





什么原因造成了摩尔定律的危机?谁来拯救它?电子技术背后有哪些物理理论?相关的物理学家们当前在研究些什么热门课题?他们的研究成果能延续摩尔定律吗?电子在半导体中是怎样舞蹈的?此书将带你走近与此有关的物理及工程领域,从回顾半导体以及电的历史开始,到三只脚的魔术师—晶体管的发明;从原子模型的历史演化,到热门的自旋电子学研究,一直到目前的纳米技术以及凝聚态中的前沿进展,诸如量子霍尔效应、拓扑绝缘体,等等。
张天蓉,女,科普作家。美国德州奥斯汀大学理论物理博士,现住美国芝加哥。研究课题包括广义相对论、黑洞辐射、费曼路径积分、毫微微秒激光、激光探测晶体性质、高频及微波通讯EDA集成电路软件等。发表专业论文三十余篇。2008年出版科普小说《新东方夜谭》;2010年11月出版悬疑小说《美国房客》。2012年开始,在科学网发表一系列科普博文,其文风深入浅出,趣味盎然,亦保持科学的严谨性,深得读者喜爱。是第六版《十万个为什么》物理卷参编者之一。2013年出版科普读物:《蝴蝶效应之谜:走近分形与混沌》和《世纪幽灵:走近量子纠缠》。
前言 每个人都知道,今天的世界和50年前是完全不一样的。这不同主要表现在哪里呢?如果用两个字来概括这50年中的差异,恐怕大多数人会说出“信息”这两个字。的确如此,今天的世界中,有恢宏无际的网络、漫天飞舞的电磁波,里面有多到要爆炸的信息,它们充满了世界的每个角落,随时可闻、无处不在。50年前有关通信的诸多梦想,如今都已成为现实。这一切可以用一句话来概括:人类迈入了信息社会。然而,是什么在支撑着这个信息社会呢?毋庸置疑,是近年来蓬勃发展、如日中天的各种高科技技术。其中包括各类计算机技术、软件、网络、通信、信息、人工智能、云计算……不胜枚举。而在这些形形色色、五花八门的技术后面,又有一个最基础和最重要的,那就是集成电路技术。 55年前,第一个半导体集成电路问世,由此为半导体产业带来了革命性的变化,也从而加快了各类技术的发展进程。1965年,与集成电路发明人之一罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)一起创办英特尔公司的戈登·摩尔(Gordon Moore),提出了著名的摩尔定律。他预言:集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,而集成电路的性能(计算能力)也将提升一倍。 几十年来,集成电路的演进似乎的确遵循着摩尔预言的这种指数规律。但是,仅仅依靠工程技术的演化,不可能将这种发展速度永远继续下去。近年来,摩尔定律面临挑战、遭遇瓶颈,集成电路在进一步发展的道路上,碰到了难以解决的问题。 集成电路的基础材料是半导体,其工作机制是默默隐藏于它背后、鲜有人知的物理原理。换言之,是基于量子理论建立起来的固体物理理论,赋予了集成电路技术“体积不断缩小、速度不断加快”的...
Who will save
Moore’s law?
1点石成金 / /
1.1法拉第初识半导体 / /
1.2敏感的公主们 / /
1.3猫胡子侦测器 / /
1.4闪电大师特斯拉 / /
1.5点石成金 / /
2特立独行的电子 / /
2.1原子模型的历史变迁 / /
2.2能带论——为电子造房子 / /
2.3倒格子空间 / /
2.4布洛赫波和布里渊区 / /
2.5电子如何分房入住 / /
2.6接触产生奇迹 / /
2.7三条腿的魔术师 / / 3电子的自旋舞 / /
3.1巨磁电阻效应 / /
3.2自旋登上舞台 / /
3.3自旋电子学 / /
3.4与磁共舞 / /
3.5自旋转移力矩 / /
3.6几种简单自旋器件 / / 4霍尔圆舞曲 / /
4.1朗道的故事 / /
4.2物质的千姿百“相” / /
4.3霍尔效应大家族 / /
4.4量子霍尔效应 / /
4.5洗澡水中的小孩 / /
4.6拓扑绝缘体 / / 目录电子,电子!谁来拯救摩尔定律?
Who will save Moore’s law?
附录 / /
附录A:经典粒子、玻色子、费米子及其统计规律 / /
附录B:布拉菲晶格、布拉格衍射、布洛赫波、布里渊区 / /
附录C:周期势场中的能带 / /
附录D:电磁势和规范变换 / /
附录E:拓扑知识简介 / /
附录F:纤维丛和陈类 / /
参考文献 / /