Alan Wilson，1931年，出版“半导体电子理论”，Alan Wilson用量子力学解释基本的半导体特性。七年后，Boris Davydov(苏联)，Nevill Mott(英国),和Walter Schottky(德国)独立解释了整流特性。
(Sir) Alan Herries Wilson (1906-1976) was a British physicist on a fellowship in the same Zurich laboratory as Bloch when, in 1930, he recognized the difference between conductors and insulators; conductors have only partially-filled upper energy bands so that electrons in this band can acquire kinetic energy; the upper energy band is filled in an insulator. In a semiconductor, the presence of impurities contribute electrons to the empty upper energy band.
打破半导体发展僵局编辑本段回目录
量子物理是近代集成电路科技的启蒙知识，在 1920 年到 1930 之间,虽然氧化铜已经被用在整流器上,然而它的半导性质仍然十分神秘,解开半导作用的原理成为量子理论领域内一个相当有趣的问题, 英国理论物理学家威尔逊(Alan Wilson) 在偶然的机会下顿悟到半导体的特性是由于杂质存在, 他进一步由理论上的能带以及穿隧作用猜测在两个不同材质之间有一层只有几个原子厚薄的壁垒整体形成类似三明治的结构使得半导体产生单向电流。 此一突破使得对半导现象的探究露出一线曙光, 造就了 固态物理领域, 而间接催生了贝尔实验室萧克利(William Shockley)、 巴丁(John Bardeen)、 布拉顿(Walter Brattain)三个人所发明的晶体管, 这三位科学家也因为发明晶体管而荣获1956年诺贝尔物理奖。
一直到20世纪30年代后期大多数物理学家都视半导体为畏途，极力避开这个课题。这个局面终于被英国剑桥的一位年轻的理论物理学家阿兰·埃利恩·威尔逊（alan herries wilson）所打破。他利用在莱比锡的长期渡假假期和海森伯（heisenberg）一起，应用崭新的量子力学解释导电现象。首先研究金属，接着研究半导体。并分别于1930年和1931年向英国皇家学会递交了两份论文。但是当威尔逊回到了剑桥，并千方百计恳求对半导体锗开展研究时却遇到了障碍。这种障碍是他所未曾预料到的。在他经过很长的时间以后回忆说，遇到的是难以忍受的沉默，令人窒息的沉默。然后他被告知，“如果致力于半导体的研究是一项可以导致毁灭的研究工作。从事这一研究很可能将葬送物理学家的一生前程。”
可是威尔逊不顾这些警告，仍然坚持对半导体的研究，并且在1939年发表了他的著名著作《Semiconductors and Metals》。他在书中应用电子能带观点说明了半导体的性能，解释了本征半导体的许多令人迷惑不解的现象。但是他的学术生涯看起来也的确被葬送了。因为尽管他的智力超群，才华横溢，然而在剑桥却再也未能获得过提升，年复一年，一直保持副教授的职位。他在第二次世界大战结束后，不得不放弃其在大学的职位，转业到一家医药公司担任企业领导，并取得了辉煌的成就，达到了他一生的事业顶峰。他也因此获得了爵士的称号。但是他却再也与电子学无缘。
个人简介编辑本段回目录
Alan Wilson was born in 1906 and graduated from Cambridge in 1926 and spent from 1926 - 1940 undertaking research in quantum theory at Cambridge. In September 1941 he was recruited into the radio communications laboratory of SOE where he began to re-organise and streamline its work. Towards the end of World War II Wilson hoped to obtain the Plummer Chair of Mathematical Physics at Cambridge but when this fell through the way was open for his move into industry.
Courtaulds approached Wilson in 1944 for advice on the establishment of a full scale research department following which Wilson was offered a seat on the Board as Director in Charge of Research and Development. Wilson finally accepted, under pressure from the head of the Department of Scientific and Industrial Research, intending to return to academic life after five years. However after formally joining Courtaulds in September 1945 he remained with Courtaulds for 17 years. The end of his involvement was marked by a takeover battle between ICI and Courtaulds. The chairman of ICI wished to amalgamate the two companies and make Courtaulds a subsidiary of ICI. After protracted negotiations ICI lost the stock market battle but still owned 38% of Courtauld's share capital.
Wilson was elected Chairman Designate of Courtaulds in July 1961, but following the stock market battle there was support for bringing in an external candidate. Finally Wilson stood down from his position and in March 1962 he resigned from the Board of Courtaulds.
