幸运的发明


人类的幸福生活某种程度上依赖于自己的发明创造。总结一下这些发明创造,发现人类还真是够幸运的。

1.硅和二氧化硅

半导体材料中,硅的性能并不是最好的。比如它是间接带隙,发光效率较低。但是它的氧化物二氧化硅却是绝佳的绝缘材料,硅和二氧化硅构成绝配,保证了集成电路的发展,真是如有神助。

2.pn结

如果说硅是上帝恩赐给人类的半导体材料的话,pn结则是上帝恩赐给人类的重要的半导体器件。说是恩赐的,是因为它的制作太容易,在硅片上用金属利器划一道线即可形成。当年贝尔实验室的工作人员也是偶尔发现的这个pn结效应。但是,如果不是布拉坦慧眼,看破上帝的戏法,从原理上予以了解释,这个效应也不会迅速取得应用。这正是:成功永远召唤有准备的人。

3.集成电路

在同一种材料上比如硅片上同时制作电阻、电容、二极管和三极管等电子元件。二极管和三极管尤可,电阻这样的元件肯定性能要打折扣。但是,作为整体电路的IC的整体性能却显著提高了。这叫做“组合效应”。从思想上讲,是打破了材料专属专用的常规。

4.掺金效应

半导体材料中掺金可极大地提高器件的开关速度。但金的成本太贵,造成人们经济上的损失,限制了人们的使用。真是有所得必有所失,辩证法无处不在!

5. 宽带半导体

氮化镓、氧化锌等宽禁带半导体,由于其禁带宽度特别适合,成为制作蓝光LED的不二选择。可惜的是,它们天生n型,很难掺杂成p型,使得pn结制造成了大问题。这个问题困扰了人们半个多世纪。真是好事多磨!

6. 应变超晶格

晶格失配的硅和锗在形成异质结时竟然能依靠应变自己调整晶格常数,生成性能极佳的异质结。真是出人意料!

7. 有机半导体

塑料能导电?这也是出乎意料的发现。但白川英树确实发现,聚乙炔经掺杂后导电性能超过了铜。这一发现开辟了有机半导体研究的新领域。真是不怕做不到,就怕想不到。

以上发明创造的总结主要集中在半导体领域,其实其他科学领域的例子也比比皆是。

8. 高温超导

1986年发现的高温超导材料竟然是在陶瓷中寻得的。在导电性能极差的陶瓷中寻找超级导电的超导材料,是不是有点异想天开?即使算不上异想天开,总算得上另辟蹊径吧!这个发现与有机半导体的发现异曲同工。

9.钢筋混凝土

钢和混凝土的膨胀系数几乎相同,是理想的建筑材料。完全不同的两类材料竟然有如此密切的关系。真是上帝的恩赐!

10.铜矿和炭火

炭火的温度恰好能溶解铜矿,促成了青铜时代。人类真够幸运的!

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