導語：如何才能寫好一篇量子計算發(fā)展現(xiàn)狀，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關(guān)鍵詞]量子計算 量子通信 通信效率 安全通信

中圖分類號：TN918 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）09-0128-01

引言

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，量子信息學逐漸得到人們的關(guān)注與重視，在近代物理學、計算機科學等領(lǐng)域都有所涉及。通過量子力學的基礎(chǔ)，不斷的發(fā)展與延伸。量子信息學，是量子力學與信息科學相結(jié)合的產(chǎn)物，是以量子力學的態(tài)疊加原理為基礎(chǔ)，研究信息處理的一門新興前沿科學。包括量子密碼術(shù)、量子通信、量子計算機等幾個方面。我們在這里，著重的了解一些量子通信。

一、 量子通信協(xié)議概念

1，量子通信協(xié)議定義

量子通信系統(tǒng)的基本部件包括量子態(tài)發(fā)生器、量子通道和量子測量裝置。按其所傳輸?shù)男畔⑹墙?jīng)典還是量子而分為兩類。前者主要用于量子密鑰的傳輸，后者則可用于量子隱形傳態(tài)和量子糾纏的分發(fā)。其中隱形傳送是指脫離實物的一種“完全”的信息傳送?？梢韵胂螅合忍崛≡锏乃行畔ⅲ缓髮⑦@些信息傳送到接收地點，接收者依據(jù)這些信息，選取與構(gòu)成原物完全相同的基本單元，制造出原物完美的復(fù)制品。實際上是一種對于通信地保密性的傳輸。是一種在理論上可以保證通信絕對安全的一種通信方式。由于量子力學中的不確定性原理，是不允許精確地提取原物的全部信息，因此長期以來，隱形傳送不過是一種幻想而已。

2，量子通信與光通信的區(qū)別

量子通信與光通信的區(qū)別，在于在通信中用的光的強度是不同的。光通信一般采用是強光，包括無線電、微波、光纜、電纜等具體形式。通過偏振或相位等的調(diào)制方式來實現(xiàn)。量子通信討論的是光子級別的很弱的光，通過對光子態(tài)的調(diào)制，但是主要利用了光子的特性，量子態(tài)不可克隆原理和海森堡不確定性關(guān)系。這也是區(qū)別于光通信的重點。

二、量子通信基本方式

量子通信在量子力學原理的基礎(chǔ)上，通過量子態(tài)編碼和攜帶信息進行加工處理，將信息進行傳遞。只要包括：量子隱形傳態(tài)、量子密鑰分發(fā)等，下面主要介紹這兩個組成部分：

1，量子隱形傳態(tài)

量子隱形傳態(tài)，又稱量子遙傳、量子隱形傳輸。經(jīng)由經(jīng)典通道和EPR 通道傳送未知量子態(tài)。利用分散量子纏結(jié)與一些物理訊息的轉(zhuǎn)換來傳送量子態(tài)至任意距離的位置的技術(shù)。它傳輸是量子態(tài)攜帶的量子信息。想要實現(xiàn)量子隱形傳態(tài)，要求接收方和發(fā)送方擁有一對共享的EPR對，即BELL態(tài)（貝爾態(tài)）。發(fā)送方對他的一半EPR對與發(fā)送的信息所在的粒子進行結(jié)合，而接收方所有的另一半EPR對將在瞬間坍縮為另一狀態(tài)。根據(jù)這條信息，接收方對自己所擁有的另一半EPR對做相應(yīng)幺正變換即可恢復(fù)原本信息。到乙地，根據(jù)這些信息，在乙地構(gòu)造出原量子態(tài)的全貌。量子隱形傳態(tài)大致可以這樣描述：準備一對糾纏光子對，一個光子發(fā)送給有原始量子態(tài)（即第三個光子）的甲方，另一個光子發(fā)送給要復(fù)制第三光子的量子態(tài)的乙方。甲方讓收到的一個光子與第三光子相互干涉（“再糾纏”），再隨機選取偏振片的方向測量干涉的結(jié)果，將測量方向與結(jié)果通過普通信道告訴乙方；乙方據(jù)此選擇相應(yīng)的測量方向測量他收到的光子，就能使該光子處于第三光子的量子態(tài)。

量子隱形傳態(tài)作為量子通信中最簡單的一種，是實現(xiàn)全球量子通信網(wǎng)絡(luò)的可行性的前提研究。它的存在與應(yīng)用，可以完全的保證用戶的信息安全，通信保密，同時如果出現(xiàn)有人竊聽的現(xiàn)象，將會及時的進行信息的改變，保證內(nèi)容的“獨一無二”。

2，量子密鑰分發(fā)

量子密鑰分發(fā)以量子物理與信息學為基礎(chǔ)，是量子密碼研究方向中不可缺少的重要部分。被認為是安全性最高的加密方式，實現(xiàn)絕對安全的密碼體制。當然這只是理論上的內(nèi)容，在現(xiàn)實生活中還是有一定的差距。只是理論上具有無條件的安全性。1969年提出用量子力學的理論知識進行加密信息處理。到了1984年，第一次提出量子密鑰分發(fā)協(xié)議，即BB84協(xié)議。隨后又提出B92協(xié)議。2007年，中國科學技術(shù)大學院士潘建偉小組在國際上首次實現(xiàn)百公里量級的誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)，解決了非理想單光子源帶來的安全漏洞。后又與美國斯坦福大學聯(lián)合開發(fā)了國際上迄今為止最先進的室溫通信波段單光子探測器――基于周期極化鈮酸鋰波導的上轉(zhuǎn)換探測器。解決了現(xiàn)實環(huán)境中單光子探測系統(tǒng)易被黑客攻擊的安全隱患。保證了非理想光源系統(tǒng)的安全性。生成量子密鑰大致為：準備一批糾纏光子對，一個光子發(fā)送給發(fā)信方，另一個光子發(fā)送給收信方。測量光子極化方向的偏振片的方位約定好兩種。兩人每次測量一個光子時選擇的方向都是隨機的，但要記錄下每次選擇的方向，當然也要記錄下每次測量的結(jié)果，有光子通過偏振片就記1，無光子通過則記0。通過普通信道兩人交換測量方向的記錄，那些測量方向不一致的測量結(jié)果的記錄都舍去不要，剩下的那些測量方向相同所對應(yīng)的測量結(jié)果，兩人應(yīng)一致，這一致的記錄就可作為兩人共同的密鑰。

總結(jié)

經(jīng)典通信較光量子通信相比，量子通信具有傳統(tǒng)通信方式所不具備的絕對安全特性。具有保密性強、大容量、遠距離傳輸?shù)忍攸c。量子通信不僅在軍事、國防等領(lǐng)域具有重要的作用，而且會極大地促進國民經(jīng)濟的發(fā)展。逐漸走進人們的日常生活。為了讓量子通信從理論走到現(xiàn)實，從上世紀90年代開始，國內(nèi)外科學家做了大量的研究工作。自1993年美國IBM的研究人員提出量子通信理論以來，美國國家科學基金會和國防高級研究計劃局都對此項目進行了深入的研究，歐盟在1999年集中國際力量致力于量子通信的研究，研究項目多達12個，日本郵政省把量子通信作為21世紀的戰(zhàn)略項目。我國從上世紀80年代開始從事量子光學領(lǐng)域的研究，近幾年來，中國科學技術(shù)大學的量子研究小組在量子通信方面取得了突出的成績。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：計算機科學；技術(shù)；發(fā)展趨勢

直到現(xiàn)在，計算機科學與技術(shù)的整個發(fā)展歷程已經(jīng)有六十多年，在世界各國的發(fā)展中都占據(jù)著非常重要的地位。因此，對計算機科學與技術(shù)的發(fā)展趨勢有比較全面的了解，才能更好的滿足各行業(yè)的發(fā)展需求，從而促進世界經(jīng)濟穩(wěn)定、健康發(fā)展。

1計算機科學與技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)計算機科學與技術(shù)的實際發(fā)展情況來看，其發(fā)展現(xiàn)狀主要包括如下幾個方面：

1.1普遍性與迅速深入發(fā)展

在各種高新技術(shù)推廣和更新的情況下，計算機技術(shù)的發(fā)展速度變得越來越快，同樣，計算機技術(shù)的快速發(fā)展給科技生產(chǎn)提供了新的動力，從而促進人們生活水平不斷提高。因此，在人們的生活、學習和工作等多個方面，計算機科學與技術(shù)變得越來越普遍，并在經(jīng)濟、社會持續(xù)發(fā)展的情況下，迅速向著更深層次發(fā)展，給人們的生活、科技生產(chǎn)等帶來非常大的影響。

1.2綜合化和專業(yè)化發(fā)展

在計算機越來越普遍使用的過程中，計算機科學變得越來越綜合化和專業(yè)化，與各行業(yè)的發(fā)展趨勢有著緊密聯(lián)系。例如：家用電器的智能化發(fā)展，需要充分利用網(wǎng)絡(luò)和計算機技術(shù)，才能更加方便和實用，從而滿足更多家庭、人群的需求。同時，人們對專業(yè)化、綜合化方面提出的要求，大大促進計算機科學與技術(shù)的綜合化、專業(yè)化發(fā)展，是人們提出各種要求的必然趨勢。

1.3不斷突破和更廣發(fā)展

由于各個領(lǐng)域的技術(shù)要求變得越來越專業(yè)，因此，計算機科學與技術(shù)提供的功能也變得更加固定，從而促進計算機科學與技術(shù)不斷突破，最終向著更廣的范圍發(fā)展。例如：電子管、晶體管和半導體管的相繼運用，給計算機技術(shù)的集成發(fā)展提供了重要基礎(chǔ)，不僅推動計算機科學不斷突破，更為計算機技術(shù)創(chuàng)新提供更光闊的資源，從而推動計算機科學與技術(shù)的進一步發(fā)展。

2計算機科學與技術(shù)的發(fā)展趨勢

在人們不斷探索和創(chuàng)新的大環(huán)境下，各行業(yè)對計算機科學與技術(shù)的發(fā)展趨勢給予了高度重視，從而促進社會、經(jīng)濟更快發(fā)展?？偟膩碚f，計算機科學與技術(shù)的發(fā)展趨勢主要包括如下幾個方面：

2.1不斷向著智能化方向發(fā)展

在實際應(yīng)用中，計算機可以通過獨特的設(shè)計結(jié)構(gòu)、平行技術(shù)等，實現(xiàn)計算機運行過程中各種數(shù)據(jù)、指令的合理性分析，從而促進計算機科學與技術(shù)的智能化發(fā)展。由于計算機有很多個處理器，可以同時處理一個問題，因此，計算機的運行速度非?？焖?，在處理難度較高的問題上有著一定優(yōu)勢。所以，智能化的高級計算機在設(shè)置有高科技元件的基礎(chǔ)上，可以用于處理復(fù)雜性較強的任務(wù)，特別是一些難度很高的作業(yè)中，需要利用智能化計算機進行分析和計算，從而節(jié)約任務(wù)完成的時間，對于提高工作效率有著重要影響。由此可見，根據(jù)計算機的實際應(yīng)用可知，在進行比較復(fù)雜的計算時，研究人員根據(jù)人腦的情況進行智能化計算機的設(shè)計，可以使其更加人性化，從而促進計算機的工作效率不斷提高。

2.2高性能方向發(fā)展

目前，較多計算機都是通過采用合適的芯片來完成相關(guān)操作的，因此，對芯片技術(shù)有著極大依賴性，給計算機科學與技術(shù)的未來發(fā)展提供重要動力。隨著高科技人才的不斷增多、高新技術(shù)的不斷推廣，計算機科學與技術(shù)的研發(fā)工作變得更加有效，對于促進計算機科學與技術(shù)向著高性能方向發(fā)展有著極大作用。例如：納米技術(shù)、量子技術(shù)等的與芯片技術(shù)的有機結(jié)合，可以促進計算機內(nèi)部結(jié)構(gòu)、硬件更加完善，從而提升計算機開發(fā)的整體水平。根據(jù)量子計算機的運行情況來看，通過充分利用最新型的量子物理力學原理，計算機內(nèi)部的各種數(shù)據(jù)的計算與儲存可以實現(xiàn)物理設(shè)置，從而在利用激光脈沖物理特征的基礎(chǔ)上，提高計算機的運行速率和相關(guān)信息的準確性。與此同時，由于光的速度非常快，目前還沒有任何物質(zhì)的速度可以超過光速，因此，光子計算是通過利用光子來進行各種數(shù)據(jù)的計算與儲存的，不但可以取代傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的運行程序，還能大大提高各種數(shù)據(jù)的精確性，最終降低復(fù)雜信息的處理難度，對于提高計算機的工作效率有著極大作用。

3結(jié)束語

綜上所述，在實踐過程中，計算機科學與技術(shù)的發(fā)展，需要更多優(yōu)秀人才的不懈努力。因此，在信息技術(shù)時代，人們對高新技術(shù)的要求變得越來越高，計算機科學與技術(shù)上述幾個方面的發(fā)展趨勢，需要與各領(lǐng)域的發(fā)展相適應(yīng)，才能更好的促進社會不斷發(fā)展。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：現(xiàn)代企業(yè)制度；檔案管理；現(xiàn)代化

中圖分類號：TP3-4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 16-0000-01

各種新型電子產(chǎn)品占據(jù)了各大新聞網(wǎng)站科技板塊的大半部分，那么這些電子產(chǎn)品是如何發(fā)展成現(xiàn)在這種狀態(tài)，將來又將將向那個方向發(fā)展呢。計算機科學技術(shù)作為一門發(fā)展時間不算太長的技術(shù)，現(xiàn)已大大改變?nèi)嗣竦纳罟ぷ髁晳T，推動和促進了社會文明進步。

