半导体发展路径篇1
【关键词】低电压；治理；补偿
近年来，在国家经济形势持续向好和有力的支农政策作用下，宁夏地区经济得到了快速发展，人民生活水平有了很大的提高，供电量保持持续高位增长，因此对电网的供电能力和供电质量提出了更高要求。目前，宁夏农村地区供电出现了新的瓶颈，地区电力发展与经济发展不相适应的矛盾突出，尤其是“低电压”问题突出，严重影响到宁夏农村地区正常生产生活用电，制约了电力发展，因此“低电压”问题是电力部门目前亟待解决的一个重要问题。
1“低电压”问题的原因分析
1.1低压线路原因
宁夏农村地区低压线路存在供电半径长或线径小等问题，低压线路原因共造成20720户低电压用户，低电压用户占比最高，占低电压总用户41.41%。宁夏农村地区低压配电网设备较落后，存在供电半径长以及低压线路导线截面偏小等问题，随着用户大功率电器的使用，低压线路损耗增高，导致了用户侧存在低电压问题，规划年建议通过更换线径和新增配变，合理优化台区供电范围，缩短台区供电半径，解决用户低电压问题。
1.2户均配变容量配置小
宁夏地区低电压用户多分布于农村地区，用电负荷主要为居民生活用电，随着近年农村生活水平提高，家里普遍都有电饭煲、空调、冰箱、碾米机和电磁炉等家用电器，负荷增长较快，农村地区户均配变容量配置相对较小，台区供电能力不足，造成末端用户电压偏低，规划年通过新增台区或配变增容改造，解决用户低电压问题。
1.3中压线路供电半径过长或线径小
宁夏地区中压线路供电半径过长或线径小共造成6373户低电压用户，低电压用户占比较高，占低电压总用户12.74%。中压线路供电半径过长，线路压降过大，导致线路末端电压偏低；中压线路线径过细，设备老化，线路传输能力不足，造成线路重过载运行，增大线路损耗，导致线路末端电压偏低。
2“低电压”治理技术方案
宁夏供电公司通过深入分析“低电压”产生原因，按照“先管理、后工程”、“一台区、一方案”要求，综合管理、基建、技改、大修等多种手段，科学制定治理方案，提高低电压治理科学化、规范化水平。
2.1开展提升供电能力建设
2.1.1增加电源点，缩小供电半径
结合农村电网发展规划和用电需求，及时建设改造35～110kV变电站，增大供电能力，缩短10kV供电半径；结合电网规划和农村供电特点，当10kV线路的供电半径大于30km，可采取建设小容量紧凑型35kV变电站的方式，缩短10kV供电半径。当同一变电站50%以上的10kV线路供电半径大于15km，或该变电站供区内存在“低电压”情况的行政村数量大于30%时，可采取增加变电站布点的方式解决。
2.1.2提升10kV线路供电能力
当10kV线路存在重过载问题，同时线路供电半径介于15km～30km，优先采取优化已有线路供电范围，转接其部分负荷的方式解决。其次通过变电站新出线路，对现有负荷进行再分配的方式改造，若供电区域5年的发展规划中无新增变电站布点建设计划，可采取加大导线截面或同杆架设线路转移负荷的方式解决。当10kV线路迂回供电，造成线路供电半径长且电压损耗大时，可采取优化线路结构，缩短供电半径，从而减小线路电压损失。
2.1.3提升配电台区供电能力
针对长期存在过载问题的农村配电台区，优先采取小容量、多布点方式进行改造。对居住分散的丘陵、山区农户，可采用单相变压器进入自然村的方式进行改造，缩短低压供电半径，提高供电能力；
2.2开展提升调压能力建设
2.2.1提升变电站调压能力
结合电网建设改造，将运行时限超过15年的无载调压主变逐步更换为有载调压主变。针对运行时限低于15年的无载调压主变，可采取不增加抽头的方式改造为有载调压变压器。
2.2.2提升低压线路调压能力
低压线路供电半径大于1000m，3年内难以实施新增配变布点，同时低压用户长期存在“低电压”问题，可采用加装线路调压器或户用调压器的解决措施。低压线路供电半径介于500m～1000m，低压线路供电半径500米以后低压用户数大于10户，且长期存在“低电压”问题，可采用加装线路调压器、户用调压器及增大导线截面等解决措施。
2.3开展提升无功补偿能力建设
2.3.1提升变电站无功补偿能效
开展市县级电网全网无功优化补偿计算，根据无功需求和无功优化补偿模式，开展市县级电网无功优化补偿建设。根据负荷特点优化变电站电容器的容量配置和分组。对于电容器组，一般不应少于两组，对于集合式电容器，可配置两台不同容量电容器，实现多种组合方式，同时有条件地区，可采用动态平滑调节无功补偿装置。
2.3.2提升用户侧无功补偿能力
严格执行100kVa及以上专变用户功率因数考核，督促用户安装无功补偿装置。对于近期不安装无功补偿装置的用户，可以探索在计量点前加装无功补偿装置的方法进行改造，减少线路无功传输。对低压用户5kw以上电动机开展随器无功补偿，减少低压线路无功传输功率。
2.4加强精益运行和营销服务能力建设
2.4.1加强低压用户负荷需求管理工作
加强低压用户报装接电管理、强化营销数据分析。加强装接容量分析，合理确定装接容量；精益营销管理，采取在营销业务系统中标注单相用户所接相别，统计分析分相用电量，辅之以现场测量，及时调整单相用户所接相别，控制三相不平衡度。
2.4.2加强运行维护管理
建立电压无功设备运行维护管理制度，加强供电设施运行维护管理，及时处理电压无功设备存在缺陷，提高设备完好率。开展各级电压曲线匹配工作。结合不同季节、不同时段负荷曲线和电压曲线，制定变电站电压控制曲线，确定配电变压器分头摆放位置，及时投退电压无功设备；
2.5提高科技支撑能力
深入开展10kV单相供电模式和提升低压线路传输能力研究，通过经济性和供电质量保障能力比较，提出10kV单相供电模式适应条件。开展农村低压用户家用电器产品自然功率因数及无功需求调查，研究家用电器随器补偿方法和措施，提出有关工作建议；
半导体发展路径篇2
关键词:山区公路；路线设计；选线
山区公路的设计在技术和经验方面面临着前所未有的机遇和挑战。山区公路的设计受平纵横断面的制约较多，与平原区及微丘区公路有很大区别。因此，对山区公路的设计进行更深入的研究，探讨出新的设计理念以指导山区公路的设计十分必要。
1山区公路路线设计的特点
影响道路的自然因素主要有地形、气候、水文、水文地质、地质、土壤及植物覆盖等。地形决定了选线条件,并在很大程度上影响公路的技术标准。山区公路选线的特点是山高谷深,高差大,地形、地质复杂,工程艰巨,可比选方案多。在地形方面,路线平、纵、横三个方面均受到约束；在地质方面,山区土层薄、岩层厚,岩层产状和地质构造变化复杂,对线位布设影响大；在气候方面,山区暴雨多、山洪急,溪流水位变化幅度大。同时山区由于山脉在地形上较有规律,山脉水系清晰,线路走向不是顺山沿水,就是越岭穿脊。因此,在山区如何善于利用地形布线是其路线设计的关键。
2优化山区公路路线设计的措施
2.1平面设计
我国山区公路的平面设计大多数也是采用一条线,其实有时完全可以顺应地形、地势,将上、下行线分别设计为各自独立的平面线形,其平面造型亦很优美,两条线中间有时隔以山冈、草地甚至一片森林与大自然融为一体,当汽车行驶在这样独具匠心设计的公路上时,能给人一种与周围地形协调而自然的感受。在我国公路平面设计中,一直采用直线形设计方法。使用直线形设计方法进行平面布线设计时,设计人员往往首先综合考虑公路的等级、所经过的区域、路线的走向、控制条件和技术要求。(1)根据地形特征(主要是对山岭重丘区而言),以地形为控制因素,以纵断面线形为主导,综合平面和横断面来确定路线。(2)根据地物特征(主要是对平原微丘区而言),以平面地物障碍为控制因素,以路线平面为主导,结合纵断面和横断面来确定路线。(3)根据地质特征(主要是对不良地质地段和特殊地貌地区而言),以避让和防止不良地质病害为主导,综合平、纵、横来布设路线。该法的具体设计思路分平原微丘区(不考虑放坡)和山岭重丘区(考虑放坡)2种情况。①当路线不受纵坡限制时,定线主要考虑的是平面和横断面。其要点是:以点定线,以线交点。以点定线即在整个路线控制点间综合各方面因素加密小控制点,再根据这些控制点大致穿出路线导线;在这种不考虑放坡的情况下,直线形设计方法的具体设计要点大致可分加密控制点、穿线交点、调整交点与曲线计算和敷设4个步骤。②当路线布设在山岭重丘区时,就不可避免地会受到纵坡限制,定线需考虑平面和横断面。同时,路线纵坡坡度、坡长也是设计必须考虑的重要因素。在这种考虑放坡的情况下,直线形设计方法的具体设计要点大致可分为安排路线、放坡、修正导向线、以点定线、以线交点、调整交点与曲线计算和敷设等步骤。