In July 1962 he became a director of ICT (International Computers and Tabulators) and played a major role in the development of the British computer industry.
Wilson joined the Board of Glaxo Group in January 1963 and became Chairman in 1963. Glaxo had entered the pharmaceutical market fully after World War II and had taken over a number of other companies. Wilson headed the reorganisation of the Group into a new holding company, pushed Glaxo towards European markets and overhauled the its research policy. Wilson retired from Glaxo in 1973.
Throughout his career Wilson's had a wide record of public service - particularly in the area of encouraging scientific teaching and research. He died in 1995.
His publications include:
"The theory of metals" (1936)
"Semi-conductors & metals: an introduction to the electron theory of metals" (1939)
"Thermodynamics and statistical mechanics" (1957)
"Report of the Committee on Coal Derivatives" (1960)
Scope and Content
Unpublished memoire by Sir Alan Wilson covering Sir Alan Wilson's career at Courtaulds, ICT and Glaxo, covering the internal politics and personalities as well as detailing the take-over battle between Courtaulds and ICI:
Index and foreword
Chapter 1: Courtaulds: a baptism of fire
Chapter 2: The Next Five Years
Chapter 3: Overseas Ventures
Chapter 4: Other Activities
Chapter 5: Viscose in Retreat
Chapter 6: Our Positive Achievements
Chapter 7: Towards the Abyss
Chapter 8: The Succession
Chapter 9: The Courtaulds/ICI Battle
Chapter 10: The Aftermath
Chapter 11: Computers and Pharmaceuticals
Chapter 12: My last Battles
Some thoughts on my seventeen years in Courtaulds
Sir Alan Herries Wilson by Ernst H.Sondheimer
Arrangement
The memoir is arranged in chronological chapters.
