开元体育聚焦：半导体物理学进展

　　开元体育聚焦：半导体物理学进展半导体科学技术是事关提升国家竞争力的核心技术，几乎无处不在地发挥着其重要的作用。追溯历史，半导体科学技术之所以能成为当代如此重要的技术，正是20世纪四五十年代以来，国际上一些有远见卓识的科学家、企业家重视开展半导体物理研究的结果。以晶体管、集成电路和半导体激光器为代表的半导体科学技术引发了信息开元体育网址、通信和计算等领域的一场。同时，半导体物理研究也促进了整个凝聚态物理的大发展。

　　20世纪80年代以来，凝聚态物理研究在诸多方面取得了十分出色的研究成果。例如，整数、分数霍尔效应及后来的自旋霍尔效应、量子反常霍尔效应等的发现，拓扑绝缘体、马约拉纳费米子、外尔费米子等的发现。这些发现反映了科学家对固体中的新奇量子效应和元激发的新奇量子属性有了更为透彻的认识。半导体物理作为凝聚态物理的一个重要的分支学科，不仅参与了发现上述重要物理现象的过程，而且，事实上所发现的新奇量子效应和元激发的载体大多数本身就是半导体。然而，与凝聚态物理其他分支学科相比，半导体物理研究除了要有对新物理现象的探索外，还要有如何将所发现的新现象、新原理转化成新功能材料和器件的追求。事实上，关于这方面的探索研究是提升原始创新能力的关键。

　　我国半导体科学技术事业始于20世纪50年代。从1956年4月起，科学规划委员会陆续集中600多位科学家和工程技术专家，制定了《1956—1967年科学技术发展远景规划纲要》，提出了《发展计算技术、半导体技术、无线电电子学、自动学和远距离操纵技术的紧急措施方案》。同时，高等教育部决定将北京大学、复旦大学、学、厦门大学和东北人民大学（后来的吉林大学）有关专业的教师和学生集中到北京大学物理系，成立了中国第一个五校联合专门化班，由北京大学黄昆教授、复旦大学谢希德教授分别任主任和副主任，教授半导体物理课，开启了我国半导体物理的教学工作。同期间，他们合作撰写了我国第一部半导体物理学专著——《半导体物理学》，于1958年8月第一次正式出版，其后再版6次，到2012年6月被纳入“半导体科学与技术丛书”之一第七次再版。后来，为了适应半导体物理学自身的发展和教学授课的需要，北京大学叶良修教授于1983年11月出版了《半导体物理学》，该书多次再版，增添和细化了学科的教学内容。

　　20世纪七八十年代，随着互补金属氧化物半导体（CMOS）微电子集成芯片和半导体激光器的问世，我国半导体事业也进入了快速发展期，开拓了不少新的领域，如光电子等。作为半导体科学技术创新源泉的半导体物理，本应得到更多的重视，但遗憾的是现实并非如此。我国固体物理学、半导体物理学的创始人黄昆先生1977年到中国科学院半导体研究所任所长以后不久就发现当时存在的这种不正常现象。他在1990年的回忆中就谈道：“在我国的一个很长时期内，形成了越有重要应用的学科，越是撇开基础研究不搞的不正常局面……”长期以来，这种现象造成了我国半导体科学技术缺乏原创动力。黄昆先生所指出的情况至今虽有所改善，但是依然存在。彻底扭转这种局面需要真正重视半导体物理的基础研究开元体育网址，同时要求从事半导体物理的研究队伍和从事半导体材料与器件的研究队伍在相互交叉的过程中形成合力，才有希望大幅度提升我国半导体科学技术的原始创新能力。

　　2014年2月8日，中国科学院数学物理学部会十五届六次会议将“半导体物理”作为中国学科发展战略咨询项目上报中国科学院学部学术与出版工作委员会。2014年5月20日，经国家自然科学基金委员会-中国科学院学科发展战略研究工作联合领导小组审议通过立项，同年9月1日咨询项目正式启动。为期两年的学科发展战略研讨项目无疑是一项十分艰巨而又有重要意义的工作。为了确保半导体物理学科发展战略研讨的顺利进行，成立了由甘子钊、沈学础、陶瑞宝、于渌、朱邦芬、李树深、夏建白、高鸿钧等院士和郑厚植、常凯组成的顾问专家组，于2014年10月23日和24日在北京西郊宾馆召开了项目组全体人员正式会议开元体育网址。会上由郑厚植院士介绍半导体物理进展战略规划立项背景及过程，并确定了如下原则：第一，半导体物理是没有国界的，要遵循学科在国际范围内的发展原貌，真实反映学科进展；第二，此次战略研究与今后的立项没有直接关联；第三，我们要从全局出发，积极研讨，以高度的责任感来建议优先支持方向。

　　近30年来，无论是半导体物理学科发展的广度还是深度均超越了我们研究人员现有的认知。如果立足我们现有认知和研究工作去思考发展战略，很担心会出现“一叶障目”“王婆卖瓜”的错误导向。因此，我们一致认为发展战略研讨的要点首先是全面、充分地把握近30年来半导体物理学出现的新概念、新前沿、新突破以及它们可能引发的新机遇。

　　为此，我们提出了如下撰稿思路。第一，以传统半导体物理学科规划为框架；第二，以重要热点文章作为重要进展的源泉；第三，以国际半导体物理大会（ICPS）作为重要进展的风向标。这次战略研究是要介绍半导体物理在30年内的重要进展，要把握住所有涌现出的重要新概念、新理论，不回避半导体物理与其他凝聚态物理分支的交叉，但要在阐述重要学科交叉处展现半导体物理经久不息的生命力。同时，虽然我们不涉及半导体材料、器件学科的传统内容，但在介绍半导体新物理概念时会涉及新材料和新原理器件。

　　尽管如此，我们仍认为学科发展的战略决策不应由少数人来做选择和决策，我们所希望的是我国从事半导体物理的广大研究人员能从我们的战略研究报告中得到启示，寻找到他们的创新思路。

　　本文摘编自《中国学科发展战略：半导体物理学进展》前言，作者为中国科学院院士郑厚植，标题和内容有调整，识别图中二维码或点击下面“阅读原文”可立即购书。也欢迎广大科研工作者投稿，聊聊你们的所见所闻、所感所思，投稿邮箱：