2.2纵断面设计
(1)凸形竖曲线半径设置:山区公路由于受地形地貌的制约,连续小半径短平曲线与连续大纵坡小半径竖曲线的组合时常出现。这种情况下很容易做到平纵对应,满足规范要求,但这种组合往往忽略了视距要求。由于受地形地貌和茂密植被的影响,驾驶者视觉范围较小,当采用上述平纵组合时,本身平纵指标较低,难以判断前方路线去向,若出现纵面上的断背曲线,对行驶安全更为不利,而这种情况下往往难以通过调整平曲线半径来解决。此时,宜在不过多增加工程量的前提下适当加大凸曲线半径,以便增大视距,保证在曲线上任何一点均能看清前方平曲线的变化,保证行车安全。也就是说,在条件允许的情况下,应选取较大的凸曲线半径。
(2)凹形竖曲线半径设置:一般凹曲线半径容易满足规范要求,但有时设计者为了追求凹凸曲线指标的均衡,而增大凹曲线半径。这样势必造成工程量的增加,对造价控制不利。而且由于山区公路纵坡较大,起伏频繁,凹曲线半径设置过大,势必增加防护及排水设施。如果在挖方路堑路段,对大多采取集中排水方式的山区公路来说,可能会因排水困难而对行车安全不利。因此,在设计中不宜一味追求高指标而增大凹曲线半径。
2.3横断面设计
山区公路横断面设计相应于预测的远景交通量,因车道较多,其横向总宽度比普通等级的混合交通公路要宽得多,而有些山区公路的设计者仍习惯沿用普通公路标准横断面的设计方法,不管地形、地貌变化如何,全线只有相应于路堑、路堤、一般路段等几个简单的标准横断面形式,这在普通公路没有什么大的不妥,而在山区地形较为复杂、同时车道又较多的情况下,就会显得断面形式过于单调、呆板,出现高填深挖、挤占河道、增加拆迁等现象,导致工程量增加,工程造价上升。我们认为,山区公路的横断面形式可在上、下行线合龙,亦可分离,就是合在一起也可以采用等高或不等高,其更加注重顺应自然环境,值得设计推广。
2.4直线设计
直线是两点间最简捷的路线,过去在设计中往往偏重于设置较长的直线,特别是设计山区公路时,争取有较长的直线,往往是工作的重点。但是直线的几何形态灵活性差,有僵硬而不易协调的缺点,所以难以适应地形的变化。在《公路路线设计规范》中,对直线的长度给予了限制,要求直线的长度一般不宜超过设计车速的20倍,并要求在长直线两侧地形过于空旷时,采取栽植不同树种、设置风格各异建筑物等方式减轻景观单调的感觉。同时,在强调线形设计以曲线为主的情况下,要从客观条件出发、实事求是,不能生搬硬套一味地追求以曲线为主,增加不必要的工程量和工程投资。在直线形设计方法中,导向线控制了路线走向,而圆曲线、缓和曲线只是充当直线的补充,起导线交点线形和行车过渡的作用。直线、圆曲线和缓和曲线未被视为统一的整体而加以运用,这样就不可避免地导致公路平面线形的均衡性和连续性较差。在山区公路测设过程中,曲线要素值的大小能否很好地与地形条件相协调往往难以掌握。由于受到导线的限制,在受地形和地物约束较严格的路段,设计人员过多考虑的是曲线要素值如何满足规范,而忽略了与地形、地物条件的协调;而在一些无约束路段,线形要素值取得过大导致大填大挖,从而造成对自然环境的破坏和工程造价的增加。山区公路平面线形组合复杂多变,应用直线形设计方法进行平面线形设计不可避免会表现出一些缺陷和不足。比如在地形复杂的山岭、重丘地区,有时路线导线难以确定,有时线形组合特殊、复杂,应用直线形设计方法,路线桩号、坐标、方位角等的计算是基于导线进行的,而山区公路平面线形,有时可能遇到路线的起、终点同时位于曲线上,或者路线上出现卵形线形组合,此时传统意义上的导线已名不副实。并且,如果路线上需要布设S形曲线,其公共导线位置也难以人为确定。因此,用直线形设计方法进行曲线布设和计算非常困难。
2.5缓和曲线的设计
在山区公路路线设计中,由于地形的限制,缓和曲线的长度往往不能取的太大,但由此却造成一种矛盾,即小半径曲线的缓和曲线段长度不能满足超高过渡段长度的需要。大家知道小半径曲线所需超高过渡段(缓和曲线)长度较大,而设置较小半径曲线的地方往往是地形限制较严的地方,缓和曲线又不宜取大,若刻意追求满足规范要求,势必造成工程数量的增大及投资的增加。其设计要点主要有:(1)一般情况下采用极限最小半径的4～8倍或超高为2%～4%的圆曲线半径；(2)自然条件受限制时,应尽量采用大于或接近一般最小半径的圆曲线半径；(3)只有在自然条件特殊、不得己时方可采用极限最小半径,以满足汽车运动学上的安全要求,但必须在一定路段设法使曲线半径逐渐变小或者在布置上设法使驾驶人员能事先意识到前面有急转弯；(4)圆曲线半径过大以致使驾驶员感到与直线并无区别时,也无实际意义,因此,最大半径一般不宜超过10000m。
2.6超高值的设计
随着山区公路路幅宽度的增大及路肩硬化的发展,路容有了很大的提高,行车的安全感增强,在山区道路上超速行驶车辆的比例增大。按设计行车速度设计的路面超高值往往不能满足超速车辆寻求行车舒适感的需求。我们认为,在纵坡不大及没有特殊条件影响的山区公路上,在不影响车辆行驶安全的前提下,可根据路线线形及其他具体情况提高一个等级设置超高,以使乘旅的舒适感增加。比如设计速度为10km/h的道路可按60km/h的行驶速度设置超高。这里需要注意的是考虑到低速行驶的车辆,最大超高仍不得超过规范及技术标准的规定,合成坡高的最大值也必须严格按规范执行。
2.7沿河线设计
在公路选线的传统方法中,在山区常采用沿河线方案。但对于山区公路则有以下缺点:路线迂迥曲折,地质病害较多,不利于环境保护和社会经济的可持续发展。公路必须做到安全、快速、高效,才能在多种交通方式的竞争中争得一席之地。路线直捷,减少营运里程,是达到快速目标的有效手段。而沿河线往往路线迂迥曲折,使得路线增长系数过大,当该系数大于1.2时,就必须重新审视路线方案,至少要做一个较直捷的比较方案。否则不利于发挥出公路的竞争优势。从地质运动和地质构造的规律分析,沿河两岸的地质情况比较复杂,地质构造带、断层等相对发育,加上河流的作用,许多山坡的稳定处于临界状态,稍有外力作用就极易失去平衡,造成崩塌、滑坡等地质灾害。如果大量的土石等侵入河道,严重时可形成堤坝,造成河水壅阻,水位升高。可使上游遭受水浸;一旦溃坝,则下游遭受洪灾。轻则造成河道淤积、水土流失。因此,对于山区公路的沿河线方案,应全面分析,正确认识,合理取舍。
2.8越岭线的设计
越岭线的特点是路线需要克服很大的高差,路线的长度和平面位置主要取决于路线纵坡的安排。越岭线布局主要应解决的问题是:垭口选择,过岭标高选择和垭口两侧路线展线的拟定。它们是相互联系、相互影响的。布局时应综合考虑,处理好三者的关系。其中,垭口是体现越岭线方案的重要控制点,应在基本符合路线走向的较大范围内选择,要全面考虑垭口的位置、标高、地形条件,地质情况和展线条件。越岭高差较小,地质条件稳定,展线降坡后能与山麓控制点直接地衔接,不需无效延长路线,这种垭口最为理想。如垭口虽低,但地质条件不好,或两侧山坡不适于展线,或展线后与山麓控制点接线不顺,则应稍微偏离总方向另行选择。垭口以下的两侧山坡线是越岭线的主要组成部分,山坡的地形、地质条件直接影响路线的质量、造价和路基的稳定,应综合考虑。
2.9景观设计
公路建设不可避免地对沿线生态景观造成一定的负面影响,如植被的破坏,水土的流失,土地的分割等。为此在山区公路路线设计中应贯彻保护优先,预防为主,防治结合,综合治理的原则。比如在迎水库面行车的安全性,尽量避免大的填方,减少占用库区水域面积。设计时视不同情况考虑各种美化绿化工程,沿线种植行道树,以增加安全感加强线形诱导功能和路容美化作用,填方下边坡考虑在坡面进行普通喷播(草籽),以达到植草绿化的目的。挖方地段分情况设置喷锚、及挂网客土喷播(草籽),尽可能的恢复原有生态系统。施工中应做好周围环境工作,减小灰尘废物、有害烟尘、废气对沿线生态环境和农田的不良影响。
半导体发展路径篇3
关键词：低等级公路改建、总体及路线设计
abstract:inthispaper,combinedwithmeixiantownradiustopengspicyculturaltourismhighwaydesignexperienceoftricholoma,forlowgradehighwayrebuildingexistingtechnicalstandardsoverall,routedesignproblemsandsummarizetheexperienceof.