硅半导体特性的发现及硅器件发展及应用的曲折经历编辑本段回目录
硅半导体是现代信息技术的基础。现在，各种各样的硅半导体器件构成了当今微电子技术的主体，并且看来这种状况还要继续保持一段相当长的时间。但是人类对于硅半导体特性的认识却经历了一段相当艰难，曲折的过程。而且，半导体器件的技术发展过程以及创新应用也不是笔直的，其中也充满了否定，再否定的辩证统一规律。在我国当前大力提倡建设创新型国家的时候，面对先进发达国家经过长期积累的丰富知识财富，我们不免有一些急于求成的急躁情绪。同时我们也在积极探索科研成果的产业化的正确途径。回顾过去的发展历史，对于我门正确认识创新活动的规律，也许会有所帮助。
硅的特性及广泛应用
硅是周期表IV a 族(碳族)元素中的非金属元素.总量约占地壳组成的27.7%。丰度仅次于氧，居第二位。 已知硅有3种稳定的同位素。它们是：在自然界中占92.21%的硅-28，占4.76%的硅-29，和占3.09%的硅-30。硅有4种放射性同位素。 硅的原子序数为14。原子量为28.086。熔点为1410 ℃。沸点为2355℃。密度为2.42 克/毫升。氧化态 4。电子组态为 2，8，4；或1s2 2s2 2p6 3s2 3p2。 自然界虽不存在非化合态的硅，但实际上在所有的岩石中，以及沙，粘土和土壤中都存在硅的化合物。或者与氧化合而成二氧化硅（SiO2）或者与氧和铝，镁，钙，钠，钾，铁等元素化合成硅酸盐。在各种天然水中，大气（作为含硅的尘埃）中，很多植物中和某些动物骨骼及其组织和体液中，也都含有硅的化合物。 硅的最重要的化合物有二氧化硅（硅石）和各种硅酸盐。以沙和粘土形式存在的二氧化硅用来制造水泥，砖，和高温耐火材料。作为矿物石英的二氧化硅，在加热时变软，并且可以加工制成石英玻璃制品。硅酸盐大多不溶于水，均可以用来制造玻璃，搪瓷，陶器，瓷器以及其它陶瓷材料。这是硅造福于人类的古老而影响深远的应用。 人类最早的试图存储信息的创新，有人认为可以追溯到史前时期。那时人类开始在石头墙壁上刻画图像。另外在远古时期，苏美尔人使用粘土（硅酸盐符号来帮助记忆买卖和财产。公元前3000年，这个早期的记账工具曾经发展成为第一个完整的系统，人们在粘土板上记账。人们戏称这是最早的利用硅化合物做成的存储技术。这项最古老形态的存储技术直到公元前2000年才被抛弃，那时埃及发明了基于纸莎草的书写材料。花了大约4000年，在20世纪70年半导体存储器的应用，硅又重新回到记忆材料的舞台，同时还具备了检索，以及其它信息处理的能力。
进入资本主义时期，在工业上，在电炉中用焦炭还原硅的氧化物制备元素硅。少量的硅可以用铝还原硅的氧化物制备元素硅。硅和碳相似，常温下不很活泼，受热时与卤素（氟氯，溴，碘）猛烈反映生成卤化物，并与某些金属反应形成硅化物，除了氢氟酸以外，不与其它的酸反应。在灼热情况下，与水蒸汽或氧反应形成二氧化硅的稳定表面层。 硅和碳在电炉温度（2000-2600 ℃）下化合时，形成一种重碳化硅（人造金刚沙SiC）。 硅与氢化合可以形成一系列氢化物，即硅烷。硅烷在常温下是气体。硅与烃类基团结合形成一系列有机硅化合物。在工业取得了比较广泛的应用。 早期元素硅的应用不多，在冶金中用作还原剂，在钢，黄铜和青铜中作合金元素。
在19世纪硅作为一种合金成份在钢铁产品中起着日益重要的作用。在19世纪80年代不列颠冶金专家Rober Hadfield发现在铁中加入一定重量百分比的硅，所形成的硅铁合金具有不少十分有趣的特性。这一工作一直在持续进行，终于在19世纪将结束时达到了顶峰，经过系统的试验，爱尔兰的科学家William Barrett制成了硅钢片。硅钢片在变压器中的应用持续了一个世纪以上，由于应用硅钢片制成的变压器传输损耗十分低，它为社会节约了大量的财富。在1920年，一位美国的工程师声称在过去20年中硅钢片所节约的费用，足以支持修建一条巴拿马运河。 硅酸钠俗名水玻璃，用于制皂，染色木材防腐处理和用作蛋类保鲜涂料。
