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半导体材料在军事科技中的应用


半导体材料在军事科技中的应用
徐 浩 110603158( 11 级 自 动 化 ) 这学期通过选修课《半导体材料与现代科技》的学习,让我对半导体有 了更深的了解。在专业课中我对半导体二极管等有了初步了解,而选修课让 我对半导体材料的历史,在科技与生活中的应用等有实际的了解,感觉半导 体材料与现代生活密不可分。而半导体发展也对军事科技的发展也有重要作 用。 从半导体在军

事中应用历史看:从 1907 年到 1927 年,美国的物理学家 研制成功晶体整流器、硒整流器和氧化亚铜整流器。1931 年,兰治和伯格曼 研制成功硒光伏电池。1932 年,德国先后研制成功硫化铅、硒化铅和碲化铅 等半导体红外探测器,在二战中用于侦探飞机和船舰。二战时盟军在半导体 方面的研究也取得了很大成效,英国就利用红外探测器多次侦探到了德国的 飞机。可以看出半导体在军事中应用已久,并且半导体技术优胜的国家往往 有着非常大的优势。 前苏联曾经在半导体领域遥遥领先,曾经是世界电子技术的先导。根据 前苏联的说法,无线电是波波夫发明的,而不是西方所说的马可尼。苏联七 十多年的历史中,其电子技术虽不是世界领先,也不比西方水平落后多少, 至少比后来居上的亚洲四小龙领先过很多。到二战时,苏联的收音机已经很 普及。50 年代后发展起来的人造卫星、远程导弹、载人飞船和太空站都要借 助电子技术的支撑。苏联在 1968 年就开始研制相控阵雷达,七十年代投入 使用。1971 年推出的苏-24 战机已经配备了数字计算机,但是由于政策等 方面的原因,后来其研究成果迟迟不能应用到军事领域中,导致没有强大国 防其后才在与美国的冷战之中节节败退,最终在冷战中解体,由此可以看出 半导体在军事领域的发展是关系到国家兴亡的关键。

到了新世纪,半导体的发展与光学器件之间有了密切的关系,现代军用 光学技术是以光学和光电子学为基础,与精密机械、电子和计算机等技术相 结合而形成的一门新兴的综合技术,是现代军事技术的组成部分。军用光学 技术的发展,不仅为军队建设提供了现代化的武器装备和技术手段,增强了 国防实力,同时还推动了信息技术、精密加工、 新材料等新兴技术和新兴 产业的发展, 促进了科学技术和国民经济总体水平的提高, 增强了综合国力。

军用光学技术通常按工作原理和技术发展分为:光学仪器、微光夜视技术、 红外技术、激光技术和光电综合应用技术等几大类,与半导体的结合在军事 领域中最知名的就是以激光制导炸弹为代表的激光制导武器。所谓激光制 导,就是以激光为信息载体,把导弹、炮弹或炸弹引向目标而实施精确打击 的先进技术。精准,是激光制导武器的鲜明特点,由于激光的单色性好,光 束的发散角小,敌方很难对制导系统实施有效干扰,因而使它具有了其他制 导方式无法匹敌的优势。所以,当激光制导武器攻击固定或活动目标时,就 像长了眼睛一样,精度一般在 1 米以内,命中率极高。激光制导武器甚至还 可以从通气孔进入,炸毁地下目标,令对方防不胜防。而激光制导与红外、 雷达、GPS 等实现复合制导,则更有利于提高制导精度和应付各种复杂的战 场环境,从而发挥全天候作战的优势。 我们中国虽然是军事大国,但由于我国在第三代半导体材料相关研 究领域起步较晚,目前在材料的自主制备上仍面临难关。同时,我国对基础 的材料问题关注度不够;一旦投入与支持的力度不够,相关人才便很难被吸 引,人才队伍建设的问题也将逐渐成为发展瓶颈。王晓亮告诉记者,我国目 前在第三代半导体材料的自主制备上仍面临难关。

湖南大学应用物理系副教授曾健平撰文指出,目前我国对 SiC 晶元的制 备尚为空缺,实验的材料多来自于美国,新材料的制备需要新的生产线及新 的工艺,而当前的情况是,我国的大多数设备都靠国外进口。MOCVD 系统是 LED 外延片、微波功率的异质结构材料生产的必需设备,随着化合物半导体 器件市场的不断扩大,MOCVD 系统的需求量不断增长,而我国几乎全部依赖 进口。据了解,国际上主要的 MOCVD 设备供应商——德国 AIXTRON 公司和美 国 VEECO 公司——对单台 MOCVD 设备的报价达2000万元人民币,而我国2012 年即购入数十台,费用令人咋舌。即便如此,类似 MOCVD 系统这样的关键的 设备,涉及国防科技,即使依靠进口也难以获得最优性能。据悉,自上世纪 80年代以来,我国 MOCVD 设备国产化之路并非顺风顺水,至今我国 MOCVD 设 备还停留在工程样机阶段,目前仅用于科研,尚无能够提供用于成熟工业化 生产的 MOCVD 设备的厂家。“材料本身的显示度不大,人们对材料的关注容 易被弱化。”材料制备方面欠账的原因之一,是材料没有受到应有的重视。 像这样的例子还有很多,半导体材料在军事科技中的地位非常重要,所 以发展半导体材料领域是非常需要的。我们只有期望在政策的优越和学术界 的科研进取,让我国的半导体材料发展不再受制于他国。


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