Keywords:reconstructionoflowgradehighwayrouteoverallanddesign;
中图分类号：F540.3文献标识码：a文章编号：
1前言
近年来，我国公路交通运输飞速发展，高速公路、省干线公路的完善，经济的发展也使得原本等级较低的村道、乡道无法满足日益增长的交通需求；各省市县对较低等级的山区公路和城镇道路的提级改建也日益重视，增加投资建设资金，加快了公路交通网的建设。公路提级改建项目因为山区地形、地质复杂，路线布设受平纵横断面等条件和影响因素诸多；现根据以往各种等级公路提级改建项目设计过程中的一些粗浅体会，以梅县松口镇半径至蓬辣文化旅游公路为例，阐述对公路提级改建中总体及路线设计的几点认识，希望能对公路提级改建项目的建设起到一定的指导作用。
2总体设计
总体设计是公路工程项目的总图，要求协调专业间内外关系，确定标准、规模、方案，以形成完整的系统工程，实现安全、环保、可持续发展的总体目标。在实践过程中，改建项目总体设计考虑的因素有：起终点的衔接、公路等级、建设规模(涉及桥涵的数量)、大体的施工方案以及主要的制约因素；即明确“三做”做成什么样、需要做什么、可以怎么做。
梅县松口镇半径至蓬辣文化旅游公路定义为三级公路，设计时速30Km/h，路线起点接县道X009，终点为蓬辣小桥终点；沿途经过半径村、罗屋敦、蓬辣等村庄，既有两座桥梁已不能满足设计要求，需拆除重建，另需新建中桥一座，各涵洞均需拆除重建；既有水泥砼路面不能满足荷载要求，需破除；中间控制点主要为旧路两侧的村庄、建筑物、山体以及旧路桥梁。
3选线
选线考虑的因素较多，变化大；一般遵循先整体后局部，由浅入深的原则。由起终点、必须连接的城镇村庄作为最主要控制点决定路线基本走向，在基本走向确定的基础上，细化控制因素，如桥梁、旧路沿用、隧道以及河流等，决定路线的局部方案，从而确定路线走向。
对于公路提级改建工程，大多路线走向基本已经确定，但是一味的沿旧路选线未必就是最优的选择，反而可能因为道路等级的提升带来新的征地拆迁工程；通过局部改线论证，或许能有更优可行的路线走向。梅县松口镇半径至蓬辣文化旅游公路，于罗屋敦绕开两侧居民房屋甚多处，避开旧路，改走沿房屋后山腰，避免了大量的征地拆迁工作。
此外，改建项目设计中心线的位置可能为两种：当旧路基基本能满足改建断面的需求时，选择旧路中心线作为基准；当旧路基与改建断面相差较大时，选择旧路边线作为基准，两者都能很好的利用旧路基，这是相当重要的，这对道路标高的控制，施工方案有决定性作用。
4平面设计
平曲线指标是视距及行车安全的首要影响因素，其要素应根据规范满足其组成要求。在平面设计中，其要点无非圆曲线半径、缓和曲线长度、超高加宽以及直线段长度等能否满足规范。在公路提级改建中，我们既希望能将平面线型严格满足规范要求以达行车安全，也希望在改建的过程中以人为本，注重环保，减少对山体环境的破坏，这就需要一个平衡点。
目前大多数公路改建工程，因为日益增长的交通量而投入建设：对于旧路为沙土路等级较低者，我们应严格按照规范进行平面设计使其达到我们提级的目的；而对于有一定等级的公路优化改建项目，在保证路宽的情况向，可适当考虑使用较低平面指标。梅县松口镇半径至蓬辣文化旅游公路，旧路现状宽6.0m，平纵指标低，为四级路；本次设计我们采用三级公路30Km/h设计标准，局部降低指标限速20Km/h，减少了大量的新征拆迁，又保证路段的通达能力得到了提升。
4.1直线
公路路线规范对平曲线间直线长度作出了最小值的规定，即我们常说的同向6V，反向2V；设计速度不大于40Km/h时，则可参考执行。目前公路提级改建中，项目类型主要有：三级公路改建为二级公路，等外或四级公路改建为三级公路，均存在速度上的提升。对于严格的二级公路，其设计时速有60Km和80Km，一般是省级的重要干线道路，平曲线间直线最小长度需严格满足规范要求，保证行车安全；而时速不大于40Km的公路，一般是具有集散性的县道，乡道，是城镇和农村经济作物运输的重要通道，平均行车速度不高，在保证行车安全的基本前提下，更多的是需求行车空间环境的舒适性，因此对于平曲线间直线最小长度参考执行。
驾驶员是依据所接受沿线的综合信息来调整其驾驶行为,而道路信息来源于线形、道路条件、交通组织、道路交通标志标线、边坡防护形式及沿线地形、景观等。因此，在实际项目设计中，考虑停车视距的要求，取约3.6s行程距离作为同向平曲线间直线最小距离；考虑制动距离，取约1.2s行程距离作为反向平曲线间直线最小距离，足以满足较低等级公路的行车安全要求。
4.2平曲线
平曲线是平面设计中最重要的部分，通常较常用的平面线形的组合有：基本型、S型、卵形、凸型、复合型以及C型，后三者只有在特殊情况下才使用。在提级改建路线设计过程中，工程师常常遇到的节点有：平面线形、平曲线最小长度、“小偏角”。
4.2.1平面线形
在平面设计过程中，许多工程师担心偏离旧路过多导致造价增加而设置了较多的交点，以致平曲线指标低，甚至经常采用极限值，整体线形指标不顺，达不到优化线形，提级改建的目的。公路提级改建是一个优化平纵横断面的过程，平面为首，兼顾纵横是最基本的原则。
基本型曲线宜将缓和曲线-圆曲线-缓和曲线长度设计成1:1:1，曲线较长者则可为1:2:1；S型曲线两圆曲线半径之比宜为1~1/3。另外，在实际设计过程中，由于两交点之间距离较短，平曲线设计后无法满足同向曲线之间直线距离的要求，此时可以考虑设置为卵形曲线，不宜设置为C型曲线。
缓和曲线是道路平曲线的重要组成部分，其长度要求满足规范值，此时往往会牺牲圆曲线的长度而达不到1:1:1的理想要求，甚至可能变为凸型曲线，此时线形较差，应当兼顾考虑，减少交点的设置。当遇到不设超高的半径时，按规范可不设缓和曲线，但建议同样设置缓和曲线，使得与圆曲线配合得当，美化线形。
4.2.2平曲线最小长度
对于高速行驶的车辆，如果曲线太短，会使驾驶操作频繁而紧张。提级改建的项目中，工程师往往希望能最大限度的利用旧路基，避免较大偏离旧路中线，从而容易出现小偏角现象，此时须按规范计算满足一般值长度要求，受其他特殊情况限制时，可减短满足平曲线最小长度要求。
4.3超高加宽
规范对公路的超高加宽均有相应的规定。圆曲线半径小于250m时，应根据该公路的交通组成确定加宽类别；半径小于不设超高圆曲线最小半径时应设置超高，对于新建公路，严格根据设计时速、圆曲线半径选择路段的最大超高横坡值，而对于大部分提级改建公路项目，不论远景还是近景交通量，通常车辆平均车速不高，最大超哥横坡值可定4%为上限，不可一味的按高速行车速度去取值。
4.4平面线形与桥、遂的配合
桥梁往往是影响和制约路线方案的关键,路线设计时对桥梁考虑不当会严重影响路线方案的合理性。路线设计中,过多直线要求的制约,强求桥梁位于直线段,导致大量采用最小半径、极限半径与短直线的不良组合,线形标准大大降低,与环境的协调性差,生态环境遭受破坏严重。随着社会经济的发展,桥梁技术的不断进步,弯斜坡桥等的设计、施工已有较成熟经验,工程造价也未必成为项目首要控制因素,这为山区公路路线设计提供了更大的自由度。
5纵断面设计
纵坡指标是行车速度的主要影响因素。我们知道，在设计过程中边坡点的数量越少，驾驶者操作频率越低，汽车行车条件就越好。在改建公路项目中，公路既有的路面纵坡往往达不到这一点，而我们的目标是提级改建，这就很可能为了保证公路等级的提升，需要作出较大的填挖，从而破坏山体环境，现有排水系统以及沿线分布的村庄民房。
纵断面设计需要考虑的因素有：起终点标高、桥涵控制标高、旧路沿线房屋建筑标高、平交口范围内坡度、填挖平衡。在公路改建项目中，地面线数据的准确性非常重要，尤其是旧桥桥头、桥面以及沿线房屋建筑标高；此外，应根据对旧路面的处理方案选择纵断面设计标高的控制高度：当拓宽改建时，设计标高采用旧路路面标高作为控制；当需要大量破除旧路面时，选择高于旧路面标高相当于结构层厚度作为设计标高控制。
5.1关于坡长限制
规范对各级坡度坡长作出了限制，并要求注意缓坡段的设置。纵断面设计中我们旨在对旧路纵断面进行优化设计，往往较容易满足对于4%以下的纵坡坡长限制；但如果对各路段都加以对应坡度的坡长限制，而强行将纵坡设计成台阶坡，纵面线形未必能得到有效改善，而且可能与地形不符，反而会造成工程量增大。
大中桥上不宜设置竖曲线，桥头两端竖曲线起终点应设在桥头10m以外；小桥涵可设斜坡段或竖曲线上，但应避免出现驼峰式纵坡。
5.2关于竖曲线半径设置
竖曲线的设置主要的作用是：缓冲冲击、保证纵向行车视距、利于排水及改善行车的视线舒适感。竖曲线设计控制要点有：半径、最小长度。半径的大小控制竖曲线起终点位于缓和曲线中间为宜；困难情况下，竖曲线长度不宜小于规范值的最小长度。
5.3平纵组合中的“平包竖”
组合得当的平纵线形不仅能起诱导视线的作用，而且可取得平顺而流畅的效果。平包竖设计应注意以下几点：
1）平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。
2）平曲线与竖曲线大小应保持均衡，平曲线半径大时，竖曲线半径相应也要大。
3）应避免的组合：边坡点和交点不宜重合、小半径竖曲线不宜与缓和曲线重叠、长平曲线内尽量设计成直坡线、平竖曲线半径均很小时不宜重合，应分开。
6结语
公路的总体和路线设计是一项综合性工作,对于山区公路来说,由于受复杂地形条件和环境保护要求的限制,设计时所需考虑的影响因素更多,线形设计与各专项设计相互影响更大。
在实际的项目中，遇到长达10Km以上的公路改建项目，工程师们运用现代高科技辅助设计手段，使得线形设计和检验提更为的简便快捷，设计人员可以有更多的精力放在怎样使设计更为经济合理、设计组合更为美观上，从何真正做到以人为本、安全第一、达到路线与周围景观环境相协调的目的。
参考文献
[1]赵永平，唐勇.《道路勘测设计》.北京：高等教育出版社，2004.
