅谷的GDP占美国总GDP的5%，而人口不到全国的1%。 硅谷是美国高科技人才的集中地，更是美国信息产业人才的集中地，目前在硅谷，集结着美国各地和世界各国的科技人员达100万以上，美国科学院院士在硅谷任职的就有近千人，获诺贝尔奖的科学家就达30多人。硅谷是美国青年心驰神往的圣地，也是世界各国留学生的竞技场和淘金场。在硅谷，一般公司都实行科学研究、技术开发和生产营销三位一体的经营机制，高学历的专业科技人员往往占公司员工的80％以上。硅谷的科技人员大都是来自世界各地的佼佼者，他们不仅母语和肤色不同，文化背景和生活习俗也各有所异，所学专业和特长也不一样。如此一批科技专家聚在一起，必然思维活跃，互相切磋中很容易迸发出创新的火花。目前，硅谷高新技术公司的创立和资金投入方兴未艾，仍然呈现出发展的趋势。

华人在硅谷

中国科技大学校长朱清时教授，前不久在接受记者采访时说过，“清华、科大和北大理工类毕业生中的一半或早或迟的都出去了”，其中主要是走向美国，包括硅谷公司。美国《洛杉矶时报》撰稿人埃弗兰·伊里塔尼说：“如果你浏览一下硅谷公司的员工名单，就会发现无数的清华毕业生。他们是来美国寻求工程技术突破，在英特网领域大显身手或在科技上创业的数以千计的中国优秀科技人才的一部分。”实际上华人控制的硅谷公司现已达2000家以上，占硅谷公司的1／5，而来自中国大陆的华人则越来越多。名闻中国的主要电视机厂家康佳公司和主要计算机公司联想集团都已在那里建立了自己的科研实验基地。