1 計算機科學技術(shù)的發(fā)展歷史

人類在經(jīng)過了算盤、帕斯卡計算器、萊布尼茨機械計算機、巴爾奇的差分機、德國Z-3通用程序控制計算機和阿塔那索夫-貝利計算機之后，在1946年的2月14日，埃尼亞克（ENIAC）計算機終于正式投入使用，人類從此也進入了電子計算機時代。它是為了計算導彈的彈道而設(shè)計的，由于當時設(shè)備造價高昂，因此，一般只限于軍事單位使用。直到1982年第一臺個人計算機產(chǎn)生，從此計算機逐步向家庭和中小企業(yè)普及，直到二十世紀90年代，很多家庭已經(jīng)用上了計算機，直到現(xiàn)在，中國的多數(shù)家庭也都有了一些智能計算設(shè)備，不管是傳統(tǒng)概念上的臺式計算機和還是筆記本，疑惑是智能手機等，都在向人們生活的方方面面開始滲透。

2 計算機科學技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

一般情況下，使用微處理器發(fā)展水平來評價計算機科學技術(shù)的發(fā)展狀態(tài)，就目前來看，傳統(tǒng)計算機微處理器的發(fā)展已經(jīng)達到了物理極限，必須尋找新的發(fā)展方向。不過就計算機的發(fā)展應(yīng)用來看，當前各種計算機產(chǎn)品已經(jīng)進入了千家萬戶，各種計算機設(shè)備也應(yīng)已經(jīng)互聯(lián)起來，計算機科學技術(shù)的發(fā)展進入了互聯(lián)網(wǎng)時代，并且其設(shè)備互聯(lián)的帶寬越來越高，它自身所具有的及時性、高效性和合理性的特點逐步顯現(xiàn)出來，使人們的生活發(fā)生了巨大的變化，隨著計算機計算能力通信技術(shù)的不斷進步，計算機科學逐步邁入云計算時期，它將各種計算能力全部放到一些超級計算機上，這樣一些企業(yè)就不必自己在投入高昂的資金來購置硬件，只需通過網(wǎng)絡(luò)來購買相應(yīng)的計算能力和存儲空間，從而脫離復(fù)雜的計算機科學技術(shù)，更加專心的放在自己的業(yè)務(wù)上，當前的云計算平臺主要包括IaaS、PaaS、SaaS三部分內(nèi)容，涵蓋了計算機的從硬件到頂層軟件的所有內(nèi)容，為用戶提供從開發(fā)、構(gòu)建、平衡與商業(yè)模式的各個環(huán)節(jié)。與云計算伴隨成長的是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，盡管現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還不是十分成熟，但是隨著計算機科學技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用越來越廣泛，也會越來越成熟，并顛覆我們未來的生活方式。比如現(xiàn)在的自動駕駛技術(shù)很快就會進入市場。

3 計算機科學技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

3.1 生物計算機

隨著生物技術(shù)的進步，一種基于脫氧核糖核酸的分子計算機正逐步變成現(xiàn)實，一部分科學家已經(jīng)使用脫氧核糖核酸進行簡易的數(shù)據(jù)計算和存儲操作。它采用蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的生物芯片作為集成電路板，因此比現(xiàn)在的電子元器件結(jié)構(gòu)要小得多，且它自身具有立體的結(jié)構(gòu)，其集成密度要比軌跡的集成電路高五個數(shù)量級，且它本身具有并行處理的能力，運算速度比現(xiàn)在最先進的計算機還要快上一萬倍，其能量消耗卻相當于普通計算機的十億分之一，一旦出現(xiàn)故障，他們還可以進行自我修復(fù)，與人體相連，由細胞提供能量，成為人類身體的一部分。

3.2 光子計算機

光子計算機是一種以光信號進行邏輯運算的一種計算機，它的基本組成部分主要包括集成光路、激光器、透鏡等，它與普通計算機相比，電子由于不帶電荷，沒有靜止質(zhì)量，因此不受電磁場的影響，耗能更低，速度更快，計算能力比電子計算機有了指數(shù)倍的增長。并且光存儲的儲量是普通存儲的幾萬倍，隨著光存儲、光互連、光集成器等技術(shù)方面的突破性進展，使得光子計算機走進人們的生活現(xiàn)實已經(jīng)不太遠。

3.3 量子計算機

量子計算機是一種根據(jù)原子或者原子核的量子力學特性進行工作，它是基于量子效應(yīng)構(gòu)建起的一個完全以量子為基礎(chǔ)的計算機。它可以利用鏈狀分子聚合物的特性來表示0和1兩種狀態(tài)，通過激光來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物流動，在理論上，量子計算機并行計算可以達到每秒一萬億次。且量子計算機具有類似人類大腦的容錯性，當系統(tǒng)一部分發(fā)生故障時，原始數(shù)據(jù)可以自動繞過出錯部分，繼續(xù)計算。量子計算機這種高速度、低功耗的特性，使得計算機向著更加微型化的方向發(fā)展成為可能。

4 總結(jié)

計算機科學技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)將人類文明帶入了一種新高度，它在過去已經(jīng)給人們的生活帶來了重大的影響，未來將給人們的生活帶來更大影響。本文通過對計算機技術(shù)發(fā)展的歷程、現(xiàn)狀和未來進行了論述，希望人們能夠?qū)τ嬎銠C科學技術(shù)和計算機行業(yè)有一個更加全面的認識，幫助人們更好地改善和服務(wù)于人們的生產(chǎn)生活。

參考文獻：

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篇4

關(guān)鍵詞計算機；科學與技術(shù)；發(fā)展趨勢

中圖分類號TP3 文獻標識碼A 文章編號1674-6708（2016）159-0085-03

計算機科學與技術(shù)是當前社會各界高度關(guān)注的內(nèi)容，不僅許多盈利性企事業(yè)單位對計算機科學與技術(shù)的關(guān)注度較高，一些社會團體也迫切需要通過計算機科學與技術(shù)進行發(fā)展環(huán)境的改良，因此，很多社會團隊都加強了對計算機科學與技術(shù)的關(guān)注。

1分析計算機科學與技術(shù)發(fā)展趨勢的重要意義

電子計算機的出現(xiàn)很大程度上改變了20世紀40年代以來的人類生活狀態(tài)，早在計算機技術(shù)誕生之初，人類就已經(jīng)進入了信息化時代。當前，計算機技術(shù)廣泛存在與人類社會的各個領(lǐng)域，能夠使用計算機技術(shù)對原有的工作形態(tài)進行替代，就能夠很大程度上提升計算機技術(shù)的應(yīng)用水平[1]。在當前計算機技術(shù)不斷發(fā)展完善的時代背景下，計算機技術(shù)下一步該如何發(fā)展是社會各界高度關(guān)注的問題?？偟膩砜?，計算機設(shè)備的發(fā)展趨勢必須同人類的發(fā)展需要相適應(yīng)，既要保證計算機的服務(wù)性能逐步提高，也要保證計算機的使用便捷程度越來于強，還要使計算機技術(shù)能夠在更加廣闊的范圍內(nèi)對人類生活形成積極影響，因此，在計算機技術(shù)發(fā)展速度較快的情況下，對計算機科學和技術(shù)的發(fā)展趨勢進行研究，是提升計算機技術(shù)發(fā)展質(zhì)量的重要工作。

2當前計算機科學與技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1計算機科學與技術(shù)很大程度上提高了社會發(fā)展質(zhì)量

隨著計算機科學與技術(shù)的快速發(fā)展，我國社會的很多領(lǐng)域使用計算機設(shè)備進行了工作方式的改良，并取得了良好的效果[2]。目前，電子計算機是我國公民生活的必備物品，不僅在具備盈利性質(zhì)的工作領(lǐng)域需要進行計算機的操作，在生活休閑領(lǐng)域也很大程度上需要依靠計算機技術(shù)進行生活水平的提升。因此，將計算機技術(shù)更好的應(yīng)用于生活的各個領(lǐng)域，可以使人們的生活質(zhì)量得到較大的提高。另外，計算機科學技術(shù)的發(fā)展使得很多工作環(huán)境得到了改變，僅僅在計算機運行速度的提高方面，許多公司大量資料的管理效率和管理質(zhì)量就得到了較大程度的增強。另外，計算機科學技術(shù)的發(fā)展也使得我國社會的精神娛樂活動得到了較大程度的改良，目前，電子游戲已經(jīng)廣泛的存在于人們生活的各個領(lǐng)域，并很大程度上改善著人們的精神娛樂生活。在計算機科學技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，社會各界對計算機科學技術(shù)的改良獲得了較大程度的認同，人們在計算機的影響下轉(zhuǎn)變了生活的方式，使得社會的精神文明等級不斷的得到發(fā)展完善。另外，計算機技術(shù)在人性化建設(shè)方面處于較高的等級，很多新興技術(shù)不僅對一些社會事業(yè)進行了工作效率的改良，也從人類生活習慣的角度出發(fā)，對提升人類生活質(zhì)量的機制進行了構(gòu)建，使得當前社會的人們更加喜愛使用計算機技術(shù)進行生活水平的提升。計算機設(shè)備的整體體積較小，在運行的過程中也具有較為便捷的特點，因此，計算機技術(shù)在提升人們生活便捷性的同時，不會為人們的生活帶來較大的負擔。計算機技術(shù)長期以來處于較快的發(fā)展階段，早在70年前，計算機就已經(jīng)誕生，最初的計算機設(shè)備尚且需要通過電子管技術(shù)進行基礎(chǔ)性運作，但是，在短短幾十年的發(fā)展過程中，計算機設(shè)備不僅很大程度上縮小的體積，也使得計算機的運行效率得到了較大程度的提高，計算機的功能也更加豐富多樣，因此，在計算機科學與技術(shù)已經(jīng)較為成熟的背景下，計算機設(shè)備在我國社會發(fā)揮了較為重要的積極影響。

2.2計算機科學技術(shù)發(fā)展引發(fā)了一些社會問題

雖然計算機技術(shù)是20世紀人類的一項偉大發(fā)明，但是，計算機科學與技術(shù)的發(fā)展還是對人類社會構(gòu)成了一定的負面影響。計算機技術(shù)帶來的安全性問題就是計算機技術(shù)的主要負面影響之一[3]。例如，計算機網(wǎng)絡(luò)病毒的出現(xiàn)使得很多計算機設(shè)備遭受了嚴重的威脅，而一些對計算機技術(shù)形成依賴的產(chǎn)業(yè)，一旦受到計算機病毒的威脅，將很容易出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量受損，進而導致很多社會事務(wù)不能按照既定的方案進行實現(xiàn)。另外，計算機技術(shù)具有較強的復(fù)雜性，一旦技術(shù)當中的某一細節(jié)出現(xiàn)錯誤，將會在很短的時間內(nèi)將問題進行擴展，使更多的計算機設(shè)備受到不良影響，因此，計算機設(shè)備在技術(shù)層面的漏洞存在較大的脆弱性，如果遭到網(wǎng)絡(luò)病毒等因素的影響，將會在很大的社會范圍內(nèi)產(chǎn)生不良影響。

2.3計算機科學技術(shù)正處在規(guī)范方案的完善階段

良好的規(guī)劃設(shè)計是提升計算機科學技術(shù)發(fā)展質(zhì)量的重要因素，目前，我國的計算機科學技術(shù)發(fā)展規(guī)劃方案正處在快速完善的階段。我國的計算機技術(shù)發(fā)展方案科學的進行了重要等級的劃分，首先，計算機技術(shù)需要讓步于公共安全事務(wù)，任何高科技手段只有在正義的掌握之中才能更好的為人類服務(wù)。因此，我國的計算機科學技術(shù)需要首先服務(wù)于國防事業(yè)和公安事業(yè)，促進我國社會的公平正義，使我國公民生活在更加安全和諧的環(huán)境當中。另外，計算機技術(shù)需要服務(wù)于關(guān)系到國計民生的重大事業(yè)當中，尤其在我國經(jīng)濟發(fā)展的重要領(lǐng)域，目前已經(jīng)加強了對計算機科學技術(shù)的關(guān)注，并對計算機科學技術(shù)的發(fā)展方案進行了完善，使得我國經(jīng)濟的發(fā)展可以得到技術(shù)層面的保障，提升我國社會的和諧等級。另外，我國很多規(guī)劃機構(gòu)對計算機技術(shù)的突出價值進行了分析，并對計算機不同性能的社會影響進行了全面的研究，根據(jù)當前我國社會發(fā)展的需要，對計算機技術(shù)的后續(xù)發(fā)展方案進行了科學的設(shè)計，使計算機設(shè)備可以更好的結(jié)合現(xiàn)有的各項功能提升社會服務(wù)等級。另外，我國在計算機軟件和硬件開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)進行了高水平的規(guī)劃設(shè)計，使計算機技術(shù)的發(fā)展能夠借助世界范圍內(nèi)的技術(shù)發(fā)展情況進行技術(shù)應(yīng)用水平的提升，使計算機技術(shù)能夠更大程度上提升對社會的積極影響力。

3計算機科學與技術(shù)的主要發(fā)展趨勢

3.1巨型計算機的發(fā)展和使用

首先，進行計算機科學技術(shù)研究的人員，需要加強對計算機的優(yōu)勢分析，充分了解到計算機技術(shù)的高效便捷是計算機技術(shù)的主要優(yōu)勢，并從在這一思維出發(fā)，對計算機技術(shù)的具體發(fā)展路徑進行科學的規(guī)劃。要將巨型計算機作為提升計算機技術(shù)社會價值的重要研究方向，巨型計算機相比于普通計算機具有更加強大的運算能力，能夠在短時間內(nèi)對大量的信息數(shù)據(jù)進行處理，并保證處理的準確性。巨型計算機還擁有較強的信息儲存功能，在保證信息資源儲存安全性和完整性的同時，不會使存儲設(shè)備占據(jù)較大的體積空間，使巨型計算機能夠更好的使用于檔案管理等涉及到較大信息資源的領(lǐng)域。目前，已經(jīng)掌握的巨型計算機技術(shù)已經(jīng)可以在一秒的時間內(nèi)進行百億次以上的運算，因此，巨型計算機完全可以勝任藝術(shù)領(lǐng)域和尖端科技領(lǐng)域的信息存儲工作。另外，巨型計算機的內(nèi)存容量較大，能夠保持在百兆字節(jié)以上，因此，巨型計算機在氣相領(lǐng)域和地質(zhì)領(lǐng)域能夠得到較為廣泛的應(yīng)用。巨型計算機的發(fā)展正處于快速階段，大量的市場需求使得巨型計算機的技術(shù)研發(fā)獲得了大量的利益驅(qū)動，因此，巨型計算機的發(fā)展必定在短時間內(nèi)替代傳統(tǒng)形式的計算機，并在許多重要的社會領(lǐng)域發(fā)揮建設(shè)性作用。另外，巨型計算機技術(shù)的發(fā)展也會很大程度上帶動傳統(tǒng)計算機技術(shù)的發(fā)展，使更大社會范圍內(nèi)的事業(yè)得到計算機技術(shù)的支持。