半导体发展路径篇4
关键词：半导体材料发展趋势
中图分类号：o47文献标识码：a文章编号：
半导体信息功能材料和器件是信息科学技术发展的物质基础和先导。半导体材料是最重要最有影响的功能材料之一，它在微电子领域具有独占的地位，同时又是光电子领域的主要材料。半导体技术的迅速发展，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。
一、几种主流的半导体材料简介
（一）半导体硅材料
硅是当前微电子技术的基础材料，预计到本世纪中叶都不会改变。从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。从进一步提高硅iC‘S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，Soi材料，包括智能剥离和SimoX材料等也发展很快。理论分析指出30nm左右将是硅moS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、Sio2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3n4等来替代Sio2），低K介电互连材料，用Cu代替al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSi的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和Dna生物计算等之外，还把目光放在以Gaas、inp为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。
（二）半导体超晶格、量子阱材料
以Gaas和inp为基的晶格匹配和应变补偿的超晶格、量子阱材料已发展得相当成熟，并成功地用来制造超高速、超高频微电子器件和单片集成电路。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前，研制高质量的1.5μm分布反馈（DFB）激光器和电吸收（ea）调制器单片集成inp基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键。另外，用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向，正从直径3英寸向4英寸过渡；生产型的mBe和m0CVD设备已研制成功并投入使用，每台年生产能力可高达3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英、法、美、日等尖端科技公司等都有这种外延材料出售。生产型mBe和moCVD设备的成熟与应用，必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。
（三）光子晶体半导体材料及其发展趋势
光子晶体是一种人工微结构材料，介电常数周期的被调制在与工作波长相比拟的尺度，来自结构单元的散射波的多重干涉形成一个光子带隙，与半导体材料的电子能隙相似，并可用类似于固态晶体中的能带论来描述三维周期介电结构中光波的传播，相应光子晶体光带隙（禁带）能量的光波模式在其中的传播是被禁止的。如果光子晶体的周期性被破坏，那么在禁带中也会引入所谓的“施主”和“受主”模，光子态密度随光子晶体维度降低而量子化。如三维受限的“受主”掺杂的光子晶体有希望制成非常高Q值的单模微腔，从而为研制高质量微腔激光器开辟新的途径。光子晶体的制备方法主要有：聚焦离子束（FiB）结合脉冲激光蒸发方法，即先用脉冲激光蒸发制备如ag/mno多层膜，再用FiB注入隔离形成一维或二维平面阵列光子晶体；基于功能粒子（磁性纳米颗粒Fe2o3，发光纳米颗粒CdS和介电纳米颗粒tio2）和共轭高分子的自组装方法，可形成适用于可光范围的三维纳米颗粒光子晶体；二维多空硅也可制作成一个理想的3－5μm和1.5μm光子带隙材料等。目前，二维光子晶体制造已取得很大进展，但三维光子晶体的研究，仍是一个具有挑战性的课题。有科学家提出了全息光栅光刻的方法来制造三维光子晶体，并取得了进展。
半导体发展路径篇5
关键词：车载导航系统；电子地图；拓扑结构；路径规划；限制搜索区域
中图分类号：tn96?34；tm417文献标识码：a文章编号：1004?373X（2016）13?0133?04
abstract：theincreasingquantityofmotorvehiclesbringshugepressurefortraffic，environment，energy，etc.animprovedpathplanningalgorithmisproposed，whichiscalledcapsule?likerestrictedsearchingareapathplanningalgorithm.thismethodcangreatlyreducethesearchingrangeoftraditionalpathplanningmethods，andensurethesuccessrateofshortestpathplanningbymeansofsettingthedynamicsearchingparameter.theellipserestrictedareaalgorithmandimprovedalgorithmaredeeplycomparedandstudiedbytakingtheroadnetworkdataofthetopologystructureastheexperimentalplatform.thehighefficiencyandstabilityoftheimprovedalgorthmwereverifiedbyexperiment.thepreliminarydesignschemeofthevehicle?mountednavigationsystemwithcentermo?nitoringisgiven，whichiscomposedofmonitoringcentersubsystem，vehicle?mountedsubsystemandcommunicationsubsystem.
Keywords：vehicle?mountednavigationsystem；electronicmap；topologystructure；pathplanning；restrictedsearchingarea
仅仅通过道路基础设施建设来解决交通问题，已经不能满足快速增长的机动车数量对交通的需求，而智能交通系统的出现大大改善了交通状况，合理利用现有道路资源，就可以大幅度提高路网的使用率和使用质量，从而达到减少交通堵塞现象的目的。车载导航系统，作为itS的关键组成部分之一，不仅能够为用户准确地提供一条前往目标地点的合理道路，还使得单个车体与城市交通系统网络有机融合，从而能够顺利避开堵塞的道路，使得外出效率大为提高。
1车载导航系统电子地图的实现
1.1电子地图中道路网络数据模型
道路网络的数据模型是生成具有拓扑结构道路网络的基础。车载导航电子地图是由点、线和面三个基本元素组成。整个道路网络的表示一般采用arc?node模型，该模型的特点是易于表达实际路网的拓扑关系，且形式简洁。考虑到实际电子地图的面是由弧段组成，故可以将路网归结为节点和弧段两个基本元素的组合。arc?node模型的基本原理是在一定的精度范围之内，采用以直代曲的思想，由连续的小段直线代替和逼近真实的道路曲线，这样就形成了arc?node数据模型，其形式化定义为：
式中：为路网；为路网的节点集；为路网的有向路段集；和为路段的起点和终点；为路段的属性集，可表示为距离、时间和花费等。
同时，根据实际交通网络的特点，做如下的分析假设：所有的边都是线段，对于弯曲弧度数较大的路段，可通过在该路段上插入一系列节点使该路段由一些弧度较小的路段构成，把弧度较小的路段假设为一条线段。如图1所示，节点1和2之间的路径弧度较大，在原路径上插入节点3和4，将原路段分割成弧度相对较小的三个路段。边长通常是双向可通的，边的权值为正值。
网络中有较多的节点和边，与节点相关联的边数为常数，且远小于网络中总的节点数。
1.2导航电子地图中折线网络拓扑化算法实现
算法实现的原理可以简单的描述为：依据折线道路网络的组成特点及arc?node数据模型，由给定的折线道路网络生成表示其拓扑结构的arc?node数据模型。生成过程基本可以分成两个步骤：第一步是完善给定的折线道路网络数据，即对1.1节中介绍的道路网络的几个情况进行相应的处理；第二步是在第一步的基础上，由完善后的折线数据网络数据生成表示其拓扑结构的arc?node数据结构。整个算法流程如图2所示。
2车载导航系统路径规划搜索算法