硅酮是由硅，氧，碳和氢四种元素组成的合成有机硅氧化物。这类化合物化学上不活泼。高温下非常稳定。已用于润滑剂，液压流体，防水化合物，清漆，搪瓷和合成橡胶中。 对于硅这样大量存在，分布广泛，人们早已普遍使用的材料，经过研究开发，创新应用在上世纪再度大放异彩，成为信息技术的发展基础。它的成就也在某种程度上说明科学技术的无穷创造力。 但是起初硅在电器工程中的应用并不十分顺利，并不一帆风顺。天然存在的矿石晶体的整流作用，使得硅晶体检波技术曾经应用于早期的无线电电报接收。冶金级纯度的(99.9%)粗晶粒多晶硅晶体颗粒，作为检波器在电真空器件出现以前一直被使用，直到被真空管所取代。但是在第二次世界大战期间，硅-鎢针点接触二极管被开发出来，抵挡住真空管狂热拥护者的激烈反对，在雷达系统中，在超高频（兆赫兹）频段用作十分有效的检波器。在这一发展过程中，真可谓每一步进展都遇到了正统观念维护者的强烈反抗。 虽然如此，但是由于半导体检波器的应用，促进了对半导体材料的研究，也推动了以固态器件取代电真空器件的研究开发工作。终于在40年代后期发明了半导体晶体管。开创了锗，硅半导体应用的新纪元。回顾历史，人们在认识硅半导体特性的过程中，由于存在着种种思想障碍，因此经历了曲折。直到这时才开始出现转机。
硅的半导体特性的发现
纯硅是一种质硬的深灰色固体，具有金属光泽。其晶体结构和金刚石相同，很多物理性质和化学性质和金刚石也相似。
法国化学家的先驱安东尼·拉瓦锡（Antoine Lavoister）和英格兰的约瑟夫·普利斯特雷（Joseph Priestley）曾经共同确定氧是一个化学元素并给它命名。正是这位化学大师拉瓦锡在1789年正确地提出‘石英是氧和另外一种尚未被发现的元素的化合物。并且预言这个尚未被发现的元素一定是一种非常普遍存在的元素。’也就是在这一年爆发了法国大革命。不幸的是五年以后，法国革命时期的极端激进分子雅各宾俱乐部成员们，不顾拉瓦锡曾经为法兰西作出过辉煌的贡献，仍然将他送上了断头台。随后一直到1824年拉瓦锡的预言才被瑞典的科学家琼斯·柏济力阿斯（Jons Berzelius）所证实，柏济力阿斯从石英中分离出来了硅。
但是新发现的硅在学术界立即引发了巨大的争论；究竟硅是金属，还是绝缘体？这个争论持续进行了一个多世纪。这项争论之所以持续如此长的时间，应该归咎于当时思想界流行的形而上学的哲学观点。当时认为一切事物水火不能兼容，非此即彼，”二者必居其一”（All-or-nothing Alternatives）。也就是说，如果不是金属，一定就是绝缘体；如果不是绝缘体，那么一定就是金属。但是，硅被最终证明既不是金属，也不是绝缘体；而是半导体。 对硅材料的电学性能的了解与掌握也进展得十分缓慢。亚历山大·伏特（Alexander Volta）在早期曾经作过一些初步的探测性的工作，直到19世纪中期麦卡儿·法拉第（Michael Faraday）才证实确实存在半导体的性能；接着人们研究了各种各样的硫化物。但是很难，几乎不可能获得很好的重复性。然而很快就获得了共同的认识，认为半导体的性质与杂质的存在有关。由于所使用的设备工具很难令人满意，样品也就很难具有重复性，一批一个样，批批都不相同。一直到20世纪30年代后期大多数物理学家都视半导体为畏途，极力避开这个课题。
硅半导体是现代信息技术的基础。现在，各种各样的硅半导体器件构成了当今微电子技术的主体，并且看来这种状况还要继续保持一段相当长的时间。但是人类对于硅半导体特性的认识却经历了一段相当艰难，曲折的过程。而且，半导体器件的技术发展过程以及创新应用也不是笔直的，其中也充满了否定，再否定的辩证统一规律。在我国当前大力提倡建设创新型国家的时候，面对先进发达国家经过长期积累的丰富知识财富，我们不免有一些急于求成的急躁情绪。同时我们也在积极探索科研成果的产业化的正确途径。回顾过去的发展历史，对于我门正确认识创新活动的规律，也许会有所帮助。
硅的特性及广泛应用