3.2智能型計算機的發(fā)展和使用

目前，智能型計算機的技術(shù)正處在快速發(fā)展的過程中，智能型計算機最突出的優(yōu)勢是具備平行處理技術(shù)，因此，智能型計算機不僅能夠?qū)鹘y(tǒng)計算機的優(yōu)勢進行保留，還能夠在相同的時間內(nèi)對多個信息指令進行高效的處理。另外，智能型計算機擁有較強的數(shù)據(jù)分析能力，能夠在固定的時間內(nèi)使用多個信息處理機制對信息資源實施高效處置，使信息資源的處理效率能夠?qū)崿F(xiàn)成倍增長。另外，智能型計算機雖然進行多種信息資源的操作，但是，并不會由于信息處理渠道的增加而產(chǎn)生數(shù)據(jù)處理時間的延長。因此，智能型計算機目前已經(jīng)受到了我國尖端科技領(lǐng)域的高度重視，并且將智能型計算機的技術(shù)使用于復(fù)雜信息資源的管理領(lǐng)域，使大量的信息資源可以更加高質(zhì)量的完成推演和分析，降低尖端科技領(lǐng)域的信息管理成本。另外，智能型計算機在常規(guī)服務(wù)方面具有較強的人性化特點，因為智能型計算機的設(shè)計理念方面同人類大腦有著較為相似的設(shè)計意圖，使得現(xiàn)有的智能型計算機的服務(wù)性能更加貼近人類生活和發(fā)展的需求，因此智能型計算機相比于普通形式的計算機擁有較強的人性化特點，在人性化需求較為強烈的社會環(huán)境中，依然具備較大的發(fā)展空間。

3.3量子計算機的發(fā)展和使用

量子計算機科學的運用了量子力學的科學原理對計算機的應(yīng)用技術(shù)進行了改良，使得計算機在處理大量信息資源的過程中能夠表現(xiàn)得更加高效。另外，量子計算機在信息處理方面也具有較強的性能，由于量子力學理論在技術(shù)層面可以進行逆向處理，使得量子計算機可以在物理裝置的協(xié)同之下進行信息儲存機制的完善。因此，量子計算機在進行大量信息資源儲存的過程中，需要根據(jù)物理裝置的特點進行計算機造作性能的提高，因此，量子計算機可以結(jié)合技術(shù)的研制需要，對技術(shù)發(fā)展的過程進行細化處理，結(jié)合信息儲存功能的需求，對已經(jīng)掌握的技術(shù)進行信息存儲層面的在開發(fā)，使量子計算機能夠豐富信息資源的儲存形式，實現(xiàn)對大量信息資源的高水平處理。當前，已經(jīng)掌握的量子計算機技術(shù)，可以高質(zhì)量的進行激光脈沖的控制，使激光脈沖具備較強的靈活性特點。另外，量子計算機可以使用現(xiàn)有技術(shù)對鏈狀分子進行深度控制，并使現(xiàn)有的鏈狀分子能夠按照計算機服務(wù)的需要進行重新組合，并保證量子計算機能夠通過開關(guān)裝置更好的進行聚合物的處理，提升聚合物的移動頻率。另外，量子計算機在技術(shù)層面具有量子理論的一些優(yōu)勢，可以通過量子的疊加效益進行計算機存儲機制的完善，使計算機的信息總存儲量可以得到擴展。量子計算機當前的信息存儲效率已經(jīng)較常規(guī)計算機設(shè)備高出十幾億倍，并且能夠保證信息存儲的安全性。

3.4光子計算機的發(fā)展和使用

計算機設(shè)備在進行基礎(chǔ)性信息資源處理的過程中，大多使用電子形式進行儲存機制的構(gòu)建，而光子計算機的出現(xiàn)，使得光子技術(shù)替代了電子技術(shù)，在計算機應(yīng)用領(lǐng)域起到了較好的作用。例如，光子計算機傳遞信息不再需要使用實體導線進行電子資源的連通，只需要使用光子技術(shù)對信息實施傳遞，使信息資源能夠更大程度上提升傳遞的便捷性。另外，信息資源的運算也是決定計算機設(shè)備使用性能的重要因素，光子計算機在進行信息運算的過程中，可以利用光子技術(shù)對現(xiàn)代化信息運算模式進行操作，使光運算的優(yōu)勢可以得到更大程度的發(fā)揮。光子計算機可以將計算機當前處理的信息，以不同形式的光波進行處理，并通過波長的合理控制實現(xiàn)表現(xiàn)質(zhì)量的提升，使光運算技術(shù)能夠在更加快速的模式下進行信息資源的處理，因此，光子計算機受到了信息技術(shù)領(lǐng)域尤其是計算機技術(shù)領(lǐng)域的充分重視，目前正處于快速成熟的階段。

3.5納米計算機的發(fā)展和使用

納米計算機屬于技術(shù)等級較高的計算機，目前在我國一些社會領(lǐng)域并沒有得到普及，但在我國尖端科技領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。納米計算機不僅擁有納米技術(shù)的一系列優(yōu)勢，也能夠良好的整合傳統(tǒng)計算機的一系列優(yōu)勢，因此，納米計算機在技術(shù)層面能夠?qū)崿F(xiàn)新老技術(shù)的科學整合。此外，納米計算機能夠很好的進行納米元件的使用，使納米計算機可以保證以較小的體積對豐富的信息資源進行處理，因此，納米計算機在現(xiàn)實操作的過程中有著較強的便捷性特點。另外，在納米技術(shù)不斷完善的背景下，納米計算機的技術(shù)正處在快速變革的過程中，目前，很多納米計算機在導電性能方面已經(jīng)具備了較為理想的性能。在進行納米計算機芯片使用的過程中，納米元件越來越多的受到了技術(shù)團隊的關(guān)注，而傳統(tǒng)計算機在進行硬件調(diào)整改造的過程中，也將納米技術(shù)使用于中央控制器和信息傳感裝置等多個方面。另外，納米計算機在進行信息處理的過程中，可以將大量信息計算設(shè)備的功能利用芯片裝置進行儲存，使計算機的各項技術(shù)成果可以構(gòu)成一個整體的系統(tǒng)。在納米計算機的硬件設(shè)施當中，芯片所占的體積較小，但納米計算機由于納米技術(shù)的使用，能夠在增強信息處理質(zhì)量方面比傳統(tǒng)形式的計算機更具優(yōu)勢，因此，納米技術(shù)是提升納米計算機實用價值的重要技術(shù)，必定在未來的納米計算機發(fā)展過程中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。

4結(jié)論

深入的研究計算機科學與技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對計算機科學與技術(shù)的重要意義進行分析，可以使社會各界更加清楚計算機的發(fā)展意義和發(fā)展必要性，因此，對計算機的發(fā)展趨勢實施科學分析，是提升計算機科學與技術(shù)發(fā)展水平的重要工作。

參考文獻

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[2]陸楓，金海.計算機本科專業(yè)教學改革趨勢及其啟示——兼談華中科技大學計算機科學與技術(shù)學院的教改經(jīng)驗[J].高等工程教育研究，2014（5）：180-186.

篇5

關(guān)鍵詞：計算機應(yīng)用 相關(guān)技術(shù) 發(fā)展趨勢

中圖分類號： TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）12-0000-00

科技不斷進步，計算機已被廣泛接納，用于多樣領(lǐng)域。計算機供應(yīng)了行業(yè)進展依托的根本支撐，是不可替代的。信息化態(tài)勢下，應(yīng)用技術(shù)延展了原有的范疇，搭配管理體系。人們?nèi)諠u依賴這樣的新穎技術(shù)，提升運用水準。這種趨勢之下，唯有摸索更為適宜的技術(shù)路徑、擬定操作規(guī)程，才能吻合日漸遞增的運用需求，讓新時段內(nèi)的技術(shù)融匯于平常生活，增添服務(wù)價值。

1解析進展歷程

計算機應(yīng)用這樣的技術(shù)整合了多重的現(xiàn)存行業(yè)，含有根本機理、技術(shù)路徑及常規(guī)方法，它被劃歸為獨立科目，融匯其他科目，被看成必備的載體。從常規(guī)視角看，計算機應(yīng)用可被分成非數(shù)值計算、數(shù)值計算雙重的領(lǐng)域，它們有著自身特性。概要來看，技術(shù)進展依循的歷程含有如下：

40年代起始，計算機關(guān)聯(lián)的技術(shù)被引入，開始應(yīng)用進程。在這一時段內(nèi)，偏重數(shù)值運算，用于研發(fā)武器、國防這類領(lǐng)域。到上世紀中期，非數(shù)值關(guān)聯(lián)的新應(yīng)用被創(chuàng)設(shè)出來，延展了初始的運算領(lǐng)域。管理企業(yè)信息、處理工商范疇的關(guān)聯(lián)事務(wù)、處理其他信息，都用到計算機[1]。

70年代開始，計算機被涵蓋在更多領(lǐng)域，顯出了融匯的傾向。應(yīng)用技術(shù)進步，新穎技術(shù)被融匯于農(nóng)業(yè)、城鄉(xiāng)服務(wù)產(chǎn)業(yè)、文教類的產(chǎn)業(yè)，顯示了日漸緊密的融匯狀態(tài)。與此同時，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也被接納，融入平日生活。這種態(tài)勢下，提快了先前的進展速率，構(gòu)建了信息化。

2現(xiàn)今時段的發(fā)展狀態(tài)

第一，是處理數(shù)值時的運用。借助于計算機，快速加工信息、調(diào)配相關(guān)數(shù)值，用于常規(guī)情形下的管控及操作。伴隨技術(shù)進展，企業(yè)都增設(shè)了必備的信息體系，用于搜集信息、留存必備的信息。借助信息交換，互通并分享各時段的信息，妥善規(guī)劃并調(diào)配企業(yè)內(nèi)的資源。信息交換依托的體系強化了平日的互通，消除企業(yè)阻隔。

第二，是運算數(shù)值的日常運用。計算機運用中，運算數(shù)值被歸類為必備的范疇，有著必要價值。計算機可辨識偏復(fù)雜的邏輯，快速予以判斷。它提快了運算速率，數(shù)值更為精準?，F(xiàn)今狀態(tài)下，生物控制學科、物理及關(guān)聯(lián)的力學都不可脫離快速的運算。借助微機運算，添加了常規(guī)生產(chǎn)流程內(nèi)的便利。

第三，是查驗?zāi)骋涣鞒?，設(shè)定過程控制。針對某一企業(yè)，計算機查驗了產(chǎn)出流程之中的一切信號，自動予以測定。查驗可得的數(shù)值被留存至微機，便于后續(xù)處理。創(chuàng)設(shè)檢測系統(tǒng)，也增設(shè)了搭配的儀表、成套的儀器等，構(gòu)建起來的新體系有著更優(yōu)的智能特性，推進了自動化[2]。

第四，是模擬情形下的人工智能。從現(xiàn)狀看，人工智能配有的新體系已被構(gòu)建起來，含有智能運用。模擬人類思路，可以判別邏輯、設(shè)定相關(guān)的平日活動。人工智能添加了邏輯路徑下的審慎推理，增添了適應(yīng)性。在這種驅(qū)動下，微機被融匯于更廣的日常領(lǐng)域。

從總體趨向看，計算機創(chuàng)設(shè)了更為便捷的平日互動，供應(yīng)生活便利，也提升了綜合架構(gòu)內(nèi)的生產(chǎn)成效。然而，對比發(fā)達國家，我們現(xiàn)有的這類水準仍舊偏低，并不十分發(fā)達。例如：信息行業(yè)之內(nèi)，投入進來的金額仍舊不夠，研發(fā)水準不佳。在重點行業(yè)以內(nèi)，沒能提升信息化這樣的總水準。轉(zhuǎn)化技術(shù)成果，還要擬定搭配的政策，供應(yīng)明晰的指標。

3未來的走向及趨勢

3.1提升總體性能

探析應(yīng)用技術(shù)，解析進展之中的應(yīng)用類技術(shù)，就要凸顯總體的更優(yōu)性能。計算機擁有了更完備的高性能，體型更加微小，才會朝向預(yù)設(shè)的方向進步。進展趨勢之中，尤為注重量子特性的新計算機、納米性的計算機。這樣的雙重技術(shù)密切關(guān)聯(lián)著超小型、總體的高性能，二者銜接為一體。提快運轉(zhuǎn)速率，現(xiàn)有速率將被提升十億多倍，拓展固有的邏輯路徑，留存更多信息。高性能范疇的新穎技術(shù)延展了運用前景，含有智能感知、獨立判別的新功能。微機嵌入了細微的新存儲器，永久留存信息。

3.2巨型化的進展走向

巨型化緊密關(guān)聯(lián)著智能的新特性，二者不可脫離。當前狀態(tài)下，智能化供應(yīng)著平日的多樣需求，是常用的技術(shù)。在智能基礎(chǔ)上，模擬人類邏輯，模擬了多重感官特有的判斷路徑。預(yù)設(shè)配套的新屬性，強化常規(guī)防控、及時檢定潛藏的威脅。這樣做，延展了辨識必備的邏輯路徑，便利日常生活。巨型微機拓展了裝置以內(nèi)的總體容量，提升運算性能，存儲特性變得更為強大。每平方厘米內(nèi)，巨型計算機留存著的數(shù)值超越了100TB，每秒即可運算超出數(shù)百億次[3]。結(jié)果更為精準，速率也被提快，它契合了日益增加的運算需要。

3.3體型更加微小

擁有巨型空間，但外在體型卻被縮減，呈現(xiàn)出微型化?，F(xiàn)今發(fā)展之中，計算機被布設(shè)于家庭之中的日常電器，鑲嵌至儀表內(nèi)，歸屬小型裝置。工控流程內(nèi)，它也凸顯了智能的總體指引，顯示更優(yōu)的微型特性。微電子特有的新穎技術(shù)正被接納，微型的筆記本、掌上辦公必備的新電腦也被創(chuàng)設(shè)。對比常規(guī)裝置，它們提升了固有的性價比，正在受到歡迎[4]。

由此可得，未來進展的總體態(tài)勢為：更加便利生活、提升生產(chǎn)的成效。信息化路徑下，普及了平日內(nèi)的新式運用，延展了更為廣闊的這種空間。推進經(jīng)濟進展，從全方位著手來變更技術(shù)，搭設(shè)了信息互通的順暢路徑。

4結(jié)語

計算機便利了常規(guī)生產(chǎn)，拓展溝通范疇，也助推了新時段的信息化。未來進展依循的總走向為：創(chuàng)設(shè)微型的新計算機、提升智能水準、提快運行路徑的速率、拓展存儲的總?cè)萘縖5]。歸結(jié)實踐經(jīng)驗，就要明晰現(xiàn)今狀態(tài)之下的進展趨勢，增添新穎技術(shù)特有的服務(wù)價值。不斷接納技術(shù)，變更舊式的認知，推進更廣范疇的信息化進步。

參考文獻

[1]王為.論計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].科技與企業(yè)，2014（02）：108.

