物理学研究与微电子科学技术的发展

回顾了微电子学的诞生和微电子技术的发展历史，展望了微电子技术未来的发展趋势。在微电子技术延生和发展中具有一些里程碑式的发明，如晶体管、集成电路、集成电路平面工艺、MOS器件、微处理器、光刻技术、铜互连工艺的发明等，其中物理学研究和突破起子关键的基础作用。在社会需求、物理学研究和技术进步的推动下，微电子技术一直并将继续以特征尺寸缩小、集成度提高的模式，按摩尔定律预测的指数增长率发展。微电子技术的发展，不仅为物理学的研究提供了崭新的技术基础，而且为物理学研究展现了更为广阔的空间。但随着器件特征尺寸逐渐缩小并逼近期物理极限，微电子技术的发展将受到来自于材料、工艺和物理基础等方面的挑战，并呈现出多维发展的趋势，这些挑战涉及了微电子学与物理学的共同理论基础，需要二者互相锲合，期待新的突破。     

21世纪物理学的成就

20世纪以来，由于物理学理论的重大突破，诞生了相对论和量子论推动了以原子能、激光、通信、计算机、微电子、新型材料、基因工程、纳米技术、航天技术等为代表的现代科学技术迅猛发展，从而使物理学成为当代工程技术的重大支柱．物理知识和研究方法已渗透到各学科，成为许多新兴学科、交叉学科和高新技术产业的重要基础．进入21世纪各国都非常重视物理学的发展，取得了一系列的成果．主要表现在以下几个方面．     

物理学研究与微电子科学技术的发展

回顾了微电子学的诞生和微电子技术的发展历史,展望了微电子技术未来的发展趋势.在微电子技术诞生和发展过程中具有一些里程碑式的发明,如晶体管、集成电路、集成电路平面工艺、MOS器件、微处理器、光刻技术、铜互连工艺的发明等,其中物理学研究和突破起了关键的基础作用.在社会需求、物理学研究和技术进步的推动下,微电子技术一直并将继续以特征尺寸缩小、集成度提高的模式,按摩尔定律预测的指数增长率发展.微电子技术的发展,不仅为物理学的研究提供了崭新的技术基础,而且为物理学研究展现了更为广阔的空间.但随着器件特征尺寸逐渐缩小并逼近其物理极限,微电子技术的发展将受到来自于材料、工艺和物理基础等方面的挑战,并呈现出多维发展的趋势,这些挑战涉及了微电子学与物理学的共同理论基础,需要二者互相锲合,期待新的突破.     

中专物理应加强现代科技知识的教学

物理学是现代科学的基础，现代科学技术的飞速发展又极大地丰富了物理学的内容，在中专物理教学中，应适当加强现代科学技术基础知识的教学，使物理课程更好地为专业培养目标服务．１现代科学技术知识的教学是中专物理教学内容的丰富和发展现代科学技术的巨大进步，极大地...     

黑暗中的光华--中世纪的物理学

了解物理学发展的人不会不知道16、17世纪的那场科学革命，因为对近代物理学而言，那是标志性的开端．然而，可能很少有人知道，在科学革命之前的中世纪时期，物理学的发展也全然不是人们印象中的那般黑暗．事实上，在这一历史时期获得的许多独创性理论，为哥白尼(Copernicus)和伽利略(Galileo Galilei)的工作提供了不可或缺的理论基础，人们甚至可以在中世纪经院科学中找寻到伽利略研究中某些重要理论的影子．     

大学物理实验课程的建设思想与教学实践

物理学在人的科学素质培养中具有重要的地位，物理实验课程曾经为培养20世纪的优秀人才做出了卓越的贡献．实验为物理学的基础，它反映了理工科实验的共性和普遍性问题．20世纪中叶以来，以计算机信息科学技术、生命科学、空间科学、材料科学等为代表的新的科学技术革命，极大地加速了科学技术的发展和各学科之间的相互交叉和渗透，新的综合化趋势已成为科学发展的主流．因此，高等教育人才培养的思路必然要适应这些变化；课程体系，教学内容和教学方法、手段必     