2.1椭圆限制搜索区域路径规划算法
椭圆限制区域的最短路径算法思想如下：以起始点和终点为焦点，以为长轴长画一个椭圆，然后在椭圆区域内的站点间寻找最短路径。其中，为起始点到终点的欧式距离，是一个与城市路网信息有关的统计参数。所以，椭圆限制区域的最短路径算法是依赖于城市的统计参数的，统计数据表明对于北京路网的值为1.417。构造椭圆限制区域的方法如下：
（1）建立直角坐标系：轴为轴为与其垂直的方向。
（2）以起始点为圆心，的连线为半径，作圆该圆内的区域就是传统最短路径规划算法Dijkstra算法的搜索区域。
（3）以起始点终点为焦点，作椭圆椭圆内的区域就是椭圆限制搜索区域路径规划算法的搜索区域。其中椭圆的长半轴与椭圆相交于点和点形成的椭圆阴影区域就是算法的搜索范围。
椭圆限制搜索区域路径规划算法的实现步骤比较简单，具体如下：输入起始点终点完成道路的网络数据加载及程序运行环境设置等；根据起始点构造椭圆限制搜索的区域；在构造的限制搜索区域内，调用Dijkstra算法进行最短路径计算；输出起始点和终点之间的最短路径。
2.2改进的限制搜索区域路径规划算法
胶囊形限制搜索区域路径规划算法的原理与椭圆限制搜索区域路径规划算法类似，搜索起始点到终点的最短路径时，只需要考虑中间胶囊形阴影部分的路段和节点，该胶囊形限制搜索区域路径规划算法的搜索范围比Dijkstra搜索算法和椭圆限制搜索区域算法都大大缩小；并且以线段作为上下边界的限制，在一定程度上减少了判定节点是否落在限制区域内时椭圆算法需要进行的大量乘积和开方运算，从而提高了整个搜索过程的效率。具体的搜索区域设置方法如下：
（1）轴为轴为与其垂直的方向，以起始点为原点建立一个直角坐标系；
（2）以起始点为圆心，的连线为半径，作圆该圆内的区域就是传统最短路径规划算法Dijkstra算法的搜索区域；
（3）以起始点终点为焦点，作椭圆椭圆内的区域就是椭圆限制搜索区域路径规划算法的搜索区域。其中椭圆的长半轴与椭圆相交于点和点
（4）分别以起始点终点为圆心，线段aS（DK）为半径作两个半圆eaF和VKG，连接点和点形成了如图3所示的阴影的胶囊形限制区域，该区域即为改进算法的路径规划搜索范围。
由上面提到的道路路网统计参数可知，椭圆限制搜索区域路径规划算法搜索的成功建立在95%的置信水平之上，也就是还有5%的可能性，实际最短路径上的节点落在限制区域之外，这就可能导致搜索的失败，胶囊形限制搜索区域路径规划跟椭圆限制搜索区域路径规划存在同样可能导致搜索失败的情况，因此就必须通过调节半圆的参数半径扩大搜索范围，保证搜索成功，提高算法的可靠性。修正后的算法步骤如下：
第1步：输入搜索起始点和终点完成拓扑化路网数据加载及程序运行环境设置等；
第2步：根据起始点构造初始胶囊形限制区域算法的搜索区域，阈值半径为
第3步：在构造完成的胶囊形限制区域中调用Dijkstra算法，进行最短路径规划，若搜索成功则转步骤5，否则继续；
第4步：设置动态变化参数以起始点终点为圆心，以上一次搜索的阈值半径加上为半圆半径构造新的胶囊形限制搜索区域，如图4中虚线包围区域所示，构造完成后转第3步；
第5步：输出搜索得出的最短路径，算法结束。
3中心监控式车载导航系统初步设计
3.1中心监控式车载导航系统构成
中心监控式车载导航系统除具有导航功能外，通过借助通信网络，还能够采集信息、分析信息，路径规划在中心根据实时交通情况完成。实际应用时，通常需要根据车载终端的具体需要进行配置，通常至少应包含监控中心子系统、车载子系统和通信子系统三部分。
监控中心子系统：系统接收车载子系统发送的车辆速度、位置、报警等信息，然后在导航电子地图拓扑路网基础上对车辆状态进行实时显示、并且进行车载子系统的路径查询、数据分析处理要求。处理完成之后，并对系统和车载子系统进行参数设置及控制。
车载子系统：车载子系统负责与监控中心子系统通信，把车辆位置信息、报警状态发送给监控中心子系统，同时接收监控中心子系统的反馈指令对车辆进行相关控制。车载子系统结构组成如图5所示。
通信子系统：中心监控式车载导航系统的关键部分之一。选择正确的通信方式，连接车载子系统和监控中心子系统十分重要。首先必须考虑到通信系统网覆盖范围，其次还必须考虑车辆行驶过程中可能遭遇的恶劣环境影响。
3.2中心监控式车载导航工作原理
车载GpS接收机接收定位卫星发来的定位数据，并且根据4颗不同卫星发来的星历数据计算出自身所处地理位置的坐标，该坐标数据通过符合GSm标准的无线模块，采用SmS形式，由车载终端将车辆的位置状态、报警器输入信息发送至GSm网，GSm网将接收到的车辆定位信息通过互联网或者通信接发设备送至中心控制子系统，以便监控中心及时掌握车辆的动态位置信息，进一步控制车载终端。其中的定位信息传输功能实现所需软件为通信服务器软件，主要完成车辆和监控中心之间的数据传输与通信，实现数据收发、编码、解码、数据入库等工作。监控中心则完成车辆位置信息的可视化、车辆行驶的最优路径规划及各种控制指令的发送等功能。基于GpS和GSm短消息业务的中心监控式车载导航系统的工作示意图如图6所示。
3.3中心监控式车载导航软件实现
中心监控式车载导航系统的软件设计具有良好的人机交互界面和数据处理能力。首先构建一个客户端/服务器结构，数据库安装在控制中心子系统上，数据库管理采用结构化查询语言，客户端采用windows操作系统，应用程序采用VC2010进行开发。中心监控式导航监控中心软件设计通常要考虑5个功能模块组成：
地图显示模块：为达到对车辆监控的目的，能够显示车辆轨迹、车速等；
信息点管理模块：信息点被分类存储后，在管理用户界面中体现，用户可以对信息点数据库进行管理，如删除、添加或修改等；
数据显示模块：解码信息显示于终端；
指令下载模块：将路径导航指令实时下载到车载终端；
系统隐私保护模块：车辆管理数据库，存有车辆的电子编号用于计算机检索和处理，保证车辆信息的安全。
4实验验证及结果分析
为了验证提出的胶囊形限制搜索区域路径规划算法的有效性和可靠性，使用125000比例尺下mapinfo格式的北京2011年交通图作为电子地图数据源（该地图道路网络共有97773个地理特征数量），在win7平台microsoftVisualStudio2010编程环境下对椭圆限制搜索区域以及胶囊形限制搜索区域最短路径规划算法的性能进行测试。为了简洁，这里用SF1表示椭圆限制搜索区域路径规划算法；SF2表示胶囊形限制搜索区域路径规划算法。
为了保证两种算法的可靠性，反复给定不同的搜索起点和终点，对比各种算法的搜索时间和规划路径长度等实验数据。考虑到论文篇幅的限制，这里仅给出起点编号为797，终点编号为2195情况下的算法的实际路径规划结果图。图7表示算法SF1路径规划结果，图8表示算法SF2路径规划结果。
两种算法的性能对比如表1所示。表中St表示测试给定的起点，Dt表示测试的目标终点；分别表示算法SF1，SF2在相同情况下所用的搜索时间（单位：s）。分别表示算法SF1，SF2在相同情况下所规划出的最短路径长度（单位：m）。
由表1可以看出，在相同的起点和终点下，在搜索的高效性方面，启发式搜索算法SF2明显比传统算法SF1优越很多，提出的改进路径规划方法比算法SF1的搜索效率有20%左右的提升；改进算法SF2，通过设置动态参数避免了此种情况的发生，很好的保证了搜索的可靠性。综上所述，可见本文提出的改进路径规划算法在搜索效率和搜索可靠性方面都具有相当的优越性。
5结论
本文在拓扑化路网数据基础上，提出了一种改进的路径规划算法――胶囊形限制搜索区域路径规划算法。该方法在很大程度上减少了传统路径规划方法的搜索范围，再通过设置动态搜索参数保证了路径规划的成功率。并且以拓扑结构路网数据为实验载体，对椭圆限制区域算法及提出的改进算法进行了深入的对比和研究，通过实验验证了改进算法的高效性和稳定性。最后，给出了中心监控式车载导航系统的初步设计方案。
参考文献
[1]屈展.车载导航系统中路径规划问题的研究[D].兰州：兰州理工大学，2012：253?257.
[2]高星.浅论车载导航系统的现状及发展趋势[J].计算机光盘软件与应用，2011（6）：76?77.
[3]陈圣，董林飞.Dijkstra和a*算法在智能导航中的应用分析[J].重庆科技学院学报，2010，12（6）：159?161.
[4]尹路明，张志恒，张小朋.一种新型GpS/DR组合导航系统[J].现代电子技术，2014，37（13）：136?138.
[5]罗国青.车辆定位导航系统动态路径规划研究[D].长沙：湖南大学，2011：321?323.
[6]CHenHeping，LiXianqin，GUJinguan，etal.Researchofpathplanningalgorithmsbasedonvectormapdatastructure[J].Computerengineeringandapplications，2010，39（19）：238?245.