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篇6

材料的計算模擬方法介紹

材料的計算模擬研究是近年來飛速發(fā)展的一門新興學科和交叉學科．它綜合凝聚態(tài)物理學、理論化學、材料物理學和計算機算法等多個相關(guān)學科．它的目的是利用現(xiàn)代高速計算機，模擬材料的各種物理化學性質(zhì)，深入理解材料從微觀到宏觀多個尺度的各類現(xiàn)象與性能，并對材料的結(jié)構(gòu)和物性進行理論預(yù)言，從而達到設(shè)計和開發(fā)新材料的目的．材料的多尺度計算模擬方法主要有以下幾種:

(1)第一性原理計算方法(First－principlesMethods)基于密度泛函理論的第一性原理計算方法是目前研究微觀電子結(jié)構(gòu)最主要的理論方法．第一性原理計算方法只用到普朗克常數(shù)(h)，玻爾茲曼常數(shù)(kB)，光速(c)，電子靜態(tài)質(zhì)量(m0)和電子電荷電量(e)這5個基本物理變量和研究體系的基本結(jié)構(gòu)．從量子力學出發(fā)，通過數(shù)值求解薛定諤方程，計算材料的物理性質(zhì)．在密度泛函理論，局域密度近似(LDA)和廣義梯度近似(GGA)框架下的計算已廣泛應(yīng)用于第一性原理的電子結(jié)構(gòu)研究中，并已經(jīng)取得很大的成功．結(jié)合一些能帶結(jié)構(gòu)計算的方法，對于半導體和一些金屬基態(tài)性質(zhì)，如晶格常數(shù)，晶體結(jié)合能，晶體力學性質(zhì)都能夠給出與實驗符合得很好的結(jié)果，同時能夠比較精確地描述很多體系的電子結(jié)構(gòu)(如能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度、電荷密度、差分電荷密度和鍵布局等)、光學性質(zhì)(介電函數(shù)、復(fù)折射率、光吸收系數(shù)、反射光譜及光電導等)和磁性質(zhì)，從微觀理論角度分析和揭示材料物理性質(zhì)的起源，使實驗者主動對材料進行結(jié)構(gòu)和功能的控制，以便按照需求制備新材料．

(2)分子動力學方法(MolecularDynamicsMethods)分子動力學是一種確定性方法，是按照該體系內(nèi)部的內(nèi)稟動力學規(guī)律來確定位形的轉(zhuǎn)變，跟蹤系統(tǒng)中每個粒子的個體運動，然后根據(jù)統(tǒng)計物理規(guī)律，給出微觀量(分子的坐標、速度)與宏觀可觀測量(壓力、溫度、比熱容、彈性模量等)的關(guān)系來研究材料性能的一種方法[5]．分子動力學方法首先需要建立系統(tǒng)內(nèi)一組分子的運動方程，通過求解所有分子的運動方程，來研究該體系與微觀量相關(guān)的基本過程．對于這種多體問題的嚴格求解，需要建立并求解體系的薛定諤方程．根據(jù)波恩－奧本海默近似，將電子的運動與原子核的運動分開來處理，電子的運動利用量子力學的方法處理，而原子核的運動則使用經(jīng)典動力學方法處理．此時原子核的運動滿足經(jīng)典力學規(guī)律，用牛頓定律來描述，這對于大多數(shù)材料來說是一個很好的近似．只有處理一些較輕的原子和分子的平動、轉(zhuǎn)動或振動頻率γ滿足hγ＞kBT時，才需要考慮量子效應(yīng)．

(3)蒙特卡洛方法(MonteCarloMethods)蒙特卡洛方法是在簡單的理論準則基礎(chǔ)上(如簡單的物質(zhì)與物質(zhì)或者物質(zhì)與環(huán)境相互作用)，采用反復(fù)隨機抽樣的手段，解決復(fù)雜系統(tǒng)的問題．該方法采用隨機抽樣的手法，可以模擬對象的概率與統(tǒng)計的問題．通過設(shè)計適當?shù)母怕誓Ｐ?，該方法還可以解決確定性問題，如定積分等．隨著計算機的迅速發(fā)展，蒙特卡洛方法已在材料、固體物理、應(yīng)用物理、化學等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[6]．蒙特卡洛方法可以通過隨機抽樣的方法模擬材料構(gòu)成基本粒子原子和分子的狀態(tài)，省去量子力學和分子動力學的復(fù)雜計算，可以模擬很大的體系．結(jié)合統(tǒng)計物理的方法，蒙特卡洛方法能夠建立基本粒子的狀態(tài)與材料宏觀性能的關(guān)系，是研究材料性能及其影響因素的本質(zhì)的重要手段．

材料專業(yè)引入計算模擬教學的探索

材料計算的目的在于理解和發(fā)現(xiàn)新的材料性能及其物理本質(zhì)．計算已經(jīng)與實驗和形式理論一樣成為材料研究的3大支柱之一．為學生將來能夠有更高的起點研究材料科學，適應(yīng)新形勢下材料研究方法，培養(yǎng)具有寬廣材料科學基礎(chǔ)，掌握材料現(xiàn)代研究手段的“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強能力、高素質(zhì)”的材料科學專業(yè)人才．我們在本科教學階段就應(yīng)該有計劃的引入和加強計算模擬方法的教學．采用的教學形式可以結(jié)合實際情況，靈活的應(yīng)用．近年來我們采取的教學方式主要有以下3種方式:(1)開設(shè)計算材料學類課程在2006年物理與電子信息學院材料物理與化學專業(yè)培養(yǎng)方案中已經(jīng)確定《計算機在材料科學中的應(yīng)用》和《計算物理》課程為專業(yè)選修課程，學時分別為36學時和54學時．《計算機在材料科學中的應(yīng)用》課程偏重實踐教學，通過上機操作學習計算軟件的基本原理和使用方法．主要教學內(nèi)容包括:材料學的發(fā)展現(xiàn)狀及計算機在材料科學與工程中的應(yīng)用;材料科學研究中的數(shù)學模型;材料科學研究中常用的數(shù)值分析方法;材料科學研究中主要物理場的數(shù)值模擬;材料科學與行為工藝的計算機模擬;材料數(shù)據(jù)庫和新材料、新合金的設(shè)計;材料加工過程的計算機控制;計算機在材料檢測中的應(yīng)用;材料研究科學中的數(shù)據(jù)和圖像處理;互聯(lián)網(wǎng)在材料科學研究中的應(yīng)用等9部分內(nèi)容，基本涵蓋當今計算機技術(shù)在材料科學研究中應(yīng)用的各個方面．《計算物理》課程則以理論教學為主，偏重物理基本原理的介紹．主要教學內(nèi)容包括:計算物理學發(fā)展的最新狀況;蒙特卡洛方法及其若干應(yīng)用;有限差分方法;分子動力學方法;密度泛函理論;計算機代數(shù);高性能計算和并行算法等8部分內(nèi)容．計算材料類課程的開設(shè)注重理論和實踐并重的原則，在講解基本原理的同時加強學生動手上機實踐能力的培養(yǎng)，因此，經(jīng)過課程的學習，學生已經(jīng)初步具備利用計算機進行材料模擬的能力．部分選修計算材料類課程的同學在學習中對計算模擬產(chǎn)生了極大的興趣，在大四時選擇材料計算相關(guān)課題作為本科畢業(yè)論文選題．例如，08屆學生的畢業(yè)論文《ZnS摻雜Cu光學性質(zhì)的第一性原理研究》和《布朗運動的蒙特卡洛模擬》，09屆學生的畢業(yè)論文《ZnO電子結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)的研究》，11屆學生的畢業(yè)論文《晶格熱容的理論計算》和《簡立方晶體結(jié)構(gòu)能量分布的理論模擬》等均為材料計算和模擬相關(guān)課題，并且有多人的畢業(yè)論文被評為優(yōu)秀畢業(yè)論文．個別優(yōu)秀的學生讀研后繼續(xù)從事材料的計算模擬相關(guān)研究．通過幾年的教學實踐，計算材料相關(guān)課程的開設(shè)對于擴大學生的知識面，提高學生的理論分析能力有極大地幫助．(2)在材料相關(guān)的理論課程中加入計算模擬方法介紹雖然已經(jīng)在材料專業(yè)開設(shè)《計算機在材料科學中的應(yīng)用》和《計算物理》等材料計算相關(guān)的課程，但這兩門課均為專業(yè)選修課，只有選修相關(guān)課程的學生才能得到相應(yīng)的計算模擬培訓，受眾面還比較窄．因此，為使更多的學生了解到材料模擬計算的相關(guān)理論和知識，在材料專業(yè)主干課的教學中也適時地加入相關(guān)的計算模擬方法的介紹，從而擴大計算模擬知識的普及面．例如，在《固體物理》課程中，當講解到能帶理論一章時，我們會在本章結(jié)束時，加入一次課，著重介紹基于第一性原理的平面波贗勢計算方法計算材料的能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度等以及第一性原理計算的常用軟件(CASTEP、VASP等)．一方面，對學生學習的理論知識加以直觀化和適度的擴展，另一方面也進一步普及第一性原理計算的相關(guān)知識．在《材料科學基礎(chǔ)》教學中講解到相平衡與相圖一章時，我們會在本章內(nèi)容結(jié)束后介紹相圖計算近年來的發(fā)展現(xiàn)狀，包括CALPHAD(CalculationofPhaseDiagram)計算方法、熱力學與動力學的結(jié)合、第一性原理與相圖計算方法的結(jié)合，并簡要介紹今后相圖計算可能的發(fā)展方向[7]．在晶體缺陷內(nèi)容的教學中，穿插介紹利用分子動力學計算面心立方金屬空位和間隙原子點缺陷的形成能的方法．通過在課程教學中穿插入計算模擬方法的介紹，一方面也加深了學生對所學內(nèi)容的理解，另一方面開闊了學生的眼界．(3)舉辦計算模擬相關(guān)的學術(shù)講座．自從2009年以來，物理與電子信息學院從事計算模擬研究的教師每學期都結(jié)合自身的科研情況舉辦面向全院學生的學術(shù)講座．例如在2011至2012學年第二學期，我們舉辦兩場學術(shù)講座，分別是《氧化鋅晶體及其摻雜的第一性原理研究》以及《可見光響應(yīng)半導體光催化材料的結(jié)構(gòu)和能帶設(shè)計》，教師在講座中介紹自己的科研情況，同時也使學生了解到如何把學到的計算模擬知識應(yīng)用到科研實踐中去，讓學生體會到如何利用計算模擬預(yù)測材料的物理性質(zhì)以及指導材料設(shè)計的研究方式，提高學生自覺學習計算模擬方法的積極性．

結(jié)束語

篇7

論文摘要：納米光電子技術(shù)是一門新興的技術(shù)，近年來越來越受到世界各國的重視，而隨著該技術(shù)產(chǎn)生的納米光電子器件更是成為了人們關(guān)注的焦點。主要介紹了納米光電子器件的發(fā)展現(xiàn)狀。

1納米導線激光器

2001年，美國加利福尼亞大學伯克利分校的研究人員在只及人的頭發(fā)絲千分之一的納米光導線上制造出世界最小的激光器-納米激光器。這種激光器不僅能發(fā)射紫外激光，經(jīng)過調(diào)整后還能發(fā)射從藍色到深紫外的激光。研究人員使用一種稱為取向附生的標準技術(shù)，用純氧化鋅晶體制造了這種激光器。他們先是"培養(yǎng)"納米導線，即在金層上形成直徑為20nm～150nm，長度為10000nm的純氧化鋅導線。然后，當研究人員在溫室下用另一種激光將納米導線中的純氧化鋅晶體激活時，純氧化鋅晶體會發(fā)射波長只有17nm的激光。這種納米激光器最終有可能被用于鑒別化學物質(zhì)，提高計算機磁盤和光子計算機的信息存儲量。

