第36章 华国科学家们智慧的闪光（求月票！）(5/6)

  晶体管于1947年由贝尔实验室发明，1950年代进入实用化阶段。

    TRADIC计算机使用了约700个晶体管。

    1958年，德州仪器和仙童半导体的分别发明了集成电路，将多个晶体管集成到单一芯片上。

    但哪怕是仙童的创始人罗伯特，他也只觉得未来能够集成数千个晶体管顶天了。

    无论如何都想不到能集成到纳米级。

    更别说此时华国对晶体管的认识还仅仅停留在不稳定的毫米级。

    “咳咳，抱歉，我说两句。”谢希德举手道：“我认为我们不能浪费时间，要勇于做出判断，咳咳。”

    谢希德是麻省理工学院的博士，也是复旦第一位女校长，常年从事表面物理和半导体物理的理论研究，56年被借调到燕京大学参与筹建半导体专业组的工作，58年的时候又回到申海。

    她比燕京的专家们到的还要更早一点，在身体不适的情况下还是选择举家来攀枝花工作。

    她说：“从理论的角度，它应该就是晶体管。

    基于量子力学，硅的禁带宽度是1.12 eV和晶格常数是0.543nm，这二者已经被精确测定了。

    晶体管的核心是PN结，通过掺杂控制电子和空穴的运动。

    PN结的数学模型，描述了载流子扩散和漂移。而固体物理研究表明，材料的物理性质可能随尺寸减小而改变。

    薄膜和微粒的研究已涉及微米级效应。海森堡测不准原理和波粒二象性表明，电子在微小尺度下表现出波动性，具体到纳米级会出现量子隧穿效应。

    也就是硅晶体的晶格常数约为0.543纳米，原子间距在0.2-0.3纳米之间。理论上，晶体管的最小尺寸可能接近几个晶格单位，也就是纳米级。

    一个10纳米的结构能够包含18-20个硅原子。

    而载流子运动，电子和空穴的平均自由程在硅中约为10-100纳米。

    若晶体管尺寸缩小至此范围，载流子仍可有效传输信号，理论上支持纳米级运行。

    PN结的耗尽区宽度会随掺杂浓度增加而减小。固体物理表明，通过高掺杂和强电场，耗尽区可缩小至纳米级