硅是周期表IV a 族(碳族)元素中的非金属元素.总量约占地壳组成的27.7%。丰度仅次于氧，居第二位。 已知硅有3种稳定的同位素。它们是：在自然界中占92.21%的硅-28，占4.76%的硅-29，和占3.09%的硅-30。硅有4种放射性同位素。 硅的原子序数为14。原子量为28.086。熔点为1410 ℃。沸点为2355℃。密度为2.42 克/毫升。氧化态 4。电子组态为 2，8，4；或1s2 2s2 2p6 3s2 3p2。 自然界虽不存在非化合态的硅，但实际上在所有的岩石中，以及沙，粘土和土壤中都存在硅的化合物。或者与氧化合而成二氧化硅（SiO2）或者与氧和铝，镁，钙，钠，钾，铁等元素化合成硅酸盐。在各种天然水中，大气（作为含硅的尘埃）中，很多植物中和某些动物骨骼及其组织和体液中，也都含有硅的化合物。 硅的最重要的化合物有二氧化硅（硅石）和各种硅酸盐。以沙和粘土形式存在的二氧化硅用来制造水泥，砖，和高温耐火材料。作为矿物石英的二氧化硅，在加热时变软，并且可以加工制成石英玻璃制品。硅酸盐大多不溶于水，均可以用来制造玻璃，搪瓷，陶器，瓷器以及其它陶瓷材料。这是硅造福于人类的古老而影响深远的应用。 人类最早的试图存储信息的创新，有人认为可以追溯到史前时期。那时人类开始在石头墙壁上刻画图像。另外在远古时期，苏美尔人使用粘土（硅酸盐符号来帮助记忆买卖和财产。公元前3000年，这个早期的记账工具曾经发展成为第一个完整的系统，人们在粘土板上记账。人们戏称这是最早的利用硅化合物做成的存储技术。这项最古老形态的存储技术直到公元前2000年才被抛弃，那时埃及发明了基于纸莎草的书写材料。花了大约4000年，在20世纪70年半导体存储器的应用，硅又重新回到记忆材料的舞台，同时还具备了检索，以及其它信息处理的能力。
进入资本主义时期，在工业上，在电炉中用焦炭还原硅的氧化物制备元素硅。少量的硅可以用铝还原硅的氧化物制备元素硅。硅和碳相似，常温下不很活泼，受热时与卤素（氟氯，溴，碘）猛烈反映生成卤化物，并与某些金属反应形成硅化物，除了氢氟酸以外，不与其它的酸反应。在灼热情况下，与水蒸汽或氧反应形成二氧化硅的稳定表面层。 硅和碳在电炉温度（2000-2600 ℃）下化合时，形成一种重碳化硅（人造金刚沙SiC）。
硅与氢化合可以形成一系列氢化物，即硅烷。硅烷在常温下是气体。硅与烃类基团结合形成一系列有机硅化合物。在工业取得了比较广泛的应用。 早期元素硅的应用不多，在冶金中用作还原剂，在钢，黄铜和青铜中作合金元素。 在19世纪硅作为一种合金成份在钢铁产品中起着日益重要的作用。在19世纪80年代不列颠冶金专家Rober Hadfield发现在铁中加入一定重量百分比的硅，所形成的硅铁合金具有不少十分有趣的特性。这一工作一直在持续进行，终于在19世纪将结束时达到了顶峰，经过系统的试验，爱尔兰的科学家William Barrett制成了硅钢片。硅钢片在变压器中的应用持续了一个世纪以上，由于应用硅钢片制成的变压器传输损耗十分低，它为社会节约了大量的财富。在1920年，一位美国的工程师声称在过去20年中硅钢片所节约的费用，足以支持修建一条巴拿马运河。 硅酸钠俗名水玻璃，用于制皂，染色木材防腐处理和用作蛋类保鲜涂料
。 硅酮是由硅，氧，碳和氢四种元素组成的合成有机硅氧化物。这类化合物化学上不活泼。高温下非常稳定。已用于润滑剂，液压流体，防水化合物，清漆，搪瓷和合成橡胶中。 对于硅这样大量存在，分布广泛，人们早已普遍使用的材料，经过研究开发，创新应用在上世纪再度大放异彩，成为信息技术的发展基础。它的成就也在某种程度上说明科学技术的无穷创造力。
但是起初硅在电器工程中的应用并不十分顺利，并不一帆风顺。天然存在的矿石晶体的整流作用，使得硅晶体检波技术曾经应用于早期的无线电电报接收。冶金级纯度的(99.9%)粗晶粒多晶硅晶体颗粒，作为检波器在电真空器件出现以前一直被使用，直到被真空管所取代。但是在第二次世界大战期间，硅-鎢针点接触二极管被开发出来，抵挡住真空管狂热拥护者的激烈反对，在雷达系统中，在超高频（兆赫兹）频段用作十分有效的检波器。在这一发展过程中，真可谓每一步进展都遇到了正统观念维护者的强烈反抗。 虽然如此，但是由于半导体检波器的应用，促进了对半导体材料的研究，也推动了以固态器件取代电真空器件的研究开发工作。终于在40年代后期发明了半导体晶体管。开创了锗，硅半导体应用的新纪元。回顾历史，人们在认识硅半导体特性的过程中，由于存在着种种思想障碍，因此经历了曲折。直到这时才开始出现转机。
硅的半导体特性的发现