2紫外納米激光器

繼微型激光器、微碟激光器、微環(huán)激光器、量子雪崩激光器問世后，美國加利福尼亞伯克利大學的化學家楊佩東及其同事制成了室溫納米激光器。這種氧化鋅納米激光器在光激勵下能發(fā)射線寬小于0.3nm、波長為385nm的激光，被認為是世界上最小的激光器，也是采用納米技術(shù)制造的首批實際器件之一。在開發(fā)的初始階段，研究人員就預(yù)言這種ZnO納米激光器容易制作、亮度高、體積小，性能等同甚至優(yōu)于GaN藍光激光器。由于能制作高密度納米線陣列，所以，ZnO納米激光器可以進入許多今天的GaAs器件不可能涉及的應(yīng)用領(lǐng)域。為了生長這種激光器，ZnO納米線要用催化外延晶體生長的氣相輸運法合成。首先，在藍寶石襯底上涂敷一層1nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一個氧化鋁舟上，將材料和襯底在氨氣流中加熱到880℃~905℃，產(chǎn)生Zn蒸汽，再將Zn蒸汽輸運到襯底上，在2min~10min的生長過程內(nèi)生成截面積為六邊形的2μm~10μm的納米線。研究人員發(fā)現(xiàn)，ZnO納米線形成天然的激光腔，其直徑為20nm~150nm，其大部分（95％）直徑在70nm~100nm。為了研究納米線的受激發(fā)射，研究人員用Nd:YAG激光器（266nm波長，3ns脈寬）的四次諧波輸出在溫室下對樣品進行光泵浦。在發(fā)射光譜演變期間，光隨泵浦功率的增大而激射，當激射超過ZnO納米線的閾值（約為40kW／cm）時，發(fā)射光譜中會出現(xiàn)最高點，這些最高點的線寬小于0.3nm，比閾值以下自發(fā)射頂點的線寬小1/50以上。這些窄的線寬及發(fā)射強度的迅速提高使研究人員得出結(jié)論：受激發(fā)射的確發(fā)生在這些納米線中。因此，這種納米線陣列可以作為天然的諧振腔，進而成為理想的微型激光光源。研究人員相信，這種短波長納米激光器可應(yīng)用在光計算、信息存儲和納米分析儀等領(lǐng)域中。

3量子阱激光器

2010年前后，蝕刻在半導體片上的線路寬度將達到100nm以下，在電路中移動的將只有少數(shù)幾個電子，一個電子的增加和減少都會給電路的運行造成很大影響。為了解決這一問題，量子阱激光器就誕生了。在量子力學中，把能夠?qū)﹄娮拥倪\動產(chǎn)生約束并使其量子化的勢場稱之成為量子阱。而利用這種量子約束在半導體激光器的有源層中形成量子能級，使能級之間的電子躍遷支配激光器的受激輻射，這就是量子阱激光器。目前，量子阱激光器有兩種類型：量子線激光器和量子點激光器。

3.1量子線激光器

近日，科學家研制出功率比傳統(tǒng)激光器大1000倍的量子線激光器，從而向創(chuàng)造速度更快的計算機和通信設(shè)備邁進了一大步。這種激光器可以提高音頻、視頻、因特網(wǎng)及其他采用光纖網(wǎng)絡(luò)的通信方式的速度，它是由來自耶魯大學、位于新澤西洲的朗訊科技公司貝爾實驗室及德國德累斯頓馬克斯·普朗克物理研究所的科學家們共同研制的。這些較高功率的激光器會減少對昂貴的中繼器的要求，因為這些中繼器在通信線路中每隔80km（50mile）安裝一個，再次產(chǎn)生激光脈沖，脈沖在光纖中傳播時強度會減弱（中繼器）。

3.2量子點激光器

由直徑小于20nm的一堆物質(zhì)構(gòu)成或者相當于60個硅原子排成一串的長度的量子點，可以控制非常小的電子群的運動而不與量子效應(yīng)沖突。科學家們希望用量子點代替量子線獲得更大的收獲，但是，研究人員已制成的量子點激光器卻不盡人意。原因是多方面的，包括制造一些大小幾乎完全相同的電子群有困難。大多數(shù)量子裝置要在極低的溫度條件下工作，甚至微小的熱量也會使電子變得難以控制，并且陷入量子效應(yīng)的困境。但是，通過改變材料使量子點能夠更牢地約束電子，日本電子技術(shù)實驗室的松本和斯坦福大學的詹姆斯和哈里斯等少數(shù)幾位工程師最近已制成可在室溫下工作的單電子晶體管。但很多問題仍有待解決，開關(guān)速度不高，偶然的電能容易使單個電子脫離預(yù)定的路線。因此，大多數(shù)科學家正在努力研制全新的方法，而不是仿照目前的計算機設(shè)計量子裝置。

4微腔激光器

微腔激光器是當代半導體研究領(lǐng)域的熱點之一，它采用了現(xiàn)代超精細加工技術(shù)和超薄材料加工技術(shù)，具有高集成度、低噪聲的特點，其功耗低的特點尤為顯著，100萬個激光器同時工作，功耗只有5W。該激光器主要的類型就是微碟激光器，即一種形如碟型的微腔激光器，最早由貝爾實驗室開發(fā)成功。其內(nèi)部為采用先進的蝕刻工藝蝕刻出的直徑只有幾微米、厚度只有100nm的極薄的微型園碟，園碟的周圍是空氣，下面靠一個微小的底座支撐。由于半導體和空氣的折射率相差很大，微碟內(nèi)產(chǎn)生的光在此結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)射，直到所產(chǎn)生的光波積累足夠多的能量后沿著它的邊緣折射，這種激光器的工作效率很高、能量閾值很低，工作時只需大約100μA的電流。

長春光學精密機械學院高功率半導體激光國家重點實驗室和中國科學院北京半導體研究所從經(jīng)典量子電動力學理論出發(fā)研究了微碟激光器的工作原理，采用光刻、反應(yīng)離子刻蝕和選擇化學腐蝕等微細加工技術(shù)制備出直徑為9.5μm、低溫光抽運InGaAs／InGaAsP多量子阱碟狀微腔激光器。它在光通訊、光互聯(lián)和光信息處理等方面有著很好的應(yīng)用前景，可用作信息高速公路中最理想的光源。

微腔光子技術(shù)，如微腔探測器、微腔諧振器、微腔光晶體管、微腔放大器及其集成技術(shù)研究的突破，可使超大規(guī)模集成光子回路成為現(xiàn)實。因此，包括美國在內(nèi)的一些發(fā)達國家都在微腔激光器的研究方面投人大量的人力和物力。長春光機與物理所的科技人員打破常規(guī)，用光刻方法實現(xiàn)了碟型微腔激光器件的圖形轉(zhuǎn)移，用濕法及干法刻蝕技術(shù)制作出碟型微腔結(jié)構(gòu)，在國內(nèi)首次研制出直徑分別為8μm、4.5μm和2μm的光泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器。其中，2μm直徑的微碟激光器在77K溫度下的激射闊值功率為5μW，是目前國際上報道中的最好水平。此外，他們還在國內(nèi)首次研制出激射波長為1.55μm，激射閾值電流為2.3mA，在77K下激射直徑為10μm的電泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器以及國際上首個帶有引出電極結(jié)構(gòu)的電泵浦微柱激光器。值得一提的是，這種微碟激光器具有高集成度、低閾值、低功耗、低噪聲、極高的響應(yīng)、可動態(tài)模式工作等優(yōu)點，在光通信、光互連、光信息處理等方面的應(yīng)用前景廣闊，可用于大規(guī)模光子器件集成光路，并可與光纖通信網(wǎng)絡(luò)和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路匹配，組成光電子信息集成網(wǎng)絡(luò)，是當代信息高速公路技術(shù)中最理想的光源；同時，可以和其他光電子元件實現(xiàn)單元集成，用于邏輯運算、光網(wǎng)絡(luò)中的光互連等。

篇8

2.非對稱量子點中強耦合磁極化子的聲子平均數(shù)喬紅光，趙翠蘭，QIAOHong-guang，ZHAOCui-lan

3.量子線中弱耦合束縛極化子的性質(zhì)何銳，吳志永，孫勇，丁朝華，HERui，WUZhi-yong，SUNYong，DINGZhao-hua

4.具有扇形缺口的Co納米盤的微磁學模擬苗秀娟，李丹丹，陳玉芳，MIAOXiu-juan，LIDan-dan，CHENYu-fang

5.SWRH82B鋼熱變形奧氏體動態(tài)再結(jié)晶規(guī)律及模型研究陳瑞飛，徐本軍，烏蘭格日樂，CHENRui-fei，XUBen-jun，Wulangerile

6.蒙藥材漏蘆花中三種微量元素(錳、鋅、銅)的測定張麗，張力，包玉敏，楊冠華，陳偉，ZHANGLi，ZHANGLi，BAOYu-min，YANGGuan-hua，CHENWei

7.三維大孔硅鋁材料和誘導ZSM-5分子篩的合成及表征徐玲，關(guān)利國，王虎，XULing，GUANLi-guo，WANGHu

8.Ce-MCM-41介孔分子篩的合成與表征關(guān)利國，徐玲，于海云，董哲，劉宗瑞，GUANLi-guo，XULing，YUHai-yun，DONGZhe，LIUZong-rui

9.高產(chǎn)栽培下春玉米農(nóng)藝性狀及冠層結(jié)構(gòu)研究張玉芹，馮建軍，呂艷潔，張玉珠，白迎春，畢文波，ZHANGYu-qin，F(xiàn)ENGJian-jun，LUYan-jie，ZHANGYu-zhu，BAIYing-chun，BIWen-bo

10.高產(chǎn)春玉米葉片物質(zhì)生產(chǎn)能力研究張玉珠，陳麗芝，杜來順，馮建軍，張玉芹，范秀艷，ZHANGYu-zhu，CHENLi-zhi，DULai-shun，F(xiàn)ENGJian-jun，ZHANGYu-qin，F(xiàn)ANXiu-yan

11.奈曼旗近10年與歷年溫度和降水分析張桂英，ZHANGGui-Ying

12.玉米單倍體育種技術(shù)研究進展，WANGDan

13.作物超高產(chǎn)育種的理論與實踐王秀香，韓彥輝，張春蘭，鄭根昌，WANGXiu-xiang，HANYan-hui，ZHANGChun-lan，ZHENGGen-chang

14.水提法提取魚鱗膠原蛋白的研究董樂，林孌，王力，DONGLe，LINLuan，WANGLi

15.牛POU1F1-exon2多態(tài)性與部分線性和乳用性狀相關(guān)研究吳慧光，趙靜雯，孫國權(quán)，王國富，吳紅君，王東升，趙新海，高樹新，WUHui-guang，ZHAOJing-wen，SUNGuo-quan，WANGGuo-fu，WUHong-jun，WANGDong-sheng，ZHAOXin-hai，GAOShu-xin

16.安格斯牛、海福特牛和中國西門塔爾牛的部分胴體性狀比較分析王國富，吳慧光，趙新海，季守財，吳紅君，王東升，劉勝敏，高樹新，WANGGuo-fu，WUHui-guang，ZHAOXin-hai，JIShou-cai，WUHong-jun，WANGDong-sheng，LIUSheng-min，GAOShu-xin

17.蒙古牛2號染色體3個基因座的遺傳研究李向陽，LIXiang-yang

18.綠色養(yǎng)豬模式綜述高麗南，王思珍，曹穎霞，格日樂，齊秀麗，張維新，GAOLi-nan，WANGSi-zhen，CAOYing-xia，Gerile，QIXiu-li，ZHANGWei-xin

19.正交試驗優(yōu)選蒙藥三花散煎煮工藝楊玉秋，額爾敦朝魯，巴圖德力根，韓志強，高玉峰，YANGYu-qiu，Eerdunchaolu，Batudeligen，HANZhi-qiang，GAOYu-feng

20.大鼠主要臟器中脂質(zhì)過氧化物MDA的比較研究白翠蘭，王歡，王秀蘭，吳龍?zhí)?，BAICui-lan，WANGHuan，WANGXiu-lan，WULong-tang

21.蒙西醫(yī)結(jié)合治療慢性蕁麻疹58例觀察于寶林，通拉嘎，YUBao-lin，Tonglaga

22.毒性蒙藥的毒理及抗腫瘤作用研究進展那仁滿都拉，白彥滿都拉，Narenmandula，Baiyanmandula

23.二甲基精氨酸-二甲胺水解酶在疾病中的表達和功能辛穎，劉宗旭，奧·烏力吉，XINYing，LIUZong-xu，Ao-wuliji

24.尿中SVEGFR1在子宮內(nèi)膜異位癥中的表達及意義苗麗萍，金仙玉，MIAOLi-ping，JINXian-yu

25.中藥對腦細胞的保護作用研究進展張艷，孫志剛，ZHANGYan，SUNZhi-gang

26.D-二聚體在血栓疾病中的應(yīng)用探討胡高娃，HUGao-wa

27.2009年甲型H1N1流感臨床研究回顧遲戈夫，王立群，王靈君，CHIGe-fu，WANGLi-qun，WANGLing-jun

28.社區(qū)公眾災(zāi)害救護知識的調(diào)查和分析王文燕，趙紅秋，邢曉冬，WANGWen-yan，ZHAOHong-qiu，XINGXiao-dong

29.橈動脈穿刺采血"一"字定位法的應(yīng)用王鳳靜，WANGFeng-jing

30.內(nèi)蒙古民族大學體育教育專業(yè)與健身教練理論知識體系的異同性分析劉宗祥，董赫男，董杰，王偉平，桂蘭，LIUZong-xiang，DONGHe-nan，DONG-Jie，WANGWei-ping，Guilan

31.對內(nèi)蒙古民族大學體育學院男子100m運動員專項力量訓練的探討海濤，趙凱，HAITao，ZHAOKai

32.長春市體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及經(jīng)營策略的研究叢密林，CONGMi-lin

