半导体历史发展有哪些

半导体的发现实际上可以追溯到很久以前。

1833年，英国科学家电子学之父法拉第最先发现硫化银的电阻随着温度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，(jianxia霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)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。

扩展资料：

人物贡献:

1、英国科学家法拉第(MIChael Faraday，1791~1867)

在电磁学方面拥有许多贡献，但较不为人所知的，则是他在1833年发现的其中一种半导体材料。

硫化银，因为它的电阻随着温度上升而降低，当时只觉得这件事有些奇特，并没有激起太大的火花；

然而，今天我们已经知道，随着温度的提升，晶格震动越厉害，使得电阻增加，但对半导体而言，温度上升使自由载子的浓度增加，反而有助于导电，这也是半导体一个非常重要的物理性质。

2、德国的布劳恩(Ferdinand Braun，1850~1918)。

注意到硫化物的电导率与所加电压的方向有关，这就是半导体的整流作用。

但直到1906年，美国电机发明家匹卡(G. W. PICkard，1877~1956)，才发明了第一个固态电子元件：无线电波侦测器(cat’s whisker)，它使用金属与硅或硫化铅相接触所产生的整流功能，来侦测无线电波。

在整流理论方面，德国的萧特基(Walter Schottky，1886~1976)在1939年，于「德国物理学报」发表了一篇有关整流理论的重要论文，做了许多推论，他认为金属与半导体间有能障(potential barrier)的存在，其主要贡献就在于精确计算出这个能障的形状与宽度。

3、布洛赫(Felix BLOCh，1905~1983)

在这方面做出了重要的贡献，其定理是将电子波函数加上了周期性的项，首开能带理论的先河。

另一方面，德国人佩尔斯(Rudolf Peierls， 1907~ ) 于1929年，则指出一个几乎完全填满的能带，其电特性可以用一些带正电的电荷来解释，这就是电洞概念的滥觞；

他后来提出的微扰理论，解释了能隙(Energy gap)存在。

导读

背景

钙钛矿是引起全世界科学家兴趣的一大类半导体材料。它们独特的晶体结构，使它们具有卓越的光学以及电子特性，并且制造起来既简单又便宜。

虽然大部分进展都是在研究太阳能电池中使用钙钛矿所取得的，但是它们也非常适合制造LED。

近年来，钙钛矿LED的效率显著提升，而且不久将达到竞争技术的效率。然而，它们并不是特别稳定，这意味着目前无法投入实际应用。

创新

近日，瑞典林雪平大学的研究人员与英国、中国以及捷克共和国的同事们合作开发出一款既高效又长期稳定运行的钙钛矿发光二极管。研究成果发表在《自然通信（Nature Communications）》期刊上。

林雪平大学生物分子与有机电子部门的负责人 Feng Gao 教授表示：“钙钛矿基发光二极管对于实际应用来说还不足够稳定，但是我们已经让它们向着这个目标迈进了一步。”

技术

林雪平大学生物分子与有机电子部门的研究员、与 Feng Gao 同为这篇论文主要作者的 Xiao-Ke LiU 表示：“还有许多工作要做。目前，大部分的钙钛矿LED要么效率低，要么器件稳定性差。”

许多科研小组都试图摆脱这一困境，然而却没有取得显著的成功。近日，瑞典林雪平大学的研究人员与英国、中国和捷克共和国的同事们找到了一条前进的道路。他们采用了一种由铅、碘和有机物甲脒组成的钙钛矿，然后将这种钙钛矿嵌入到一种有机分子基体中，形成一种复合薄膜。

生物分子与有机电子部门的博士生 Heyong Wang 表示：“这种分子的末端含有两个氨基，帮助其他物质形成一种优质的晶体结构，这就是钙钛矿的特征，使晶体稳定。”

这种新型复合薄膜使得研究小组能够开发出效率达17.3%的LED，半衰期很长，大约100小时。

这种含有铅和卤素（在这个案例中是碘）的钙钛矿，具有最佳的发光特性。

Feng Gao 表示：“我们很想去掉铅。目前，我们还有找到一个很好的办法，但是我们正在努力。”

下一步就是测试不同的钙钛矿与有机分子的组合，并详细了解成核和结晶过程是如何发生的。不同的钙钛矿赋予光线不同的波长，这是实现白光LED这一长期目标的必要条件。

关键字

参考资料 ​

【1】Heyong Wang, Felix Utama Kosasih, Hongling Yu, Guanhaojie Zheng, Jiangbin Zhang, Galia Pozina, Yang Liu, Chunxiong Bao, Zhangjun Hu, Xianjie Liu, Libor Kobera, Sabina Abbrent, Jiri Brus, Yizheng Jin, Mats Fahlman, Richard H. Friend, Caterina Ducati, Xiao-Ke Liu, Feng Gao. Perovskite-molecule composite thin films for efficient and stable light-emitting diodes . Nature Communications, 202011 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-14747-6