纯硅是一种质硬的深灰色固体，具有金属光泽。其晶体结构和金刚石相同，很多物理性质和化学性质和金刚石也相似。 法国化学家的先驱安东尼·拉瓦锡（Antoine Lavoister）和英格兰的约瑟夫·普利斯特雷（Joseph Priestley）曾经共同确定氧是一个化学元素并给它命名。正是这位化学大师拉瓦锡在1789年正确地提出‘石英是氧和另外一种尚未被发现的元素的化合物。并且预言这个尚未被发现的元素一定是一种非常普遍存在的元素。’也就是在这一年爆发了法国大革命。不幸的是五年以后，法国革命时期的极端激进分子雅各宾俱乐部成员们，不顾拉瓦锡曾经为法兰西作出过辉煌的贡献，仍然将他送上了断头台。随后一直到1824年拉瓦锡的预言才被瑞典的科学家琼斯·柏济力阿斯（Jons Berzelius）所证实，柏济力阿斯从石英中分离出来了硅。
但是新发现的硅在学术界立即引发了巨大的争论；究竟硅是金属，还是绝缘体？这个争论持续进行了一个多世纪。这项争论之所以持续如此长的时间，应该归咎于当时思想界流行的形而上学的哲学观点。当时认为一切事物水火不能兼容，非此即彼，”二者必居其一”（All-or-nothing Alternatives）。也就是说，如果不是金属，一定就是绝缘体；如果不是绝缘体，那么一定就是金属。但是，硅被最终证明既不是金属，也不是绝缘体；而是半导体。 对硅材料的电学性能的了解与掌握也进展得十分缓慢。亚历山大·伏特（Alexander Volta）在早期曾经作过一些初步的探测性的工作，直到19世纪中期麦卡儿·法拉第（Michael Faraday）才证实确实存在半导体的性能；接着人们研究了各种各样的硫化物。但是很难，几乎不可能获得很好的重复性。然而很快就获得了共同的认识，认为半导体的性质与杂质的存在有关。由于所使用的设备工具很难令人满意，样品也就很难具有重复性，一批一个样，批批都不相同。一直到20世纪30年代后期大多数物理学家都视半导体为畏途，极力避开这个课题。
这个局面终于被英国剑桥的一位年轻的理论物理学家阿兰·埃利恩·威尔逊（Alan Herries Wilson）所打破。他利用在莱比锡的长期渡假假期和海森伯（Heisenberg）一起，应用崭新的量子力学解释导电现象。首先研究金属，接着研究半导体。并分别于1930年和1931年向英国皇家学会递交了两份论文。但是当威尔逊回到了剑桥，并千方百计恳求对半导体锗开展研究时却遇到了障碍。这种障碍是他所未曾预料到的。在他经过很长的时间以后回忆说，遇到的是难以忍受的沉默，令人窒息的沉默。然后他被告知，“如果致力于半导体的研究是一项可以导致毁灭的研究工作。从事这一研究很可能将葬送物理学家的一生前程。”可是威尔逊不顾这些警告，仍然坚持对半导体的研究，并且在1939年发表了他的著名著作《Semiconductors and Metals》。他在书中应用电子能带观点说明了半导体的性能，解释了本征半导体的许多令人迷惑不解的现象。但是他的学术生涯看起来也的确被葬送了。因为尽管他的智力超群，才华横溢，然而在剑桥却再也未能获得过提升，年复一年，一直保持副教授的职位。他在第二次世界大战结束后，不得不放弃其在大学的职位，转业到一家医药公司担任企业领导，并取得了辉煌的成就，达到了他一生的事业顶峰。他也因此获得了爵士的称号。但是他却再也与电子学无缘。
一直到20世纪40年代人们才观察到n型导电和p型导电现象，并确认了其导电性能。到了上世纪50年代初期人们才认识到未来的晶体管技术可以立足于单晶体的半导体材料。美国贝尔实验室的哥尔登·梯儿（Golden Teal）是一位有预见性的科学家，在他的推动下终于克服了强烈的阻力树立了对半导体材料的正确认识。Golden Teal与此同时也令人信服地肯定了威尔逊的著作《Semiconductors and Metals》，并极力加以赞扬。随后许许多多固态物理专业的学子也都非常称赞威尔逊的伟大著作。
高纯度硅的制备 与加工技术也经历艰难
高纯硅在晶体管，光电器件和其它电子元件中，获得了重要的应用。
经过Dash的努力晶体生长技术得以显著改进，所长成的晶体几乎使位错等类似的缺陷绝迹。此外，在此期间人们开始认识到制造超高纯度锗和硅的必要性。的确如此，为了制成晶体管，获得可以控制的导电类型和该导电类型的导电机构，需要在晶体中掺加一定种类，一定数量的杂质。但是在掺杂前原始的硅或锗材料必须达到非常高的纯度。在此期间，提纯的主要方法只有贝尔实验室发明的物理提纯方法——区域熔化。在超过十余年的时间内区熔提纯是唯一可以制备超高纯锗的手段。但是这种方法对于硅开始时却无能为力。
