世界上最薄半导体晶体中光线传播研究取得进展

导读

背景

在隐藏于笔记本电脑或者智能手机中的每个现代微型电路中，你都会看到晶体管。晶体管是一种小型半导体器件，它控制电流流动，即电子的流动。

如果用光子（光的基本粒子）取代电子，那么科学家们将有望创造出新型计算系统，这种系统将能够处理以接近光速流动的大量信息。

目前，在量子计算机中，光子被认为是传递信息的最佳方案。然而，这些仍然只是假想计算机。它们按照量子世界的规律运作，并且能比大多数最强大的超级计算机更加高效地解决某些问题。

虽然创造量子计算机没有基本限制，但是科学家们仍然没有选择出哪种材料平台可以最方便且有效地实现量子计算机概念。目前，超导电路、冷原子、离子、钻石中的缺陷以及其他系统，为了被未来量子计算机选中而展开竞争。

创新

这一次，科学家们提出了半导体平台和二维晶体。近日，维尔茨堡大学（德国）、南安普顿大学（英国）、格勒诺布尔-阿尔卑斯大学（法国）、亚利桑那大学（美国）、西湖大学（中国）、俄罗斯科学院约飞物理技术研究所、圣彼得堡国立大学的科学家们组成的国际科研团队研究了光子是如何在世界上最薄的半导体晶体平面中传播的。结果是，空间中的光线偏振分布类似于三色的海螺。物理学家们的研究成果为创造单原子光学晶体管（量子计算机的组件）开辟了道路，有望实现光速计算。研究论文发表在《自然纳米技术（Nature Nanotechnology）》期刊上。

技术

研究人员研究了光线在二硒化钼（MoSe2）二维晶体层中的传播。二硒化钼只有一个原子的厚度，是世界上最薄的半导体晶体。研究人员发现，偏振光在这种极细晶层中的传播取决于光线传播的方向。这个现象是由于晶体中的自旋轨道相互作用引起的。有意思的是，正如科学家们所指出的，这幅图展示的偏振光空间分布非同寻常，看上去像五彩缤纷的的海螺。

实验中所用的非常精细的二硒化钼晶体是在维尔茨堡大学 Sven Höfling 教授实验室中合成的。它是欧洲最佳的晶体生长实验室之一。在圣彼得堡国立大学教授 Alexey Kavokin 的监督下，科学家们在维尔茨堡和圣彼得堡进行测量。Mikhail Glazov 在开发理论基础中扮演了重要角色。他是俄罗斯科学院的通信成员、圣彼得堡国立大学自旋光学实验室的雇员、约飞物理技术研究所的首席研究助理。

价值

圣彼得堡国立大学自旋光学实验室的领头人 Alexey Kavokin 教授表示：“我预见，在不久的将来，二维单原子晶体将用于量子设备中的信息传输。对于经典的计算机与超级计算机需要花很长时间才能完成的任务来说，量子计算设备完成起来非常快。因此，量子技术有着巨大的危险，可以与原子d的危险相提并论。例如，在量子技术的帮助下，非常迅速地非法入侵银行保护系统将成为可能。这就是如今密集的研究工作在进行的原因所在。这些工作包括创造保护量子设备的手段，即量子加密技术。而我们的工作主要为半导体量子技术作出了贡献。”

此外，正如科学家们所提到的，这项研究是朝着研究光诱导（即出现在光线下）的超导性迈出的重要一步。当材料允许电流以零电阻通过时，超导现象就发生了。目前，这种状态无法在零下70摄氏度以上的温度条件下实现。可是，如果找到合适的材料，这项发现有可能将电力零损耗地传输到地球上的任何位置，并创造出新一代的电动马达。应该被记住的是，2018年3月，Alexey Kavokin 的研究团队曾预测，含有超导金属（例如铝）的结构，有助于解决这个问题。如今，圣彼得堡国立大学的科学家们正在寻找途径获取他们理论的实验证据。

参考资料

【1】http://english.spbu.ru/news/3015-three-colour-rapana-physicists-have-let-light-through-the-plane-of-the-world-s-thinnest-semiconductor-crystal

可能是因为时机未到，等等就好。

1、2020年1月13日，上海硅工业（688126.SH）宣布，它计划筹集额外的50亿元，建设300毫米（12英寸）硅晶圆项目和补充营运资金。

2、如果建设完成，据估计，到2025年，上海硅工业12英寸硅晶片的生产能力将达到760万件/年，这是2020年的两倍，留下国内硅晶圆企业中桓公司。 ，Ltd。（002129.SZ）和Leon Micro（605358.SH）。

3、然而，上海硅业的当前市场价值在2020年4月上市超过900亿元，尚未摆脱亏损状态。从2016年到2019年，上海硅工业非母公司净利润损失的累计推导达到5.3亿元。该公司预计，2020年母公司净利润仍将亏损。

拓展资料据

1、上海硅工业主要从事，半导体硅晶片的生产和销售。提供的产品类型包括12英寸抛光晶片和外延晶片，8英寸和低于抛光晶片，外延晶片和SOI晶片。

2、该公司是中国大陆最大的半导体硅晶圆制造企业之一。它已成为一些中国大陆半导体企业，具有一定的国际竞争力。客户包括台积电，中小企业，华红红，华丽微电子，长江仓库，武汉新鑫，华润微等芯片制造企业。

3、硅晶片，也称为硅晶片，是最重要的半导体材料，其市场销售占全半导体材料市场总销售额的32％～40％。

4、从市场模式的角度来看，有许多半导体硅巨头。根据半数据，2019年，日本的新悦化工，日本Sumco，德国Siltronic，中国台湾全球薄酥饼，韩国SK Siltron五大半导体晶圆制造企业占全球市场份额的90％以上，中国内地企业占了不到全球市场份额的3％。

5、近年来五大硅晶圆制造商的市场份额的原因是他们已经掌握了12英寸硅晶片的生产技术。 12英寸硅晶片主要用于逻辑电路，存储器和其他半导体产品。在逻辑电路和记忆逐渐占全球半导体市场的一半以上，尤其是近两年内记忆需求的激增，12英寸硅晶片已成为全球硅晶圆市场的主流产品。根据半统计，2019年的货件股票占硅晶圆市场的约67％。

6、在中国，高级工艺中使用的12英寸半导体硅晶片几乎依赖于进口。因此，对于国内厂商来说，实现12英寸硅晶片的大规模生产是加快国内替代速度，提高市场份额的重要途径。

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