33.論高校體育院系專修課教師綜合素質(zhì)的培養(yǎng)周冰，ZHOUBing

34.輪滑運動進入赤峰學院大學生體育課程的可行性分析陳佩穎，孔祥武，CHENPei-ying，KONGXiang-wu

35.赤峰市紅山區(qū)高中生課外體育活動現(xiàn)狀調(diào)查分析孔祥武，陳佩穎，KONGXiang-wu，CHENPei-ying

1.南極海冰導熱系數(shù)優(yōu)化辨識白乙拉，關(guān)博，劉丹，Baiyila，GUANBo，LIUDan

2.一類帶非線性邊界條件的拋物型方程組解的整體存在及爆破春玲，Chunling

3.Multi-Quadric函數(shù)與Gauss函數(shù)的插值比較李艷，白玉峰，LIYan，BAIYu-feng

4.公鑰基礎(chǔ)設(shè)施PKI體系結(jié)構(gòu)探析白青海，周嵐，BAIQing-hai，ZHOULan

5.卡爾曼濾波器在PID控制器中的應(yīng)用陳巴特爾，張翠英，CHENBateer，ZHANGCui-ying

6.基于Browser/Server模式的招生管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)陳勁，劉實，許昕，CHENJin，LIUShi，XUXin

7.基于分層式有限狀態(tài)機和Petri網(wǎng)的航天器仿真器控制系統(tǒng)設(shè)計解晨光，XIEChen-guang

8.星毛委陵菜根區(qū)土壤水浸提液對5種牧草的化感作用任秀珍，郭宏儒，李媛媛，王堃，BENXiu-zhen，GUOHong-ru，LIYnan-yuan，WANGKun

9.紫花苜蓿施用腐殖酸肥效應(yīng)的研究張冬梅，張麗娟，霍秀娟，王俊慧，楊恒山，ZHANGDong-mei，ZHANGLi-juan，HUOXiu-juan，WANGJun-hui，YANGHeng-shan

10.江蘇省近10年耕地面積變化及其與經(jīng)濟增長相關(guān)性的研究邰繼承，范富，蘇亞樂，TAIJi-cheng，F(xiàn)ANFu，SUYa-le

11.干燥方式對蘋果皮渣果膠理化性質(zhì)的影響劉佳，LIUJia

12.我國蒙新區(qū)草盲蝽復(fù)合組昆蟲記述李媛媛，安立偉，張家祿，LIYuan-yuan，ANLi-wei，ZHANGJia-lu

13.合墊盲蝽亞科系統(tǒng)分類學研究進展石凱，SHIKai

14.根癌農(nóng)桿菌介導的向日葵遺傳轉(zhuǎn)化的研究劉海學，王罡，季靜，楊士春，LIUHai-xue，WANGGang，JIJing，YANGShi-chun

15.植物抗真菌病基因工程的主要對策李依韋，LIYi-wei

16.蓖麻毒蛋白的研究進展蘇雅拉圖，黃鳳蘭，張繼星，李國瑞，呼和，吳俊華，Suyalatu，HUANGFeng-lan，ZHANGJi-xing，LIGuo-rui，Huhe，WUJun-hua

17.蓖麻油氫化反應(yīng)研究進展孫麗美，許良，李久明，趙焱，SUNLi-mei，XULiang，LIJiu-ming，ZHAOYan

18.雷洛昔芬通過調(diào)節(jié)端粒酶活性抑制Aβ所致神經(jīng)細胞凋亡劉蘭英，杜伯濤，姜曉英，谷麗娜，曹芹雪，胡冬雪，LIULan-ying，DUBo-tao，JIANGXiao-ying，GULi-na，CAOQin-xue，HUDong-xue

19.士的寧對豚鼠實驗性面癱的治療作用宣麗穎，張文杰，曹玉鳳，趙春燕，XUANLi-ying，ZHANGWen-jie，CAOYu-feng，ZHAOChun-yan

20.三味蒺藜散藥理作用研究趙中華，包桂蘭，于麗君，劉明潔，強欣，黃亞鳳，韓瑩，ZHAOZhong-hua，BAOGui-lan，YULi-jun，LIUMing-jie，QIANGXin，HUANGYa-feng，HANYing

21.山楂葉總黃酮藥理作用及機制研究進展王曉華，張曉丹，WANGXiao-hua，ZHANGXiao-dan

22.前臂神經(jīng)卡壓綜合征的解剖、臨床表現(xiàn)及影像學診斷王靈戰(zhàn)，田耕，王曉平，孟壯志，WANGLing-zhan，TIANGeng，WANGXiao-ping，MENGZhuang-zhi

23.渠道式小梁切除術(shù)治療新生血管性青光眼的療效觀察田世元，陳鵬志，曉琴，白玉玲，張?zhí)熨Y，張秋麗，魯占軍，TIANShi-yuan，CHENPeng-zhi，Xiaoqin，BAIYu-ling，ZHANGTian-zi，ZHANGQiu-li，LUZhan-jun

24.梯形結(jié)膜瓣下翼狀胬肉切除術(shù)曉琴，田世元，白玉玲，Xiaoqin，TIANShi-yuan，BAIYu-ling

25.腎細胞癌MSCT征象與p27表達間關(guān)系的探討劉寶治，劉偉民，李喆，LIUBao-zhi，LIUWei-min，LIZhe

26.后顱窩腫瘤的MRI診斷與鑒別診斷(附180例分析)劉智勇，孫志剛，張秀芳，LIUZhi-yong，SUNZhi-gang，ZHANGXiu-fang

27.動態(tài)血糖監(jiān)測系統(tǒng)在糖尿病患者中的應(yīng)用與護理陳金玲，CHENJin-ling

28.新生兒肺炎的護理體會孫金霞，SUNJin-xia

29.28例高危前列腺增生癥病人術(shù)前、術(shù)后護理體會楊文嬌，YANGWen-jiao

30.學校體育改革與終身體育發(fā)展關(guān)系研究郝延省，陳晨，付戈弋，HAOYan-sheng，CHENChen，F(xiàn)UGe-yi

31.散打選項課教學對蒙古族大學生健康的影響趙海，ZHAOHai

32.對抗性是NBA的核心——由季后賽比賽結(jié)果分析對抗性朱宏，ZHUHong

33.積極推進海南省高爾夫旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研究趙云鵬，白冰，ZHAOYun-peng，BAIBing

34.內(nèi)蒙古高校啦啦隊發(fā)展現(xiàn)狀及對策研究王琳，WANGLin

35.以體育產(chǎn)業(yè)為依托調(diào)整我校體教育培養(yǎng)模式的可行性分析董杰，劉宗祥，董赫男，王偉平，桂蘭，DONGJie，LIUZong-xiang，DONGHe-nan，WANGWei-ping，Guilan

36.對通遼市部分高中足球運動開展的現(xiàn)狀調(diào)查與分析崔海龍，張志偉，CUIHai-long，ZHANGZhi-wei

1.Rashba效應(yīng)影響下半導體量子點中弱耦合極化子的性質(zhì)馬新軍，肖景林，MAXin-jan，XIAOJing-lin

2.量子棒中弱耦合雜質(zhì)束縛極化子的振動頻率陳玉芳，肖景林，CHENYu-fang，XIAOJing-lin

3.Si在Si(111)表面吸附過程的分子動力學模擬閆孟澤，趙艷春，孔令權(quán)，李之杰，YANMeng-ze，ZHAOYan-chun，KONGLing-quan，LIZhi-jie

4.細觀結(jié)構(gòu)固體中波傳播模型的孤波近似解薛艷麗，那仁滿都拉，XUEYan-li，Narenmandula

5.納米CdS合成方法及應(yīng)用研究進展謝立娟，王曉紅，段莉梅，姜磊，劉宗瑞，XIELi-juan，WANGXiao-hong，DUANLi-mei，JIANGLei，LIUZong-rui

6.染料敏化太陽電池研究進展姜磊，謝立娟，王曉紅，哈日巴拉，劉宗瑞，JIANGLei，XIELi-juan，WANGXiao-hong，Haribala，LIUZong-rui

7.催化動力學光度法測定冷蒿中槲皮素劉雅靜，高揚，李英杰，馬瑩瑩，張力，包玉敏，LIUYa-jing，GAOYang，LIYing-jie，MAYing-ying，ZHANGLi，BAOYu-min

8.催化動力學光度法測定漏蘆花中槲皮素李英杰，馬瑩瑩，高揚，劉雅靜，張力，包玉敏，LIYing-jie，MAYing-ying，GAOYang，LIUYa-jing，ZHANGLi，BAOYu-min

9.蒙成藥查干-湯黃酮的提取和含量測定李敬朋，趙玉英，青松，桂珍，陳偉，LIJing-peng，ZHAOYu-ying，Qingsong，Guizhen，CHENWei

10.分光光度法測定礦石中痕量鉛達古拉，武冬冬，薩其日拉，薩日娜，Dagula，WUDong-dong，Sachurila，Sarina

11.大學化學教學與高中化學教學的銜接劉松艷，王寶珍，金爽，LIUSong-yan，WANGBao-zhen，JINShuang

12.蒙古文字體清晰顯示研究斯日古楞，白雙成，巴圖賽恒，木仁，Serguleng，BAIShuang-cheng，Batusaihan，Muren

13.基于ANSYS碳鋼基體熱噴涂過程的計算機模擬趙華洋，范曉靜，鞠明然，ZHAOHua-yang，F(xiàn)anXiao-jing，JuMing-ran

14.發(fā)動機光纖爆震傳感器的結(jié)構(gòu)分析張德惠，ZHANGDe-hui

篇9

關(guān)鍵詞半導體材料量子線量子點材料光子晶體

1半導體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業(yè)革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進了光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設(shè)計思想，使半導體器件的設(shè)計與制造從“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

2幾種主要半導體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1硅材料

從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si發(fā)展的總趨勢。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC‘s）技術(shù)正處在由實驗室向工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變中。目前300mm，0.18μm工藝的硅ULSI生產(chǎn)線已經(jīng)投入生產(chǎn)，300mm，0.13μm工藝生產(chǎn)線也將在2003年完成評估。18英寸重達414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實驗室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。

從進一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會成為硅材料發(fā)展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smartcut）和SIMOX材料等也發(fā)展很快。目前，直徑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開發(fā)中。

理論分析指出30nm左右將是硅MOS集成電路線寬的“極限”尺寸。這不僅是指量子尺寸效應(yīng)對現(xiàn)有器件特性影響所帶來的物理限制和光刻技術(shù)的限制問題，更重要的是將受硅、SiO2自身性質(zhì)的限制。盡管人們正在積極尋找高K介電絕緣材料（如用Si3N4等來替代SiO2），低K介電互連材料，用Cu代替Al引線以及采用系統(tǒng)集成芯片技術(shù)等來提高ULSI的集成度、運算速度和功能，但硅將最終難以滿足人類不斷的對更大信息量需求。為此，人們除尋求基于全新原理的量子計算和DNA生物計算等之外，還把目光放在以GaAs、InP為基的化合物半導體材料，特別是二維超晶格、量子阱，一維量子線與零維量子點材料和可與硅平面工藝兼容GeSi合金材料等，這也是目前半導體材料研發(fā)的重點。

2.2GaAs和InP單晶材料

GaAs和InP與硅不同，它們都是直接帶隙材料，具有電子飽和漂移速度高，耐高溫，抗輻照等特點；在超高速、超高頻、低功耗、低噪音器件和電路，特別在光電子器件和光電集成方面占有獨特的優(yōu)勢。

目前，世界GaAs單晶的總年產(chǎn)量已超過200噸，其中以低位錯密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生長的2－3英寸的導電GaAs襯底材料為主；近年來，為滿足高速移動通信的迫切需求，大直徑（4，6和8英寸）的SI－GaAs發(fā)展很快。美國莫托羅拉公司正在籌建6英寸的SI－GaAs集成電路生產(chǎn)線。InP具有比GaAs更優(yōu)越的高頻性能，發(fā)展的速度更快，但研制直徑3英寸以上大直徑的InP單晶的關(guān)鍵技術(shù)尚未完全突破，價格居高不下。

GaAs和InP單晶的發(fā)展趨勢是：

（1）。增大晶體直徑，目前4英寸的SI－GaAs已用于生產(chǎn)，預(yù)計本世紀初的頭幾年直徑為6英寸的SI－GaAs也將投入工業(yè)應(yīng)用。

（2）。提高材料的電學和光學微區(qū)均勻性。

（3）。降低單晶的缺陷密度，特別是位錯。

（4）。GaAs和InP單晶的VGF生長技術(shù)發(fā)展很快，很有可能成為主流技術(shù)。

2.3半導體超晶格、量子阱材料

半導體超薄層微結(jié)構(gòu)材料是基于先進生長技術(shù)（MBE，MOCVD）的新一代人工構(gòu)造材料。它以全新的概念改變著光電子和微電子器件的設(shè)計思想，出現(xiàn)了“電學和光學特性可剪裁”為特征的新范疇，是新一代固態(tài)量子器件的基礎(chǔ)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基晶格匹配和應(yīng)變補償材料體系已發(fā)展得相當成熟，已成功地用來制造超高速，超高頻微電子器件和單片集成電路。高電子遷移率晶體管（HEMT），贗配高電子遷移率晶體管（P－HEMT）器件最好水平已達fmax=600GHz，輸出功率58mW，功率增益6.4db；雙異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT）的最高頻率fmax也已高達500GHz，HEMT邏輯電路研制也發(fā)展很快。基于上述材料體系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探測器，紅、黃、橙光發(fā)光二極管和紅光激光器以及大功率半導體量子阱激光器已商品化；表面光發(fā)射器件和光雙穩(wěn)器件等也已達到或接近達到實用化水平。目前，研制高質(zhì)量的1.5μm分布反饋（DFB）激光器和電吸收（EA）調(diào)制器單片集成InP基多量子阱材料和超高速驅(qū)動電路所需的低維結(jié)構(gòu)材料是解決光纖通信瓶頸問題的關(guān)鍵，在實驗室西門子公司已完成了80×40Gbps傳輸40km的實驗。另外，用于制造準連續(xù)兆瓦級大功率激光陣列的高質(zhì)量量子阱材料也受到人們的重視。

