隧道效应的半导体

隧道效应──微观粒子能透入按经典力学规律它不可能进入的势垒区，是反映微观粒子的波动性的一种基本效应。可以把半导体（或绝缘体）中的电子迁移现象理解为在外电场下，束缚在一个原子中的电子，通过隧道穿透势垒，到另一个原子中。不过，通常说的半导体中的隧道效应指的不是这种对原子势场的量子隧道效应。而是指电子对半导体中宏观势垒的穿透，这个宏观势垒是半导体的禁带造成的。C.齐纳在1934年最先提出，在外电场下,价带的电子可以穿过禁带进入导带。在禁带中电子波函数指数衰减（波矢是复数的），就和穿过势垒时相似；齐纳认为这是强场下半导体(或绝缘体)电击穿的一种原因。但实验表明，通常半导体电击穿过程中，这种原因（称齐纳击穿）只起很次要的作用。只有在某些特殊类型的PN结的反向击穿中，才有以齐纳击穿为主的情况。这种类型的PN结称齐纳二极管，或按其用途叫稳压二极管。通常是硅二极管。1957年江崎玲於奈发明了隧道二极管。它是高掺杂半导体形成的窄的PN结；当它加上前向偏压时,N区电子可以通过隧道效应，穿过禁带进入P区中价带的空状态。随所加的偏压增大，开始时隧道电流变大（可以进入的空状态增多）；随后到达极大值然后逐渐下降（可以进入的空状态减少），最后下降到零（可以进入的空状态没有了）。图2[隧道二极管伏安特性曲线]是隧道二极管的伏安特性曲线，以及对应各部分的PN结能带图。隧道二极管正向伏安特性中有一段负阻区，而且它还是一种多数载流子效应,没有渡越时间的限制,所以隧道二极管可用作低噪声的放大器、振荡器或高速开关器件，频率可达毫米波段。它作为器件的缺点是功率容量太小。隧道过程中,常常有电子－声子相互作用或电子-杂质相互作用参加。从隧道二极管的伏安特性上可分析出参与隧道过程的某些声子的频率。在势垒区中的光吸收或发射中,隧道效应也起着作用,这称夫兰克－凯尔德什效应。杂质的束缚电子态和能带中电子态之间的隧道也观察到。

江崎玲於奈的发明开创了研究固体中隧道效应的新阶段。因此，他和发现超导体中隧道现象的I.加埃沃、B.D.约瑟夫森一起获得了1973年诺贝尔物理学奖。金属半导体接触势垒（肖特基势垒）中的隧道现象也很有趣。1932年,A.H.威耳孙、.约飞'class=link>..约飞和..夫伦克耳企图用隧道电流来解释肖特基势垒的整流效应，但发现所预言的整流方向是错误的。不过，却发现有些高掺杂的肖特基势垒在小的前向偏压下，隧道电流是主要的电流机制。金属－绝缘体－半导体系统中隧道效应的研究也是有意义的。

经济学家Shleifer提出的“隧道效应”

Laffont他们研究的同时，Shleifer等从法律经济学的视角出发，提出了公司治理中的“隧道效应”理论。他们的分析认为：隧道效应即控股股东为了自己的利益从公司转移资产和利润的行为，这一理论比较好的解释了控股股东侵害中小股东的利益的现象。1997～1998年的亚洲金融危机提供了控股股东掠夺公司资源、侵害中小股东权益的许多案例。事实上，隧道效应不仅仅发生在新兴市场，有着完善的民法的发达国家同样有掠夺行为，而且这些掠夺行为可能还是合法的行为；而在新兴市场，隧道行为有时采取偷窃和欺诈的方式。这些理论的提出，使得合谋理论从组织间的研究，进一步拓展深入到公司治理领域；而转型经济中的公司治理，为合谋理论的理论和实证研究提供了一片沃土；此后的一系列相关实证研究更是进一步推动和验证了合谋理论。

隧道效应理论主要从控股股东掠夺中小股东权益的发生机制、掠夺的手段以及司法的介入的作用等方面做了理论和案例分析，当然也有许多实证和经验研究。但隧道效应理论在讨论控股股东掠夺的时候，一般比较少涉及到管理层，特别是控股股东和管理层的合谋侵害（掠夺）中小股东权益的情形。本来，现实中，掠夺得以进行，就必然需要管理层的合谋（或者说是协助）。此外，隧道效应理论也比较少的考虑信息的作用和交易成本的影响，而是比较多的考虑了法律的作用，这也是隧道效应理论的局限所在。但是，隧道效应理论对于公司治理、特别是新兴转型国家的公司治理还是很有开创性的理论意义与实际意义的。

港珠澳大桥主体建造工程于2009年12月15日开工建设，屈指算来至今有6年整了。12月21日6点30分，被称为世界最长的海底隧道已经成功安装沉管24节。至此，海底隧道已建成4185米，超过总长的73%。

岛遂工程是港珠澳大桥的重难点工程。人工岛和海底隧道到底建设如何，距离海面约40米深的海底隧道又是个什么样子呢？

蚝贝型岛“筑堤建道”

“东西两个人工岛外形均呈椭圆形，也就是蚝贝型。目前，东西人工岛均已经初见雏形，分别完成工程总量的80%。”港珠澳大桥岛遂工程一工区的副总工程师刘昊槟如实说道，岛遂工程是港珠澳大桥工程技术难度最大的一部分，于2010年底动工建设。

2011年5月15日，首个直径22米，高50.5米（相当于17层楼房高度）的钢圆桶通过震沉的方式沉入海底。历经207天的奋战，120个钢圆桶震沉后，成功将距离6公里的东西两个人工岛围起。