由于硅的熔点高达1414℃，在区熔提纯过程中，所使用的容器和反应室在此温度下不可避免地要和硅产生反应。因此对于硅的提纯只能依靠化学纯化方法，即应用硅的卤化物和硅烷作原料进行化学提炼。虽然区熔提纯现在仍然应用于提纯锗（制作辐射探测器）但是在现代区熔方法无论如何也不适合生长巨大的单晶。今天电子专业的学生是不能理解区熔提纯在当时的重要作用的。如果没有它的出现，固态电子技术，包括微电子线路以及纳电子线路的出现将会被明显地推迟。
半导体材料包括硅，经历过上述长时期的冷落以后终于播开云雾重见云天。但是在以后的应用过程中，从开始并不被人们看好。在半导体器件开始进入大规模应用时期，有两种元素半导体材料，即锗和硅，同时受到人们的重视。锗和硅相反，属于稀有金属，在地球上含量非常少。但是由于锗的熔点低，易于加工，在规模生产，和应用方面，曾经一度领先于硅。在上世纪50年代锗的双极型晶体管（合金结晶体管和合金扩散型台面晶体管）即已进入大规模生产阶段。
1959年美国德州仪器公司的科比（Jack Kilby）提出了集成电路的雏型，它包含了一个双极型晶体管，3个电阻和一个电容。所有的元件都是由锗制成，晶体管是锗台面晶体管。这样的集成电路应该是属于混合集成电路类型。同样也在1959年，美国仙童公司的诺依斯（Bob Noyce）也在单一硅半导体衬底材料上制成了集成电路，它是一个包含6个元件的触发器。其中的铝连接导线是采用图形嚗光技术将在整个氧化层表面上的蒸镀的铝层刻蚀而成。这是有史以来的第一个单片集成电路。这项发明奠定了微电子技术产业快速发展成长的基础。
总体而言，直到上世纪60年代后期，硅双极型IC才开始进入生产阶段。而直到70年代后期，硅MOSFET IC也才开始进入规模生产阶段。在这期间，硅双极型器件在开始曾经略占上风。以后IBM公司的登那么（Bob Dennard）于1968年提出了由一个晶体管和一个电容器组成的DRAM存储单元；DRAM在计算机方面获得了广泛的应用，成为集成电路中最受重视的产品，获得了迅速的发展。随后在1972年又提出MOS器件按比例缩小的技术革新方法。采用这种方法促进了硅MOSFET IC的快速发展。MOSFET本身也经历了PMOS，NMOS，最后CMOS成为MOSFET的主流。在生产规模，和应用规模方面都取得了爆炸式的飞速增长。
现在硅是周期表中各个元素中最受关注的材料之一。它是受到最详尽研究过的元素。它的物理特性，化学特性，以及工艺加工的技术吸引了一代又一代的具有高度聪明才智的优秀科学家和工程师。
是‘信息’，还是‘噪声’？
在发展过程中，在科学研究和技术开发的过程中，对于某项技术，或者某项产品的评价往往存在分歧。尤其是在企业发展的关键时期，这种分歧的影响是十分巨大的。甚至可以决定某一段时间的成败。某些变化往往会真正成为企业发展的战略转折关头。原英特尔公司的总裁，安德鲁·葛洛夫在其所写的回忆录《只有偏执狂才能生存》中，曾经举了两个例子，来说明企业在处理技术，与产品发展中所遇到的分歧的严重性。
图形转移工艺，或称光刻工艺是硅集成电路的关键加工工艺。所采用的光的波长对于所能够加工的最小尺寸有直接的关系。为了提高光刻的加工水平，生产中嚗光光源的波长不断缩小。从可见光逐步向紫外光，超紫外光（Ultraviolet），极紫外光（EUV）转移。大约在70年代产业界完成了从可见光向紫外光的转移。在80年代后期通常采用的是高压汞灯的I线，波长为365纳米；90年代后期开始采用波长为248纳米的KrF气体准分子激光源；2000年以后，开始采用波长为193纳米的ArF准分子激光源。在这一过程中，有人不断地提出光学的图形转移技术已经走到尽头，将被非光学技术的方法所取代。在80年代中期，当时日本的半导体产业发展迅速，在生产规模上有两年，甚至超过了美国。这引起了美国的高度恐慌。当时的英特尔公司也面临日本企业的严重威胁，不得不放弃主要的存储器产品，转向重点生产微处理器。正是在这个风声鹤唳之时，又盛传日本正在投入巨资建设新型大规模生产半导体的工厂，采用X光技术取代原有的光学光刻设备，明显地提高了精度。甚至IBM公司的核心技术人员也信以为真，认真地告诉英特尔公司和其它的同行业公司。IBM公司本身也决定大兴土木，大量投资于X光光刻技术的开发，和设备制造。但是英特尔公司经过认真分析自己所掌握的技术，认为光学技术仍然有很多可以改进的余地，可以生产出性能更好的产品来。决定继续改进光学光刻技术，实践证明这一次决定是对的。在90年代中期，新世纪之初微电子产业界又曾不断出现过类似的争论。