雖然常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)端面發(fā)射激光器是目前光電子領(lǐng)域占統(tǒng)治地位的有源器件，但由于其有源區(qū)極?。ā?.01μm）端面光電災(zāi)變損傷，大電流電熱燒毀和光束質(zhì)量差一直是此類激光器的性能改善和功率提高的難題。采用多有源區(qū)量子級聯(lián)耦合是解決此難題的有效途徑之一。我國早在1999年，就研制成功980nmInGaAs帶間量子級聯(lián)激光器，輸出功率達5W以上；2000年初，法國湯姆遜公司又報道了單個激光器準連續(xù)輸出功率超過10瓦好結(jié)果。最近，我國的科研工作者又提出并開展了多有源區(qū)縱向光耦合垂直腔面發(fā)射激光器研究，這是一種具有高增益、極低閾值、高功率和高光束質(zhì)量的新型激光器，在未來光通信、光互聯(lián)與光電信息處理方面有著良好的應(yīng)用前景。

為克服PN結(jié)半導體激光器的能隙對激光器波長范圍的限制，1994年美國貝爾實驗室發(fā)明了基于量子阱內(nèi)子帶躍遷和阱間共振隧穿的量子級聯(lián)激光器，突破了半導體能隙對波長的限制。自從1994年InGaAs／InAIAs／InP量子級聯(lián)激光器（QCLs）發(fā)明以來，Bell實驗室等的科學家，在過去的7年多的時間里，QCLs在向大功率、高溫和單膜工作等研究方面取得了顯著的進展。2001年瑞士Neuchatel大學的科學家采用雙聲子共振和三量子阱有源區(qū)結(jié)構(gòu)使波長為9.1μm的QCLs的工作溫度高達312K，連續(xù)輸出功率3mW.量子級聯(lián)激光器的工作波長已覆蓋近紅外到遠紅外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光譜、超高靈敏氣體傳感器、高速調(diào)制器和無線光學連接等方面顯示出重要的應(yīng)用前景。中科院上海微系統(tǒng)和信息技術(shù)研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子級聯(lián)激光器；中科院半導體研究所于2000年又研制成功3.7μm室溫準連續(xù)應(yīng)變補償量子級聯(lián)激光器，使我國成為能研制這類高質(zhì)量激光器材料為數(shù)不多的幾個國家之一。

目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作為超薄層微結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的主流方向，正從直徑3英寸向4英寸過渡；生產(chǎn)型的MBE和M0CVD設(shè)備已研制成功并投入使用，每臺年生產(chǎn)能力可高達3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英國卡迪夫的MOCVD中心，法國的PicogigaMBE基地，美國的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有這種外延材料出售。生產(chǎn)型MBE和MOCVD設(shè)備的成熟與應(yīng)用，必然促進襯底材料設(shè)備和材料評價技術(shù)的發(fā)展。

（2）硅基應(yīng)變異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

硅基光、電器件集成一直是人們所追求的目標。但由于硅是間接帶隙，如何提高硅基材料發(fā)光效率就成為一個亟待解決的問題。雖經(jīng)多年研究，但進展緩慢。人們目前正致力于探索硅基納米材料（納米Si／SiO2），硅基SiGeC體系的Si1－yCy/Si1－xGex低維結(jié)構(gòu)，Ge／Si量子點和量子點超晶格材料，Si／SiC量子點材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED發(fā)光器件和有關(guān)納米硅的受激放大現(xiàn)象的報道，使人們看到了一線希望。

另一方面，GeSi／Si應(yīng)變層超晶格材料，因其在新一代移動通信上的重要應(yīng)用前景，而成為目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止頻率已達200GHz，HBT最高振蕩頻率為160GHz，噪音在10GHz下為0.9db，其性能可與GaAs器件相媲美。

盡管GaAs／Si和InP／Si是實現(xiàn)光電子集成理想的材料體系，但由于晶格失配和熱膨脹系數(shù)等不同造成的高密度失配位錯而導致器件性能退化和失效，防礙著它的使用化。最近，Motolora等公司宣稱，他們在12英寸的硅襯底上，用鈦酸鍶作協(xié)變層（柔性層），成功的生長了器件級的GaAs外延薄膜，取得了突破性的進展。

2.4一維量子線、零維量子點半導體微結(jié)構(gòu)材料

基于量子尺寸效應(yīng)、量子干涉效應(yīng)，量子隧穿效應(yīng)和庫侖阻效應(yīng)以及非線性光學效應(yīng)等的低維半導體材料是一種人工構(gòu)造（通過能帶工程實施）的新型半導體材料，是新一代微電子、光電子器件和電路的基礎(chǔ)。它的發(fā)展與應(yīng)用，極有可能觸發(fā)新的技術(shù)革命。

目前低維半導體材料生長與制備主要集中在幾個比較成熟的材料體系上，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，并在納米微電子和光電子研制方面取得了重大進展。俄羅斯約飛技術(shù)物理所MBE小組，柏林的俄德聯(lián)合研制小組和中科院半導體所半導體材料科學重點實驗室的MBE小組等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子點激光器，工作波長lμm左右，單管室溫連續(xù)輸出功率高達3.6～4W.特別應(yīng)當指出的是我國上述的MBE小組，2001年通過在高功率量子點激光器的有源區(qū)材料結(jié)構(gòu)中引入應(yīng)力緩解層，抑制了缺陷和位錯的產(chǎn)生，提高了量子點激光器的工作壽命，室溫下連續(xù)輸出功率為1W時工作壽命超過5000小時，這是大功率激光器的一個關(guān)鍵參數(shù)，至今未見國外報道。

在單電子晶體管和單電子存貯器及其電路的研制方面也獲得了重大進展，1994年日本NTT就研制成功溝道長度為30nm納米單電子晶體管，并在150K觀察到柵控源－漏電流振蕩；1997年美國又報道了可在室溫工作的單電子開關(guān)器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工藝技術(shù)實現(xiàn)了128Mb的單電子存貯器原型樣機的制造，這是在單電子器件在高密度存貯電路的應(yīng)用方面邁出的關(guān)鍵一步。目前，基于量子點的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)計算機，單光子源和應(yīng)用于量子計算的量子比特的構(gòu)建等方面的研究也正在進行中。

與半導體超晶格和量子點結(jié)構(gòu)的生長制備相比，高度有序的半導體量子線的制備技術(shù)難度較大。中科院半導體所半導體材料科學重點實驗室的MBE小組，在繼利用MBE技術(shù)和SK生長模式，成功地制備了高空間有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子線和量子線超晶格結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對InAs／InAlAs量子線超晶格的空間自對準（垂直或斜對準）的物理起因和生長控制進行了研究，取得了較大進展。

王中林教授領(lǐng)導的喬治亞理工大學的材料科學與工程系和化學與生物化學系的研究小組，基于無催化劑、控制生長條件的氧化物粉末的熱蒸發(fā)技術(shù)，成功地合成了諸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半導體氧化物納米帶，它們與具有圓柱對稱截面的中空納米管或納米線不同，這些原生的納米帶呈現(xiàn)出高純、結(jié)構(gòu)均勻和單晶體，幾乎無缺陷和位錯；納米線呈矩形截面，典型的寬度為20－300nm，寬厚比為5－10，長度可達數(shù)毫米。這種半導體氧化物納米帶是一個理想的材料體系，可以用來研究載流子維度受限的輸運現(xiàn)象和基于它的功能器件制造。香港城市大學李述湯教授和瑞典隆德大學固體物理系納米中心的LarsSamuelson教授領(lǐng)導的小組，分別在SiO2／Si和InAs／InP半導體量子線超晶格結(jié)構(gòu)的生長制各方面也取得了重要進展。

低維半導體結(jié)構(gòu)制備的方法很多，主要有：微結(jié)構(gòu)材料生長和精細加工工藝相結(jié)合的方法，應(yīng)變自組裝量子線、量子點材料生長技術(shù)，圖形化襯底和不同取向晶面選擇生長技術(shù)，單原子操縱和加工技術(shù)，納米結(jié)構(gòu)的輻照制備技術(shù)，及其在沸石的籠子中、納米碳管和溶液中等通過物理或化學方法制備量子點和量子線的技術(shù)等。目前發(fā)展的主要趨勢是尋找原子級無損傷加工方法和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)變自組裝可控生長技術(shù)，以求獲得大小、形狀均勻、密度可控的無缺陷納米結(jié)構(gòu)。

2.5寬帶隙半導體材料

寬帶隙半導體材主要指的是金剛石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶體等，特別是SiC、GaN和金剛石薄膜等材料，因具有高熱導率、高電子飽和漂移速度和大臨界擊穿電壓等特點，成為研制高頻大功率、耐高溫、抗輻照半導體微電子器件和電路的理想材料；在通信、汽車、航空、航天、石油開采以及國防等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。另外，III族氮化物也是很好的光電子材料，在藍、綠光發(fā)光二極管（LED）和紫、藍、綠光激光器（LD）以及紫外探測器等應(yīng)用方面也顯示了廣泛的應(yīng)用前景。隨著1993年GaN材料的P型摻雜突破，GaN基材料成為藍綠光發(fā)光材料的研究熱點。目前，GaN基藍綠光發(fā)光二極管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大輸出功率為0.5W.在微電子器件研制方面，GaN基FET的最高工作頻率（fmax）已達140GHz，fT=67GHz，跨導為260ms／mm；HEMT器件也相繼問世，發(fā)展很快。此外，256×256GaN基紫外光電焦平面陣列探測器也已研制成功。特別值得提出的是，日本Sumitomo電子工業(yè)有限公司2000年宣稱，他們采用熱力學方法已研制成功2英寸GaN單晶材料，這將有力的推動藍光激光器和GaN基電子器件的發(fā)展。另外，近年來具有反常帶隙彎曲的窄禁帶InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重視，這是因為它們在長波長光通信用高T0光源和太陽能電池等方面顯示了重要應(yīng)用前景。

以Cree公司為代表的體SiC單晶的研制已取得突破性進展，2英寸的4H和6HSiC單晶與外延片，以及3英寸的4HSiC單晶己有商品出售；以SiC為GaN基材料襯低的藍綠光LED業(yè)已上市，并參于與以藍寶石為襯低的GaN基發(fā)光器件的竟爭。其他SiC相關(guān)高溫器件的研制也取得了長足的進步。目前存在的主要問題是材料中的缺陷密度高，且價格昂貴。

II－VI族蘭綠光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美國3M公司成功地解決了II－VI族的P型摻雜難點而得到迅速發(fā)展。1991年3M公司利用MBE技術(shù)率先宣布了電注入（Zn，Cd）Se／ZnSe蘭光激光器在77K（495nm）脈沖輸出功率100mW的消息，開始了II－VI族蘭綠光半導體激光（材料）器件研制的。經(jīng)過多年的努力，目前ZnSe基II－VI族蘭綠光激光器的壽命雖已超過1000小時，但離使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速發(fā)展和應(yīng)用，使II－VI族蘭綠光材料研制步伐有所變緩。提高有源區(qū)材料的完整性，特別是要降低由非化學配比導致的點缺陷密度和進一步降低失配位錯和解決歐姆接觸等問題，仍是該材料體系走向?qū)嵱没氨仨氁鉀Q的問題。

寬帶隙半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料往往也是典型的大失配異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，所謂大失配異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料是指晶格常數(shù)、熱膨脹系數(shù)或晶體的對稱性等物理參數(shù)有較大差異的材料體系，如GaN／藍寶石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引發(fā)界面處大量位錯和缺陷的產(chǎn)生，極大地影響著微結(jié)構(gòu)材料的光電性能及其器件應(yīng)用。如何避免和消除這一負面影響，是目前材料制備中的一個迫切要解決的關(guān)鍵科學問題。這個問題的解泱，必將大大地拓寬材料的可選擇余地，開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，除SiC單晶襯低材料，GaN基藍光LED材料和器件已有商品出售外，大多數(shù)高溫半導體材料仍處在實驗室研制階段，不少影響這類材料發(fā)展的關(guān)鍵問題，如GaN襯底，ZnO單晶簿膜制備，P型摻雜和歐姆電極接觸，單晶金剛石薄膜生長與N型摻雜，II－VI族材料的退化機理等仍是制約這些材料實用化的關(guān)鍵問題，國內(nèi)外雖已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。

3光子晶體

光子晶體是一種人工微結(jié)構(gòu)材料，介電常數(shù)周期的被調(diào)制在與工作波長相比擬的尺度，來自結(jié)構(gòu)單元的散射波的多重干涉形成一個光子帶隙，與半導體材料的電子能隙相似，并可用類似于固態(tài)晶體中的能帶論來描述三維周期介電結(jié)構(gòu)中光波的傳播，相應(yīng)光子晶體光帶隙（禁帶）能量的光波模式在其中的傳播是被禁止的。如果光子晶體的周期性被破壞，那么在禁帶中也會引入所謂的“施主”和“受主”模，光子態(tài)密度隨光子晶體維度降低而量子化。如三維受限的“受主”摻雜的光子晶體有希望制成非常高Q值的單模微腔，從而為研制高質(zhì)量微腔激光器開辟新的途徑。光子晶體的制備方法主要有：聚焦離子束（FIB）結(jié)合脈沖激光蒸發(fā)方法，即先用脈沖激光蒸發(fā)制備如Ag/MnO多層膜，再用FIB注入隔離形成一維或二維平面陣列光子晶體；基于功能粒子（磁性納米顆粒Fe2O3，發(fā)光納米顆粒CdS和介電納米顆粒TiO2）和共軛高分子的自組裝方法，可形成適用于可光范圍的三維納米顆粒光子晶體；二維多空硅也可制作成一個理想的3－5μm和1.5μm光子帶隙材料等。目前，二維光子晶體制造已取得很大進展，但三維光子晶體的研究，仍是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。最近，Campbell等人提出了全息光柵光刻的方法來制造三維光子晶體，取得了進展。