半导体发展路径篇6
关键词：高速公路；路线设计；平纵组合设计；交通安全；交通事故文献标识码：a
中图分类号：U412文章编号：1009-2374（2016）31-0082-02Doi：10.13535/ki.11-4406/n.2016.31.041
1研究背景
随着我国公路建设的发展，公路已经覆盖我国大江南北，为各地人们带去了便利的交通条件。与此同时，随着人的认知的提高，人们对公路的安全要求也进一步提高。自20世纪90年代组织实施GBm（公路标准化、美化）工程和创建文明样板路、2004年4月公布《关于全面排查公路危险路段的通知》以及《公路项目安全性评价指南（JtGtB05-2004）》的提出，在一代交通人的努力下，我国交通安全事故已得到大幅缓解，并且呈逐年下降趋势。
随着我国公路网的加快完善和机动化社会的快速到来，经济社会发展和公众对公路服务水平提出了更高要求。新时期为贯彻落实“更好地为公众服务”价值观，以及“畅通主导、安全至上、服务为本、创新引领”十六字方针，进一步提升公路服务水平。
2道路线形与公路安全关系
国内研究资料表明交通安全事故的原因主要有人、车辆、道路、交通环境、管理等部分组成。其中道路条件对交通安全有较大的影响，其中一个主要因素就是路线几何设计参数。其具体表征参数为平曲、视距、纵断面、横断面、合成坡度、超高、平纵线形组合。以高速公路为例，平纵组合对交通事故的影响统计结果如下：
2.1直线与直坡组合路段
在相同坡度条件下，山区高速公路上坡路段事故率明显低于下坡路段，坡度为1.3%时山区高速公路事故率最小。在相同坡度条件下，平原区高速公路上坡路段事故率明显低于下坡路段，在坡度为0.9%时平原区高速公路事故率最小。
2.2直线与竖曲线组合路段
凸形竖曲线半径在2000m左右事故率曲线出现突变，竖曲线半径小于2000m的范围内，事故率增加速度显著增加。凹形竖曲线半径在2000m左右事故率曲线出现突变，竖曲线半径小于2000m的范围内，事故率增加速度显著增加。
3基于交通安全的平纵组合设计技术要求
3.1基于视距的平纵组合路段设计技术要求
3.1.1应采用视距分析技术全面分析平纵组合路段的视距，不仅要检查外侧行车道的停车视距，也要检查内侧行车道的视距，建议绘制视距包络图。
3.1.2为了保证内侧行车道的视距，平曲线半径在有条件时应满足规范要求；条件限制时，平曲线半径无法满足要求时，可采取中央分隔带加宽、偏移防眩设施等措施确保内侧行车道的停车视距。
3.1.3为保证夜间足够的视距，凹形曲线应避免采用极限最小半径，宜采用一般值。
3.1.4建议在有条件的地方且不过多增加工程量的情况下，凸形竖曲线半径的大小应满足9s距离内具有足够的通视距离，以提高高速公路不受限制路段的安
全性。
3.2基于车辆行驶稳定性的平纵组合路段设计技术要求
3.2.1基于横向稳定性的平纵组合路段设计技术侧翻和侧滑都是车辆在平纵组合路段行驶的失稳状态，通过计算不同设计速度、纵坡坡度、超高下车辆发生侧翻、侧滑的极限平曲线半径，并将结果与线形《标准》和《规范》采用值比较。可以明显看出两者都小于《标准》和《规范》规定值，结果表明：《标准》和《规范》规定的平曲线半径能够保证满足规范要求的平纵组合路段上车辆按照设计速度行驶的横向稳定性，并且留有一定的富余量。
3.2.2基于纵向稳定性的平纵组合路段设计技术。根据分析结果，不同设计速度、不同平曲线半径下所对应的保证车辆在平纵组合路段下行驶具有稳定性的最大纵坡与超高横坡有关。为保证车辆行驶的稳定性，平纵组合路段平曲线半径的选择与下坡的纵坡大小有关或下坡的纵坡大小的选择应与平曲线半径大小关联，并根据采用超高横坡计算平曲线对应的下坡坡度最大值，确保下坡时行驶的稳定性：下坡时平曲线段允许的最大纵坡应在《规范》规定的最大纵坡的基础上折减。公路设计速度越高，下坡时纵坡折减越明显。也可以通过增加平曲线半径来减少下坡时最大纵坡坡度值的折减。
4基于交通安全的公路路线平纵组合设计思路
在公路路线设计中，始终把安全性放在首位，坚持以人为本，采用一切有效的预控措施保证公路实体和行车安全，减少安全隐患，降低交通事故的发生率。尤其山区公路路线设计时，根据当地地形变化布置公路路线，避免剧烈切割山体，高填深挖，减少对生态环境的破坏，也可以提高公路的安全性，保证公路建设质量。同时合理运用线形要素，通过合理的要素组合保证线形顺适、连续，纵横面均衡，优化路线选择。
经过以上分析，基于交通安全的公路路线优化可以从以下两个方面着手：第一，合理运用平面几何线形指标。公路穿过复杂地形地貌时，受地形地貌等条件影响较大，一般不能使用较高的技术指标，可以综合考虑各种限制条件的影响，结合不同的地形地貌选用与之相适合的技术指标，同时注重各相邻路段技术指标的连续、均衡，实现高低指标的合理组合、合理过渡，以保证线形顺适。完成线形设计后，可以利用数字仿真技术模拟行车，检验全线平纵技术指标选用的合理性。如果检验结果表示线形自然流畅，没有扭曲等现象，在视觉上能自然引导驾驶员视线，则表示此线形设计符合交通安全设计要求，反之需要重新组合线形指标；第二，加强纵面设计，避免出现长徒纵坡。在出现连续上下坡路段时，需要验证是否需要设置避险车道，若需要必须按照要求设置爬坡车道。
5结语
综上所述，公路路线平纵设计应坚持以人为本，树立安全至上的理念，适度弱化造价因素，强化公路自身安全和使用安全在方案取舍的重要性。
参考文献
[1]赵胜林，许刚，袁晓寅.山区高速公路路线设计基本思路及选线方法的研究[J].公路交通科技（应用技术版），2011，（1）.
[2]汤振兴，朱晓娟.高速公路路线设计与沿线景观协调性研究[J].安徽农业科学，2011，（1）.
[3]高林丽.高速公路路线设计安全性评价[J].交通标准化，2011，（13）.
半导体发展路径篇7
关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体
1半导体材料的战略地位
上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和gaas激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。
2几种主要半导体材料的发展现状与趋势
2.1硅材料
从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（cz－si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后cz－si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（ic‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ulsi生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。
从进一步提高硅ic‘s的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，soi材料，包括智能剥离（smartcut）和simox材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和soi材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。
理论分析指出30nm左右将是硅mos集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、sio2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高k介电绝缘材料（如用si3n4等来替代sio2），低k介电互连材料，用cu代替al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ulsi的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和dna生物计算等之外，还把目光放在以gaas、inp为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容gesi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。
2.2gaas和inp单晶材料
gaas和inp与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。
目前，世界gaas单晶的总年产量已超过200吨，其中以低位错密度的垂直梯度凝固法（vgf）和水平（hb）方法生长的2－3英寸的导电gaas衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4，6和8英寸）的si－gaas发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的si－gaas集成电路生产线。inp具有比gaas更优越的高频性能，发展的速度更快，但研制直径3英寸以上大直径的inp单晶的关键技术尚未完全突破，价格居高不下。
gaas和inp单晶的发展趋势是：
（1）。增大晶体直径，目前4英寸的si－gaas已用于生产，预计本世纪初的头几年直径为6英寸的si－gaas也将投入工业应用。
（2）。提高材料的电学和光学微区均匀性。
（3）。降低单晶的缺陷密度，特别是位错。
（4）。gaas和inp单晶的vgf生长技术发展很快，很有可能成为主流技术。
2.3半导体超晶格、量子阱材料
半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（mbe，mocvd）的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。
（1）ⅲ－v族超晶格、量子阱材料。
gaaias／gaas，gainas／gaas，aigainp／gaas；galnas／inp，alinas／inp，ingaasp／inp等gaas、inp基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管（hemt），赝配高电子迁移率晶体管（p－hemt）器件最好水平已达fmax=600ghz，输出功率58mw，功率增益6.4db；双异质结双极晶体管（hbt）的最高频率fmax也已高达500ghz，hemt逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前，研制高质量的1.5μm分布反馈（dfb）激光器和电吸收（ea）调制器单片集成inp基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键，在实验室西门子公司已完成了80×40gbps传输40km的实验。另外，用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。
虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件，但由于其有源区极薄（～0.01μm）端面光电灾变损伤，大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。我国早在1999年，就研制成功980nmingaas带间量子级联激光器，输出功率达5w以上；2000年初，法国汤姆逊公司又报道了单个激光器准连续输出功率超过10瓦好结果。最近，我国的科研工作者又提出并开展了多有源区纵向光耦合垂直腔面发射激光器研究，这是一种具有高增益、极低阈值、高功率和高光束质量的新型激光器，在未来光通信、光互联与光电信息处理方面有着良好的应用前景。