安德鲁·葛洛夫所举的另外一个例子，是关于CSIC和RISC之争。这是两种设计计算机和微处理器的方式，各有各自的优势。在一段时期几乎使计算机工业分成两大阵营。CSIC是旧方法，英特尔的芯片是以CSIC为基础的。在80年代后期，正当英特尔开发486之际，在英特尔公司内部引发了极其激烈的争论。最后不得不同时开发CISC的486和RISC的i860。但是事实证明，CISC的486由于可以兼容所有的PC软件，仍然在市场上占上风。 这样的例子，在硅集成电路的发展过程中几乎每年都能遇到。是不能绕过的关卡。必须认真对待。这也是事物的发展规律。真理的被证明，人们的认识都需要有一定过程。我们必须依据事实，认真分辨。 硅器件加工技术也是宝贵的知识财富，并不断获得新的应用
在以硅为代表的半导体材料盛极一时所积累下来的知识财富还在影响着其它门类的学科，技术。例如，在超高纯度的基础上加工硅单晶，在可以控制的区域内进行腐蚀，氧化，真空淀积等等技术，最近成功地被应用于一些意想不到的领域。微机械电气系统（MEMS）技术的加工方法几乎都是从微电子技术派生而来的。这种发展的一个最新的案例是利用这种技术建造了一种微型的燃气透平发动机。这个透平发动机是用硅制作的，可以产生不多于几克的推力。这类奇异的发动机可以用来推动微型的航空航天飞行器。之所以选用硅，并不是根据机械性能方面的考虑，认为它是最理想的材料。而是由于它具备了所需要的极其精确的加工处理方法。这些加工方法是微电子技术产业在长期发展过程中所形成的。
电子级纯度硅的另外一项最新的最意想不到的应用目前正在规划之中。这项应用是为了解决计量技术中一项长期未获解决的难题。在计量标准中，长度和时间的标准单位已经立足于光谱学，因此古老的使用珍贵金属制作的标准米尺已经被放弃使用。但是作为表示公斤的质量的标准仍然在使用一块用铂-铱合金制成的金属块。这个金属块标准目前仍然珍贵地保存在巴黎近郊的仓库里。依靠这样古老的方法来确定质量的标准有很多缺点。现在正在研究用一种可以重复制作的自然量来取代上述古老的标准，即使用标称值为一公斤的，一定硅原子数量的硅晶体，作为质量的标准。选择硅是因为已经积累了极其丰富的经验用来制作高纯度，实际上无缺陷的硅晶体。所谓的实际上无缺陷是指；在绝对温度不是零度时热动力学允许存在空位与自填隙(self-interstitials)等点缺陷。该晶体加工成极度完善的球形。这样的球体已经在澳大利亚加工完成。它是如此的精确，据说如果将此球体放大到与地球相同的大小，它的山峰与山谷最多不超过7米。球体的原子数是根据晶格参数计算出来的；球体的直径是用光学干涉方法测量的。之所以选择球体是因为球形只需要测量一个长度，即直径。现在有人提出改进的意见，提议应用按质量分离的同位素硅来制作单晶。如果这个方案实现后符合预期的要求，作为公斤标准的精度可以控制在100微克以内。这一方案之所以能够被提出，以及能够得到广泛的认同都应该归功于一代又一代微电子技术专家的辛勤劳动，所积累的加工技术。
硅——这个革新的骄子，已经谱写了自身的值得傲视群雄的光荣革新历史。但是在可以预见的未来这一发展势头并未减缓。
参考资料 Robert W. Cahn, Silicon: A Child of Revolution, The Electrochemical Society Interface Spring 2005; 施敏著，赵鹤鸣，钱敏，黄秋萍等译，半导体器件物理与工艺（第二版）苏州大学出版社； 安德鲁·葛洛夫：《只有偏执狂才能生存》，光明日报出版社； G.D.Hutcheson，摩尔定律：一个改变历史和经济的推断；黄国勇译