4量子比特構(gòu)建與材料

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，計算機芯片集成度不斷增高，器件尺寸越來越?。╪m尺度）并最終將受到器件工作原理和工藝技術(shù)限制，而無法滿足人類對更大信息量的需求。為此，發(fā)展基于全新原理和結(jié)構(gòu)的功能強大的計算機是21世紀人類面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。1994年Shor基于量子態(tài)疊加性提出的量子并行算法并證明可輕而易舉地破譯目前廣泛使用的公開密鑰Rivest，Shamir和Adlman（RSA）體系，引起了人們的廣泛重視。

所謂量子計算機是應(yīng)用量子力學原理進行計的裝置，理論上講它比傳統(tǒng)計算機有更快的運算速度，更大信息傳遞量和更高信息安全保障，有可能超越目前計算機理想極限。實現(xiàn)量子比特構(gòu)造和量子計算機的設(shè)想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一個實現(xiàn)大規(guī)模量子計算的方案。其核心是利用硅納米電子器件中磷施主核自旋進行信息編碼，通過外加電場控制核自旋間相互作用實現(xiàn)其邏輯運算，自旋測量是由自旋極化電子電流來完成，計算機要工作在mK的低溫下。

這種量子計算機的最終實現(xiàn)依賴于與硅平面工藝兼容的硅納米電子技術(shù)的發(fā)展。除此之外，為了避免雜質(zhì)對磷核自旋的干擾，必需使用高純（無雜質(zhì)）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅單晶；減小SiO2絕緣層的無序漲落以及如何在硅里摻入規(guī)則的磷原子陣列等是實現(xiàn)量子計算的關(guān)鍵。量子態(tài)在傳輸，處理和存儲過程中可能因環(huán)境的耦合（干擾），而從量子疊加態(tài)演化成經(jīng)典的混合態(tài)，即所謂失去相干，特別是在大規(guī)模計算中能否始終保持量子態(tài)間的相干是量子計算機走向?qū)嵱没八匦杩朔碾y題。

5發(fā)展我國半導體材料的幾點建議

鑒于我國目前的工業(yè)基礎(chǔ)，國力和半導體材料的發(fā)展水平，提出以下發(fā)展建議供參考。

5.1硅單晶和外延材料硅材料作為微電子技術(shù)的主導地位

至少到本世紀中葉都不會改變，至今國內(nèi)各大集成電路制造廠家所需的硅片基本上是依賴進口。目前國內(nèi)雖已可拉制8英寸的硅單晶和小批量生產(chǎn)6英寸的硅外延片，然而都未形成穩(wěn)定的批量生產(chǎn)能力，更談不上規(guī)模生產(chǎn)。建議國家集中人力和財力，首先開展8英寸硅單晶實用化和6英寸硅外延片研究開發(fā)，在“十五”的后期，爭取做到8英寸集成電路生產(chǎn)線用硅單晶材料的國產(chǎn)化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我國應(yīng)有8～12英寸硅單晶、片材和8英寸硅外延片的規(guī)模生產(chǎn)能力；更大直徑的硅單晶、片材和外延片也應(yīng)及時布點研制。另外，硅多晶材料生產(chǎn)基地及其相配套的高純石英、氣體和化學試劑等也必需同時給以重視，只有這樣，才能逐步改觀我國微電子技術(shù)的落后局面，進入世界發(fā)達國家之林。

5.2GaAs及其有關(guān)化合物半導體單晶材料發(fā)展建議

GaAs、InP等單晶材料同國外的差距主要表現(xiàn)在拉晶和晶片加工設(shè)備落后，沒有形成生產(chǎn)能力。相信在國家各部委的統(tǒng)一組織、領(lǐng)導下，并爭取企業(yè)介入，建立我國自己的研究、開發(fā)和生產(chǎn)聯(lián)合體，取各家之長，分工協(xié)作，到2010年趕上世界先進水平是可能的。要達到上述目的，到“十五”末應(yīng)形成以4英寸單晶為主2－3噸／年的SI－GaAs和3－5噸／年摻雜GaAs、InP單晶和開盒就用晶片的生產(chǎn)能力，以滿足我國不斷發(fā)展的微電子和光電子工業(yè)的需術(shù)。到2010年，應(yīng)當實現(xiàn)4英寸GaAs生產(chǎn)線的國產(chǎn)化，并具有滿足6英寸線的供片能力。

5.3發(fā)展超晶格、量子阱和一維、零維半導體微結(jié)構(gòu)材料的建議

（1）超晶格、量子阱材料從目前我國國力和我們已有的基礎(chǔ)出發(fā)，應(yīng)以三基色（超高亮度紅、綠和藍光）材料和光通信材料為主攻方向，并兼顧新一代微電子器件和電路的需求，加強MBE和MOCVD兩個基地的建設(shè)，引進必要的適合批量生產(chǎn)的工業(yè)型MBE和MOCVD設(shè)備并著重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基藍綠光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料體系的實用化研究是當務(wù)之急，爭取在“十五”末，能滿足國內(nèi)2、3和4英寸GaAs生產(chǎn)線所需要的異質(zhì)結(jié)材料。到2010年，每年能具備至少100萬平方英寸MBE和MOCVD微電子和光電子微結(jié)構(gòu)材料的生產(chǎn)能力。達到本世紀初的國際水平。

寬帶隙高溫半導體材料如SiC，GaN基微電子材料和單晶金剛石薄膜以及ZnO等材料也應(yīng)擇優(yōu)布點，分別做好研究與開發(fā)工作。

（2）一維和零維半導體材料的發(fā)展設(shè)想。基于低維半導體微結(jié)構(gòu)材料的固態(tài)納米量子器件，目前雖然仍處在預(yù)研階段，但極其重要，極有可能觸發(fā)微電子、光電子技術(shù)新的革命。低維量子器件的制造依賴于低維結(jié)構(gòu)材料生長和納米加工技術(shù)的進步，而納米結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量又很大程度上取決于生長和制備技術(shù)的水平。因而，集中人力、物力建設(shè)我國自己的納米科學與技術(shù)研究發(fā)展中心就成為了成敗的關(guān)鍵。具體目標是，“十五”末，在半導體量子線、量子點材料制備，量子器件研制和系統(tǒng)集成等若干個重要研究方向接近當時的國際先進水平；2010年在有實用化前景的量子點激光器，量子共振隧穿器件和單電子器件及其集成等研發(fā)方面，達到國際先進水平，并在國際該領(lǐng)域占有一席之地。可以預(yù)料，它的實施必將極大地增強我國的經(jīng)濟和國防實力。

篇10

【關(guān)鍵詞】巖礦測試技術(shù) 物理學 晶體

1巖礦測試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

對于當前巖礦測試技術(shù)的研究，應(yīng)該從宏觀方面和微觀方面進行研究。從宏觀上講，作為研究人員，應(yīng)該圍繞宏觀地質(zhì)學為出發(fā)點，開辟新的研究領(lǐng)域，這有異于用傳統(tǒng)地質(zhì)學對地球進行研究。例如：在宏觀條件下改變研究對象的參照物，對比研究地球與宇宙中其他的星體，通過對比所得出的結(jié)論往往解決了很多之前困擾人類多年的問題。與此同時，開展地質(zhì)工作對于喚醒人類認知過去、當前以及未來的環(huán)境意識均起到不可估量的作用。而相對于宏觀方面來說，微觀方面所涉及的研究方向是肉眼無法仔細觀察的極其微小的世界，研究的面更廣。從本質(zhì)上看，微觀研究與宏觀研究基本上都是在研究中分析探尋、對比研究，得出遞進或者以往結(jié)論的科學結(jié)論。因此，宏觀研究與微觀研究兩者都是當前巖礦探測的研究方向。

1.1巖礦測試技術(shù)的發(fā)展歷程

我國從1970年起，巖礦測試技術(shù)就多以化學分析和經(jīng)典顯微鏡為主，現(xiàn)有的傳統(tǒng)巖礦探測方法已經(jīng)無法精確無誤地對除表層以外的深層地質(zhì)進行分析探測。因此，地質(zhì)學者紛紛轉(zhuǎn)變地質(zhì)探測方向，使得巖礦探測不再只局限于陸地，更延伸到海洋和天體這兩大新興領(lǐng)域。之后的30余年，巖礦測試技術(shù)在科學技術(shù)的推動下得到了明顯提高，為地質(zhì)工作者的工作帶來了很多便利。與此同時，探測設(shè)備也得到了不斷完善。

1.2巖礦測試技術(shù)的總體發(fā)展現(xiàn)狀

巖礦測試技術(shù)的日漸成熟，在國內(nèi)也先后組建了巖礦測試技術(shù)研究室，國家對于巖礦測試技術(shù)的標準量化研究工作給予了高度重視。在國家科研院所巖礦測試項目的大力支持下先后修訂了一系列巖礦測試技術(shù)方法標準，同時也制定了一系列重要的巖礦測試技術(shù)規(guī)范和一系列相應(yīng)的標準。這些標準、規(guī)范在巖礦測試科研和巖礦調(diào)查中發(fā)揮了舉足輕重的作用。從當前情況看，我國巖礦測試范圍總共涉及到國土面積260萬平方公里，完成的巖礦測試分析樣品已經(jīng)超過200萬件，這也突顯出我國巖礦測試技術(shù)在研究領(lǐng)域已經(jīng)獲得了較高水平的研究成果。

2巖礦測試技術(shù)的不同方法及應(yīng)用

2.1巖礦測試物理法

巖礦開采行業(yè)在不斷的發(fā)展，巖礦測試技術(shù)也在不斷的進步，測試的準確性越來越高。我國巖礦開采行業(yè)最早所采用的是物理法，主要有顯微鏡分析或化學分析法，盡管此方法比較經(jīng)典，但是在測試過程中卻顯得比較復(fù)雜。90年代后，巖礦開采行業(yè)采用的測試物理法主要有晶體物理學測試法、量子力學測試法等。通過結(jié)合同射波譜學等原理，并應(yīng)用紅外光譜、電子譜、核磁共振譜等技術(shù)，全面提高巖礦測試的準確性。測試巖礦所含元素時，需用到較多的大型儀器，這些測試技術(shù)與傳統(tǒng)測試相比來說，準確度有了明顯提高，測試的流程也變得多了。在巖礦測試的過程中，晶體具有有序的特點，晶體晶介的分布呈現(xiàn)出了特定的規(guī)律，通過分析這些規(guī)律有利于對巖礦所含的礦物成分有更多了解，并能分析出晶體離子占位、化學鍵的性質(zhì)，突破了巖礦研究事業(yè)的技術(shù)性。近幾年來，巖礦測試技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)研究中，不僅擴充了礦物巖石學科的基礎(chǔ)知識，還改善了土地性質(zhì)，從而使礦物資源也得到了充分的利用。

2.2 Mpv-3顯微光度計法

在巖礦開發(fā)中，Mpv-3顯微光度計法是一種常用的測試技術(shù)，對測試條件有一定的要求，采用這一方法可以實現(xiàn)對色度學的研究，測試出礦物所有在主波長范圍內(nèi)的顏色，并進行相色譜測試，在此基礎(chǔ)上分析出礦物質(zhì)所含有機成分。

2.2.1電子顯微鏡法

此方法作為新型巖礦測試技術(shù)，與傳統(tǒng)的顯微鏡測試有著較大的區(qū)別。這項技術(shù)自應(yīng)用以來發(fā)展最快，并且礦物測試過程中能細致的觀察到礦物微區(qū)的結(jié)構(gòu)以及形貌，能為地質(zhì)研究提供重要信息。但是，電子顯微鏡作為一種新型的設(shè)備，盡管它能提高礦物觀察的真實性，但是卻在圖像處理方面存在著較大的缺陷，圖像處理時甚至會出現(xiàn)原子層疊加現(xiàn)象。而日本研發(fā)的高新顯微鏡可以分辨原子層，并具有透射效果，能在測試中清晰的看到原子?？傊?，電子顯微鏡在礦石領(lǐng)域、生物領(lǐng)域、化學領(lǐng)域都有著良好的應(yīng)用前景，對巖礦測試有著重要的意義。

2.2.2分子光譜法

分子光譜法在巖石測試中應(yīng)用比較多，也是普及速度較快的，同時應(yīng)用的范圍較廣，效果較好。我們可以將分子光譜法分為多種類型，應(yīng)用的頻率最高的為紅外光譜，利用紅外分光光度計來代替紅外光譜儀。因此，具有較高的靈活性。分子光譜法分析的速率比較高，最快可以達到0.05 s，在整個分析過程中，分辨率與頻率范圍內(nèi)的數(shù)值相同。所以，用分子光譜法可以提高巖礦測試的準確性，有利于巖礦行業(yè)的更好發(fā)展。

2.2.3 X射線法？

四圓單晶x射線衍射儀的問世是近10年來的最大進展。現(xiàn)今已經(jīng)不再使用單晶x射線照相法，因為該法往往需要幾個月來分析一個單晶結(jié)構(gòu)，但配有旋進照相機的四圓x射線衍射儀則只需要一周甚至更短的時間，且通過照片可以直接讀出精度很高的晶胞參數(shù)數(shù)據(jù)。正是這一優(yōu)勢，才使得很多礦物學家更加青睞該法，使其得到廣泛的應(yīng)用。如：在巖組分析、粒度分析、多重峰的解釋等方面，均實現(xiàn)了計算機聯(lián)網(wǎng)的拓寬使用，這在當前的巖礦測試中是不可忽視的。

3結(jié)語

綜上所述，巖礦測試技術(shù)越來越多，也越來越先進，進而保證了測試的準確性。目前，巖礦測試技術(shù)在多個領(lǐng)域都發(fā)揮出了重要作用，確保了測試的整體效果。

參考文獻：

[1]張小敏，姚福存.探討巖礦測試技術(shù)狀況分析及解決辦法[J].科技創(chuàng)新導報，2015年04期.