为克服pn结半导体激光器的能隙对激光器波长范围的限制，1994年美国贝尔实验室发明了基于量子阱内子带跃迁和阱间共振隧穿的量子级联激光器，突破了半导体能隙对波长的限制。自从1994年ingaas／inaias／inp量子级联激光器（qcls）发明以来，bell实验室等的科学家，在过去的7年多的时间里，qcls在向大功率、高温和单膜工作等研究方面取得了显着的进展。2001年瑞士neuchatel大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区结构使波长为9.1μm的qcls的工作温度高达312k，连续输出功率3mw.量子级联激光器的工作波长已覆盖近红外到远红外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光谱、超高灵敏气体传感器、高速调制器和无线光学连接等方面显示出重要的应用前景。中科院上海微系统和信息技术研究所于1999年研制成功120k5μm和250k8μm的量子级联激光器；中科院半导体研究所于2000年又研制成功3.7μm室温准连续应变补偿量子级联激光器，使我国成为能研制这类高质量激光器材料为数不多的几个国家之一。
目前，ⅲ－v族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向，正从直径3英寸向4英寸过渡；生产型的mbe和m0cvd设备已研制成功并投入使用，每台年生产能力可高达3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英国卡迪夫的mocvd中心，法国的picogigambe基地，美国的qed公司，motorola公司，日本的富士通，ntt，索尼等都有这种外延材料出售。生产型mbe和mocvd设备的成熟与应用，必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。
（2）硅基应变异质结构材料。
硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙，如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究，但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料（纳米si／sio2），硅基sigec体系的si1－ycy/si1－xgex低维结构，ge／si量子点和量子点超晶格材料，si／sic量子点材料，gan／bp／si以及gan／si材料。最近，在gan／si上成功地研制出led发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道，使人们看到了一线希望。
另一方面，gesi／si应变层超晶格材料，因其在新一代移动通信上的重要应用前景，而成为目前硅基材料研究的主流。si/gesimodfet和mosfet的最高截止频率已达200ghz，hbt最高振荡频率为160ghz，噪音在10ghz下为0.9db，其性能可与gaas器件相媲美。
尽管gaas／si和inp／si是实现光电子集成理想的材料体系，但由于晶格失配和热膨胀系数等不同造成的高密度失配位错而导致器件性能退化和失效，防碍着它的使用化。最近，motolora等公司宣称，他们在12英寸的硅衬底上，用钛酸锶作协变层（柔性层），成功的生长了器件级的gaas外延薄膜，取得了突破性的进展。
2.4一维量子线、零维量子点半导体微结构材料
基于量子尺寸效应、量子干涉效应，量子隧穿效应和库仑阻效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种人工构造（通过能带工程实施）的新型半导体材料，是新一代微电子、光电子器件和电路的基础。它的发展与应用，极有可能触发新的技术革命。
目前低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系上，如gaalas／gaas，in（ga）as／gaas，ingaas／inalas／gaas，ingaas／inp，in（ga）as／inalas／inp，ingaasp／inalas／inp以及gesi／si等，并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。俄罗斯约飞技术物理所mbe小组，柏林的俄德联合研制小组和中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的mbe小组等研制成功的in（ga）as／gaas高功率量子点激光器，工作波长lμm左右，单管室温连续输出功率高达3.6～4w.特别应当指出的是我国上述的mbe小组，2001年通过在高功率量子点激光器的有源区材料结构中引入应力缓解层，抑制了缺陷和位错的产生，提高了量子点激光器的工作寿命，室温下连续输出功率为1w时工作寿命超过5000小时，这是大功率激光器的一个关键参数，至今未见国外报道。
在单电子晶体管和单电子存贮器及其电路的研制方面也获得了重大进展，1994年日本ntt就研制成功沟道长度为30nm纳米单电子晶体管，并在150k观察到栅控源－漏电流振荡；1997年美国又报道了可在室温工作的单电子开关器件，1998年yauo等人采用0.25微米工艺技术实现了128mb的单电子存贮器原型样机的制造，这是在单电子器件在高密度存贮电路的应用方面迈出的关键一步。目前，基于量子点的自适应网络计算机，单光子源和应用于量子计算的量子比特的构建等方面的研究也正在进行中。
与半导体超晶格和量子点结构的生长制备相比，高度有序的半导体量子线的制备技术难度较大。中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的mbe小组，在继利用mbe技术和sk生长模式，成功地制备了高空间有序的inas／inai（ga）as／inp的量子线和量子线超晶格结构的基础上，对inas／inalas量子线超晶格的空间自对准（垂直或斜对准）的物理起因和生长控制进行了研究，取得了较大进展。
王中林教授领导的乔治亚理工大学的材料科学与工程系和化学与生物化学系的研究小组，基于无催化剂、控制生长条件的氧化物粉末的热蒸发技术，成功地合成了诸如zno、sno2、in2o3和ga2o3等一系列半导体氧化物纳米带，它们与具有圆柱对称截面的中空纳米管或纳米线不同，这些原生的纳米带呈现出高纯、结构均匀和单晶体，几乎无缺陷和位错；纳米线呈矩形截面，典型的宽度为20－300nm，宽厚比为5－10，长度可达数毫米。这种半导体氧化物纳米带是一个理想的材料体系，可以用来研究载流子维度受限的输运现象和基于它的功能器件制造。香港城市大学李述汤教授和瑞典隆德大学固体物理系纳米中心的larssamuelson教授领导的小组，分别在sio2／si和inas／inp半导体量子线超晶格结构的生长制各方面也取得了重要进展。
低维半导体结构制备的方法很多，主要有：微结构材料生长和精细加工工艺相结合的方法，应变自组装量子线、量子点材料生长技术，图形化衬底和不同取向晶面选择生长技术，单原子操纵和加工技术，纳米结构的辐照制备技术，及其在沸石的笼子中、纳米碳管和溶液中等通过物理或化学方法制备量子点和量子线的技术等。目前发展的主要趋势是寻找原子级无损伤加工方法和纳米结构的应变自组装可控生长技术，以求获得大小、形状均匀、密度可控的无缺陷纳米结构。
2.5宽带隙半导体材料
宽带隙半导体材主要指的是金刚石，iii族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（zno等）及固溶体等，特别是sic、gan和金刚石薄膜等材料，因具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点，成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料；在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。另外，iii族氮化物也是很好的光电子材料，在蓝、绿光发光二极管（led）和紫、蓝、绿光激光器（ld）以及紫外探测器等应用方面也显示了广泛的应用前景。随着1993年gan材料的p型掺杂突破，gan基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点。目前，gan基蓝绿光发光二极管己商品化，gan基ld也有商品出售，最大输出功率为0.5w.在微电子器件研制方面，gan基fet的最高工作频率（fmax）已达140ghz，ft=67ghz，跨导为260ms／mm；hemt器件也相继问世，发展很快。此外，256×256gan基紫外光电焦平面阵列探测器也已研制成功。特别值得提出的是，日本sumitomo电子工业有限公司2000年宣称，他们采用热力学方法已研制成功2英寸gan单晶材料，这将有力的推动蓝光激光器和gan基电子器件的发展。另外，近年来具有反常带隙弯曲的窄禁带inasn，ingaasn，ganp和ganasp材料的研制也受到了重视，这是因为它们在长波长光通信用高t0光源和太阳能电池等方面显示了重要应用前景。
以cree公司为代表的体sic单晶的研制已取得突破性进展，2英寸的4h和6hsic单晶与外延片，以及3英寸的4hsic单晶己有商品出售；以sic为gan基材料衬低的蓝绿光led业已上市，并参于与以蓝宝石为衬低的gan基发光器件的竟争。其他sic相关高温器件的研制也取得了长足的进步。目前存在的主要问题是材料中的缺陷密度高，且价格昂贵。
ii－vi族兰绿光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美国3m公司成功地解决了ii－vi族的p型掺杂难点而得到迅速发展。1991年3m公司利用mbe技术率先宣布了电注入（zn，cd）se／znse兰光激光器在77k（495nm）脉冲输出功率100mw的消息，开始了ii－vi族兰绿光半导体激光（材料）器件研制的高潮。经过多年的努力，目前znse基ii－vi族兰绿光激光器的寿命虽已超过1000小时，但离使用差距尚大，加之gan基材料的迅速发展和应用，使ii－vi族兰绿光材料研制步伐有所变缓。提高有源区材料的完整性，特别是要降低由非化学配比导致的点缺陷密度和进一步降低失配位错和解决欧姆接触等问题，仍是该材料体系走向实用化前必须要解决的问题。
宽带隙半导体异质结构材料往往也是典型的大失配异质结构材料，所谓大失配异质结构材料是指晶格常数、热膨胀系数或晶体的对称性等物理参数有较大差异的材料体系，如gan／蓝宝石（sapphire），sic／si和gan／si等。大晶格失配引发界面处大量位错和缺陷的产生，极大地影响着微结构材料的光电性能及其器件应用。如何避免和消除这一负面影响，是目前材料制备中的一个迫切要解决的关键科学问题。这个问题的解泱，必将大大地拓宽材料的可选择余地，开辟新的应用领域。
目前，除sic单晶衬低材料，gan基蓝光led材料和器件已有商品出售外，大多数高温半导体材料仍处在实验室研制阶段，不少影响这类材料发展的关键问题，如gan衬底，zno单晶簿膜制备，p型掺杂和欧姆电极接触，单晶金刚石薄膜生长与n型掺杂，ii－vi族材料的退化机理等仍是制约这些材料实用化的关键问题，国内外虽已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。
3光子晶体