对《磁带中的物理》一文的一点商榷

新一轮课程改革提出了一些新的理念，提倡“科学探究”，提倡“STS”，要求教师在教学中开发新的教学资源．于是一些身边常见的现象、一些生活中的现代技术问题进入了课堂，成了探究实例，使教学变得生动而有趣，更重要的是使学生从中受到了科学思想和科学方法的熏陶，既学得了知识，又提高了能力，培养了科学价值观．物理学是现代技术的基础，但是物理并不是技术，技术也不就是物理．物理学讨论的是一定条件下物质运动规律，技术成果则是实际问题，往往涉及到物理学和技术的多个领域的知识，因而决不能不作实际调查分析，就把比较复杂的技术成果，看作一个单一的物理问题加以解释．本刊2007年第1期发表的短文《磁带中的物理》正是上述教学改革探索的一个实例．有些老师对此提出了不同看法，现发表三篇，供参考．[编者按]     

物理学与高机关报技术产业

20 0 0年 12月 ,在德国柏林举办的第三届世界物理学大会的决议[1] 中非常精辟地指出 :“物理学是其他科学和绝大部分技术发展的直接的或不可缺少的基础 ,物理学曾经是、现在是、将来也是全球技术和经济发展的主要驱动力 .”该决议并指出 ,2 1世纪是一些非常重要的研究领域 ,包括新能源、新材料、信息技术、交通运输、健康和环境等 ,这些领域中的科学成果和技术的进步将与物理学中完善的知识基础密切相关 .2 0世纪后半叶 ,一场起源于物理学进展的新技术革命 ,席卷了整个科技界和工业界 .在这场巨大而深刻的革命中 ,以微电子和光电子为发展方…     

主编的话 --祝愿新世纪的物理学更加辉煌

当这一期《物理》到达读者手中时,我们已跨越了世纪门槛,迈入了新的纪元．过去的一百年,物理学经历了深刻的革命．量子力学的出现,将物理学放置在全新的基石上,标志着现代物理学的诞生;狭义相对论和广义相对论以其深邃的思考,美丽严谨的形式震憾着物理学家的心灵,并导致大爆炸宇宙模型的出现;粒子物理标准模型的建立将物理学带入物质世界更深的层次;正在形成的复杂性物理有可能对一些最基本的问题作出新的回答．物理学的发展生机勃勃,令人目不暇接,尽管我们无法预料物理学还将发生什么新的变革,但物质及其运动在每个层次上的不…     

物理学和理论物理

值此庆祝世界物理年之际，请允许我谈谈我对物理学和理论物理的理解．2004年6月10日联合国全体会议作出决议将2005年定为“世界物理年”．决议指出：“物理学是认识自然界的基础，物理学是当今众多技术发展的基石，物理教育为培养人的发展提供了必要的科学基础；并指出爱因斯坦在1905年的几项重要发现奠定了现代物理学的基础，它高度评价物理学在认识世界和改造世界以及提高人的科学素质等方面的基础作用．”     

物理学对微电子高新技术的推动作用

描述了物理学对微电子高新技术的推动作用,无论是从本世纪晶体管的发明到计算机的日新月异发展,或者从下个世纪的新结构半导体器件到计算机的全新变革,都充分说明了物理学的重要作用。     

面向产业需求的21世纪微电子技术的发展(上)

微电子产业是国民经济与国防建设的战略性基础产业．对此，我国经历了发展时期的奋斗，现正处于微电子产业迅速崛起的前夕，预计经过10—15年左右时间的努力，将把我国建设成为微电子产业和科学技术的强国．文章着重介绍了21世纪微电子产业的发展需求，面向这个需求，讨论了21世纪微电子科学技术的主要发展方向．认为：一方面，特征尺寸将继续等比例缩小(scaling down)，包括新结构、新工艺、新材料的器件设计与制备技术以及光刻技术、互连技术将迅速发展；基于特征尺寸继续等比例缩小，系统芯片(SOC)将取代目前的集成电路(IC)最终成为主流产品；另一方面，纳电子学也将得到突破性进展，量子器件、分子电子器件等的相关研究日益活跃，期望最终达到可集成的目标；此外，微电子技术与其他领域相结合诞生出的新的技术增长点和新的学科——微机电系统(MEMS)技术等也将继续快速发展．文章阐述了相关发展方向存在的挑战和可能的解决方案，对可能进一步开展的具有重要学术意义和应用价值的研究工作进行了探讨．     

微电子实验教学改革探索

介绍了微电子学专业的历史、现状和专业实验现状,详细阐述了微电子学专业实验体系的建立和内容。     

我国低温等离子体研究进展(Ⅰ)