【2】https://liu.se/en/news-item/ett-steg-narmare-en-stabil-lysdiod-i-perovskit

6 航空钢材

中国是钢材大国，但顶尖的航空钢材使用范围最广的是美国采用真空热处理技术制造的300M钢，国产超强度钢材会出现 点状缺陷 、 硫化物夹杂 、 粗晶 、 内部裂纹 、 热处理渗氢 等问题。有人说，中国其实造不好一个螺丝钉，也不是完全没有道理的。中国是制造大国，但一旦涉及 顶尖领域 就大打折扣。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

法国科学家皮埃尔-吉勒·德热纳Pierre-Gilles de Gennes，推广液晶和聚合物的研究领域中在1991年获得诺贝尔物理学奖

7 光刻胶

我国虽然已成为世界半导体生产大国，但基础性的 面板产业 整体产业链仍较为落后。目前，我国 LCD用光刻胶 几乎全部依赖进口，核心技术至今被德国、日本等企业所 垄断 。因为开发所涉及的技术难题众多，所以要自主研发生产，技术难度非常之高。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

德国科学家施陶丁格Hermann Staudinger，发明相衬显微镜在1953年获诺贝尔化学奖

8 透射式电镜

冷冻电镜 可以拍摄微观结构高清3d“彩照”，是 生命科学研究 的利器，透射式电镜的生产能力是冷冻电镜制造能力的基础之一。中国的蛋白质3D高清照片,全部 依赖进口 透射式电镜。

目前世界上生产透射电镜的厂商只有3家，国内没有一家企业能够生产。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

瑞士科学家雅克·杜波切特Jacques Dubochet、德国科学家阿希姆·弗兰克Joachim Frank和英国科学家理查德·亨德森Richard Henderson，在开发冷冻电子显微镜领域于2017年获得诺贝尔化学奖

9 锂电池隔膜

国产锂离子电池在核心材料中， 隔膜仍然是短板 ，高端隔膜技术具有相当高的门槛，不仅要投入巨额的资金，还需要有强大的研发和生产团队、纯熟的工艺技术和高水平的生产线。我国高端隔膜目前依然 大量依赖进口 。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

日本科学家吉野彰Akira Yoshino、美国科学家约翰·B·古迪纳夫John B. Goodenough和英国科学家斯坦利·威廷汉M. Stanley Whittingham，在锂离子电池研发领域的贡献于2019年获得诺贝尔化学奖

10 医学影像设备元器件

目前国产医学影像设备的大部分元件依赖于进口，在传统医学成像专利上美国不仅比我们 早二十年 ，数量也是我国的 10倍 ，整个产业已经完全掌握在外企手里，而中国的占比已经微不足道。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

美国科学家费利克斯·布洛赫Felix Bloch及爱德华·米尔斯·珀塞尔Edward Mills Purcell，在核磁精密测量领域于1952年获得诺贝尔物理学奖

瑞士科学家理查德·恩斯特Richard R. Ernst，在对化学体系中电子转移反应理论的贡献于1991年获得诺贝尔化学奖

11 环氧树脂

碳纤维其中一个关键的复合辅材是 环氧树脂 ，但目前国内生产的高端碳纤维，所使用的环氧树脂全部都是进口的。目前，我国已能生产T800等较高端的碳纤维，但日本东丽掌握这一技术的时间是 上世纪90年代 ，可见我国高端环氧树脂产业落后于国际的情况更为严重。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

美国科学家艾伦·J·黑格Alan Heeger、美国科学家艾伦·G·马克迪尔米德Alan MacDiarmid和日本科学家白川英树Hideki Shirakawa，因发现和发展了导电聚合物于2000年获得诺贝尔化学奖

12 扫描电镜

每年我国花费超过 1亿美元 采购的几百台扫描电镜中，主要产自美、日、德和捷克等国，而国产扫描电镜只占 约5%—10% 。而高质量电子光学系统生产困难科研、透镜内探测器设计难度较大以及低电压分辨率需要突破等都是我国正面临着的困难。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

德国科学家恩斯特·鲁斯卡Ernst Ruska，设计出第一台电子显微镜，在1986年获得诺贝尔物理学奖

德国科学家格尔德·宾宁Gerd Binnig与瑞士科学家海因里希·罗雷尔Heinrich Rohrer研制扫描隧道显微镜，于1986年获得诺贝尔物理学奖

美国科学家埃里克·白兹格Eric Betzig、德国科学家斯特凡·W·赫尔Stefan W. Hell和美国科学家威廉姆·艾斯科·莫尔纳尔William E. Moerner，在超分辨率荧光显微技术领域取得的成就于2014年获得诺贝尔化学奖

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