　 据刘昊槟介绍，东西两个人工岛的面积相差不大，东岛大约10万多平方米，西岛大约9.8万平方米。岛上工程主要是三部分，即岛上挡浪墙工程、露天隧道工程、岛内运营办公用房，“目前，按照工程进展，两个人工岛的岛上工程都在加班加点施工中”。

　 中午12时许，此时的西人工岛机器轰鸣，电焊的火花四射。为了保证工程质量，工人们都把午餐端到了工地现场。

在西人工岛现场，靠近人工岛四周仍有部分外形像山坡的水泥设施，一工区的另一名副总工程师杨润来说，这是由沙袋和水泥构成的临时挡浪墙，目前已有7成被拆除，取而代之的是永久性挡浪墙。

据介绍，整个西人工岛一周的长度是1326米，新建的挡浪墙根据气象标准，按照300年一遇的海浪冲击力度设计，防止海水进入岛内，因此建设高度为4.35米、厚度为1.8米。“加上人工岛面标准高度比平均水位高4.5米，整个挡浪墙比现在的水位高9米左右，高度相当于三层楼”，杨润来表示，“永久性挡浪墙已经完工1000多米，按计划将于2016年1月份完工”。

在人工岛西端，一座双向6车道大桥已经横跨伶仃洋海面直达人工岛，等待着与人工岛道路连接。靠近大桥的地面上，已经铺满了星罗密布的钢筋网。一工区党支部书记孙长树称，只要这个路面铺好，大桥就可以与人工岛相通了。

在人工岛东端，到处安装着起吊设备，孙长树表示，这些正在施工的是岛内房建工程，也就是岛上的运营中心用房，虽然看起来很大，但实际的投资额度不足人工岛工程总量的10%。目前，已经属于岛上的收尾工程。

在进入海底隧道的入口处，三面巨大的水泥墙异常显眼，杨润来称，这是进入海底隧道前的露天隧道，由三面隧道墙组成，每道墙长327米，高15.5米，每条隧道墙体之间的宽度在20米至30米之间，该露天隧道墙体被评为世界上体量最大的清水混泥土结构。

杨润来还说，这个隧道墙都是用德国进口的模板一次性成型，不需要再用其它任何附属装饰，清雅庄重的混泥土与自然的融合之美，更能体现它的朴素、线型、顺直等特点。

“为什么要在进入海底隧道前又要建设一个露天隧道呢？”杨润来笑着说，那是避免司机从海面大桥上的自然光突然进入灯光隧道不适应，因此为了保证司机驾驶的安全，所以在进入海底隧道前要建设一个盖有玻璃过滤光线的露天隧道，让司机进入到海底隧道前有一个从明到暗的过渡光线。

海底隧道：

双洞6车道如同在陆地

站在人工岛西端，双洞口的海底隧道就呈现在记者眼前。据介绍，隧道分左右两个洞口，每个洞口均为三车道，两洞口之间还有一个4米高和4米宽的中管廊，主要用于隧道机电设施安装以及遇险逃生，其中中管廊下面是逃生通道，上面是排烟通道。

“每一节沉管的每一边洞口都有一个逃生通道进入中管廊，当遇到火灾等紧急情况时，隧道内车上的人员都可以通过逃生通道进入中管廊逃离现场。”说起隧道内的紧急处置方法，杨润来道出了中管廊的秘密。

穿过300多米的露天隧道后，从右洞口进入了隧道暗埋段。此时可以看到，暗埋隧道地面两旁仍然堆满了预制施工的钢制脚手架，整个隧道内已经亮起了施工照明灯光。隧道暗埋段的入口宽度与第一节沉管的接口宽度是由宽到窄的渐变式设计。

越过暗埋隧道后，首节沉管隧道就出现在眼前。“这里是2013年5月6日巨型沉管下沉到40米深的海底实现‘深海之吻’的地方”，杨润来自豪地说。

据介绍，港珠澳大桥近6公里长的海底沉管隧道，共由33个管节组成，每个标准管节长180米，宽37.95米，高11.4米，管壁最厚处达1.5米，重达7.6万吨，是迄今为止世界上埋得最深、规模最大、单节管道最长的海底公路沉管，堪称一艘航空母舰的体量。

上世纪的1965年，一位来自阿根廷的考古学家胡安在南美大陆的地底深处，发现了一条约有4000公里长的地下隧道。当时他在发现这条隧道之后，科学家们都感到不可思议，能在200多米深的地下打造这一条几千公里长的隧道，让人叹为观止。

这条隧道的入口是在莫罗纳的境内，隧道入口隐蔽性极高。在进入隧道大约两米距离之后，便出现了一个一万多平方米的豪华大厅，墙壁上都刻画着许多栩栩如生的美丽图案，隧道的顶部都是如同钟乳石般的设计，看上去非常豪华。

而位于大厅的中央，有一张跟大床一样大的石桌子，旁边还有十几张椅子，从这些雕刻出来的桌椅板凳上，可以看出这手艺相当娴熟。不过，让我们研究人员最好奇的，当然是这个大厅中央摆放着的一个巨大恐龙雕像,就像这个隧道入口的守护神一样，高度达到三米，长度有五米多，表情相当狰狞，貌似警告擅自闯入这个洞中的人，不得踏入。

这一切都让研究人员感到相当诧异，为什么远古的人类文明懂得那么多他们那个年代不可能出现的东西，何况按照当时的生产力来说，根本不可能可以建造出这个规模宏大的地下隧道。

考古学家们对此都有很多不同见解，他们有人认为这根本不是人类能力范围内可以建造的奇迹，更应该是外星文明曾经在地球上生活过而留下的证据。不过对于这个深不见底的隧道，考古学家们觉得其完全可以列入地球上的最大最神秘的建筑，希望可以将其完好无损保留下来，申请世界文化遗产，让更多的人可以知道它的存在。

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