低温等离子体物理与技术的研究在国内受到了越来越多的重视．在等离子体中发现的一些有趣的物理现象，如磁场重联、尘埃等离子体等，使人们对等离子体物理的研究掀起了新的热潮．在应用方面，几乎所有理工类实验室都有涉及低温等离子体技术的实验装置，这使得在我国低温等离子体应用方面的研究非常普及，包括微电子工业中的等离子体工艺，各种坚硬、耐腐蚀、耐摩擦材料的制备，纳米材料的制备，聚合物以及生物材料的表面改性，等等．随着低温等离子体技术的发展，低温等离子体的诊断技术也随之发展起来．文章简要地介绍了近几年来低温等离子体研究在我国的发展，介绍了一些有关低温等离子体的热点研究课题．     

基于注意力曲线的近代物理专题智慧课堂的设计

近代物理专题作为基础通识必修课程大学物理的延续课程,担当着帮助学生了解近代物理学的发展概貌、提高大学生的科学素养的教学目标.文章工作以固体物理基础与硅信息时代专题为例,结合注意力曲线特点,使用混合式教学方法和手段,理论与应用相结合,进行了固体物理基础和硅材料应用的智慧课堂设计.经多次教学实践,取得了良好的教学效果.     

A Combined Phase Type Optical Element for Realizing Multiple Images

In this paper we introduce a new phase type combined optical element. The element is combined with Dammann grating and Fresnel zone plate in the same substrate by microelectronics technique, hence it has splitting functions of the Dammann grating and self-focusing function of the Fresnel plate. It can produce uniform multiple images by itself. We experimentally designed and fabricated an 9x9 multiple image element, and results show that the element can realize the multiple images we require and the intensity of each image is the same. Relative error is less than 5%.     

半导体异质结及其在光电子学中的应用

瑞典皇家科学院2000年10月10日宣布,将2000年度诺贝尔物理奖授予三位科学家,他们是俄罗斯科学院圣彼得堡约飞技术物理研究所的Zh.I.Alferov、美国加利福尼亚大学的Herbert Kroemer和美国德克萨斯仪器公司的JackS.Kilby,以表彰他们为现代信息技术,特别是他们发明的高速晶体管、激光二极管和集成电路(芯片)所作出的奠基性贡献.Kilby由于发明并发展了集成电路技术而获奖,通过这项发明,微电子学成为所有现代技术的基础.Kilby的获奖成果已有另文(见2001年第3期《物理》)评述.Alferov和Kroemer则是由于他们在半导体异质结及其在电子和光电子学中的应用方面的突出贡献而获奖.该文仅就这两位诺贝尔物理奖得主在异质结及其在光电子中的应用方面的贡献进行评述.     

Review of cavity optomechanical cooling

Quantum manipulation of macroscopic mechanical systems is of great interest in both fundamental physics and ap- plications ranging from high-precision metrology to quantum information processing. For these purposes, a crucial step is to cool the mechanical system to its quantum ground state. In this review, we focus on the cavity optomechanical cooling, which exploits the cavity enhanced interaction between optical field and mechanical motion to reduce the thermal noise. Recent remarkable theoretical and experimental efforts in this field have taken a major step forward in preparing the mo- tional quantum ground state of mesoscopic mechanical systems. This review first describes the quantum theory of cavity optomechanical cooling, including quantum noise approach and covariance approach; then, the up-to-date experimental progresses are introduced. Finally, new cooling approaches are discussed along the directions of cooling in the strong coupling regime and cooling beyond the resolved sideband limit.     

Nonlinear physics and modern technology

Typical systems considered in nonlinear physics are complex dynamics systems in which matter and energy fluxes are accompanied by and controlled by information fluxes. In this paper, we compare two types of complex partially controllable systems: on the one hand, a modern physics laboratory in which processes are investigated in solids (dielectrics, semiconductors, metals, and structures) exposed to high-power pulsed fluxes of photons and massive particles; and on the other hand, an industrial shop using modern technology for applying anticorrosion and protective electrically insulating and chemically resistant coatings on steel pipes for thermal pipelines. The systems to be compared (the physics laboratory and the shop) have much in common from the standpoint of nonlinear physics. This allows us to investigate and optimize the structure of modern production processes and the corresponding production equipment (production lines) by methods of nonlinear physics, and also to show how important it is for students (who will be production equipment designers and process engineers) to spend considerable time doing practical work in a modern experimental physics laboratory. Tomsk Polytechnical University, Tomskénergo OAO [Open Joint-Stock Company]. Institute of Power Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences. Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 11, pp. 104–115, November, 1997.