光子晶体是一种人工微结构材料，介电常数周期的被调制在与工作波长相比拟的尺度，来自结构单元的散射波的多重干涉形成一个光子带隙，与半导体材料的电子能隙相似，并可用类似于固态晶体中的能带论来描述三维周期介电结构中光波的传播，相应光子晶体光带隙（禁带）能量的光波模式在其中的传播是被禁止的。如果光子晶体的周期性被破坏，那么在禁带中也会引入所谓的“施主”和“受主”模，光子态密度随光子晶体维度降低而量子化。如三维受限的“受主”掺杂的光子晶体有希望制成非常高q值的单模微腔，从而为研制高质量微腔激光器开辟新的途径。光子晶体的制备方法主要有：聚焦离子束（fib）结合脉冲激光蒸发方法，即先用脉冲激光蒸发制备如ag/mno多层膜，再用fib注入隔离形成一维或二维平面阵列光子晶体；基于功能粒子（磁性纳米颗粒fe2o3，发光纳米颗粒cds和介电纳米颗粒tio2）和共轭高分子的自组装方法，可形成适用于可光范围的三维纳米颗粒光子晶体；二维多空硅也可制作成一个理想的3－5μm和1.5μm光子带隙材料等。目前，二维光子晶体制造已取得很大进展，但三维光子晶体的研究，仍是一个具有挑战性的课题。最近，campbell等人提出了全息光栅光刻的方法来制造三维光子晶体，取得了进展。
4量子比特构建与材料
随着微电子技术的发展，计算机芯片集成度不断增高，器件尺寸越来越小（nm尺度）并最终将受到器件工作原理和工艺技术限制，而无法满足人类对更大信息量的需求。为此，发展基于全新原理和结构的功能强大的计算机是21世纪人类面临的巨大挑战之一。1994年shor基于量子态叠加性提出的量子并行算法并证明可轻而易举地破译目前广泛使用的公开密钥rivest，shamir和adlman（rsa）体系，引起了人们的广泛重视。
所谓量子计算机是应用量子力学原理进行计的装置，理论上讲它比传统计算机有更快的运算速度，更大信息传递量和更高信息安全保障，有可能超越目前计算机理想极限。实现量子比特构造和量子计算机的设想方案很多，其中最引人注目的是kane最近提出的一个实现大规模量子计算的方案。其核心是利用硅纳米电子器件中磷施主核自旋进行信息编码，通过外加电场控制核自旋间相互作用实现其逻辑运算，自旋测量是由自旋极化电子电流来完成，计算机要工作在mk的低温下。
这种量子计算机的最终实现依赖于与硅平面工艺兼容的硅纳米电子技术的发展。除此之外，为了避免杂质对磷核自旋的干扰，必需使用高纯（无杂质）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29si）的硅单晶；减小sio2绝缘层的无序涨落以及如何在硅里掺入规则的磷原子阵列等是实现量子计算的关键。量子态在传输，处理和存储过程中可能因环境的耦合（干扰），而从量子叠加态演化成经典的混合态，即所谓失去相干，特别是在大规模计算中能否始终保持量子态间的相干是量子计算机走向实用化前所必需克服的难题。
5发展我国半导体材料的几点建议
鉴于我国目前的工业基础，国力和半导体材料的发展水平，提出以下发展建议供参考。
5.1硅单晶和外延材料硅材料作为微电子技术的主导地位
至少到本世纪中叶都不会改变，至今国内各大集成电路制造厂家所需的硅片基本上是依赖进口。目前国内虽已可拉制8英寸的硅单晶和小批量生产6英寸的硅外延片，然而都未形成稳定的批量生产能力，更谈不上规模生产。建议国家集中人力和财力，首先开展8英寸硅单晶实用化和6英寸硅外延片研究开发，在“十五”的后期，争取做到8英寸集成电路生产线用硅单晶材料的国产化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我国应有8～12英寸硅单晶、片材和8英寸硅外延片的规模生产能力；更大直径的硅单晶、片材和外延片也应及时布点研制。另外，硅多晶材料生产基地及其相配套的高纯石英、气体和化学试剂等也必需同时给以重视，只有这样，才能逐步改观我国微电子技术的落后局面，进入世界发达国家之林。
5.2gaas及其有关化合物半导体单晶材料发展建议
gaas、inp等单晶材料同国外的差距主要表现在拉晶和晶片加工设备落后，没有形成生产能力。相信在国家各部委的统一组织、领导下，并争取企业介入，建立我国自己的研究、开发和生产联合体，取各家之长，分工协作，到2010年赶上世界先进水平是可能的。要达到上述目的，到“十五”末应形成以4英寸单晶为主2－3吨／年的si－gaas和3－5吨／年掺杂gaas、inp单晶和开盒就用晶片的生产能力，以满足我国不断发展的微电子和光电子工业的需术。到2010年，应当实现4英寸gaas生产线的国产化，并具有满足6英寸线的供片能力。
5.3发展超晶格、量子阱和一维、零维半导体微结构材料的建议
（1）超晶格、量子阱材料从目前我国国力和我们已有的基础出发，应以三基色（超高亮度红、绿和蓝光）材料和光通信材料为主攻方向，并兼顾新一代微电子器件和电路的需求，加强mbe和mocvd两个基地的建设，引进必要的适合批量生产的工业型mbe和mocvd设备并着重致力于gaalas／gaas，ingaalp／ingap，gan基蓝绿光材料，ingaas／inp和ingaasp／inp等材料体系的实用化研究是当务之急，争取在“十五”末，能满足国内2、3和4英寸gaas生产线所需要的异质结材料。到2010年，每年能具备至少100万平方英寸mbe和mocvd微电子和光电子微结构材料的生产能力。达到本世纪初的国际水平。
宽带隙高温半导体材料如sic，gan基微电子材料和单晶金刚石薄膜以及zno等材料也应择优布点，分别做好研究与开发工作。
（2）一维和零维半导体材料的发展设想。基于低维半导体微结构材料的固态纳米量子器件，目前虽然仍处在预研阶段，但极其重要，极有可能触发微电子、光电子技术新的革命。低维量子器件的制造依赖于低维结构材料生长和纳米加工技术的进步，而纳米结构材料的质量又很大程度上取决于生长和制备技术的水平。因而，集中人力、物力建设我国自己的纳米科学与技术研究发展中心就成为了成败的关键。具体目标是，“十五”末，在半导体量子线、量子点材料制备，量子器件研制和系统集成等若干个重要研究方向接近当时的国际先进水平；2010年在有实用化前景的量子点激光器，量子共振隧穿器件和单电子器件及其集成等研发方面，达到国际先进水平，并在国际该领域占有一席之地。可以预料，它的实施必将极大地增强我国的经济和国防实力。
半导体发展路径篇8
【关键词】农村电网；问题；规划建设
0.前言
高度重视农电，积极发展农电，为农电可持续发展注入活力。随着国家对“三农”工作的大力支持，近年来，农村经济发展迅速，农电发展具有很大的潜力和更为广阔的市场，因此，必须高度重视对农电的支持和投入，夯实农电发展基础，为开拓潜在的农电市场、服务于社会主义新农村建设提供必要的支持。
1.农村电网中存在的问题
1.1低压电网的主要问题
（1）单台配变供电户数过多，配变容量过低，配变分布不合理，供电半径过大。一、二期农网建设及改造，主要是以解决农村照明用电为主。随着中央“家电下乡”政策的实施，以及农村小型加工业、种植业、养殖业的快速发展，原有的低压电网已不能适应负荷急剧增长的需求。
（2）一、二期农网建设建设标准低，普遍采用BLV-35/25mm2导线，部分台区还存在裸导线，安全隐患较大；且供电半径过大，不能满足小于500m的要求，供电能力及供电质量差。
1.2中压电网的主要问题
（1）部分线路供电半径长，尤其是农村线路，由于变电站布点少，变电容量有限，且供电线路少，半径长，装接配变数量多，导致线路负载率较高。
（2）农村线路多为放射型,线路之间联络较少，线路发生故障时，没有第二电源供电，供电可靠性差。
（3）部分线路配变装接容量过大，有些线路设备闲置、损耗较大，但有些线路负载率高，应考虑切改负荷。
（4）部分线路所带负荷过大，联络情况不满足n-l校验，尤其是农村线路，虽然有联络，但联络线路线径小，不能完全转供负荷，联络无法发挥作用。
（5）城区单辐射线路也多，不能实行负荷转供，线路检修或故障时将造成局部停电。
（6）城区存在部分线路联络方式复杂，造成调度困难，应尽快改造。
2.农网规划的要点
建设社会主义新农村促使各级政府高度重视农村基础设施建设。党的十六届五中全会作出了建设社会主义新农村的重要决定，“十一五”期间，党中央、国务院对“三农”工作的高度重视，促使各级政府把工作重心转移到农村。
2.1规划区域和规划内容
农村电网规划主要分为两个层面，镇区规划和自然村的规划。我省经济发展较快，所以对镇区的规划可以采用一般城网规划的办法，对建设力度较大的镇区可以采用新区的规划办法，规划内容主要包括110kV和35kV电源点和lokV电网规划。自然村的规划比较复杂，需要根据实际情况来确定规划区域，规模较大的自然村可以单独规划，也可以根据lokV电力线路分布情况对规模较小的自然村进行合并，统筹规划，以保证规划的合理性，规划内容中应侧重于lokV和0.4kV电网。乡镇中110kV和35kV的电力需求可结合上级电网统一考虑。
2.2负荷预测方法的确定
综合来说，负荷预测应注意如下几点：
（1）推荐采用分类预测方法。
（2）不同的发展阶段要注意数据横向比较的重点。
（3）对农民生活用电估算时，要注意与经济发展相一致，同时可用与其它地区对比分析的方法得出较合理的预测结果。
（4）要注意农村可再生能源开发利用的情况以及由此对农民生活用电所产生的影响。
2.3规划原则的制定
要特别注意规划原则和规划区域的相适应性，结合实际情况制定切实可行的规划原则，下面列出一些带有普遍性的原则。
（1）农村重要基础设施应纳入各乡镇建设与改造的总体规划，成为各乡镇总体规划的一个组成部分。在实施中应与当地规划部门密切合作，统一安排供电设施用地。
（2）电网网络接线力求简化、规范，主干网架要清晰可靠、有适应性、有利于电网的发展，新建的主干线、环网柜的土建应按规划要求设计，土建工程一次建成，电气设备分步建设。
（3）电网的建设与改适应积极采用新技术、新设备、新工艺、新材料，但应通过试点，逐步慎重推广，确保中低压配电网的安全运行。
（4）重点区域可实施lokV线路的环网化与绝缘化，其他区域可以根据条件先易后难，逐步推进lokV线路的环网化，提高供电可靠性。
（5）为提高主干线路的利用率，应积极发展lokV公用线路，严格限制专线建设。
2.4网络结构的选择
应因地制宜地选择不同供电区域的l0kV中压配电网接线方式，在满足供电可靠性的前提下力求简洁。城镇中压配电网络结构方式根据用电负荷重要性不同选用，一般选用手拉手模式供电，实现环网布置、开环运行，满足n-l安全准则要求。农村中压配电网络一般选用辐射网和手拉手结构，重要线路应装设和临近线路联络的联络开关。为提高供电可靠性，1okV环网线路应由2个高压变电站实现。当由2个高压变电站实现环网供电困难时，可由同一变电站的两段不同lokV母线来实现。
3.设备选型
3.1线路选型要求
中低压配电网应有较大的适应性，主干线路的导线截面按长期规划(一般20a)一次选定，导线正常运行宜以经济电流运行，事故或检修时宜控制在导线发热的安全电流内运行，中低压电网的导线规格不宜过多。
改造或新建架空线路一般仍可采用裸导线。下列情况宜采用架空绝缘导线：树线矛盾突出、导线离建筑物水平距离或垂直距离难于保证安全运行(如多层住宅小区内)的线路，宜采用架空普通绝缘线。
农村中压配电网架空主干线导线截面宜选用铝芯120-150mm2。农村低压配电网主干线导线截面宜选用铝芯70-95mm2时，零线应与相线等截面，并多点重复接地。为进一步缩小线路施工、检修及事故停电范围，每条lokV线路宜设置若干分段开关，将线路分为3、4段。低压120mm2导线主要用于城镇地区，95mm2导线主要用于城镇和农村负荷密度较高地区，70mm2导线主要用于农村地区。
3.2变压器选用原则及规划
为了减少低压线路的损耗，配电变压器宜采用“小容量、密布点、短半径”的原则，其容量选择以现有负荷为基础，适当留有裕度。
农村配电变压器宜选用杆架式和室内式2种形式。特殊地区因受场所限制无法建设配电室的，可选用杆架式；容量在315kVa以上宜选用室内式。农村综合变以自然村为主进行布点，1台农村综合变的供电范围以40-50户为宜，当一个自然村大于50户时应考虑增加布点，近期宜采用小容量、多布点原则，便于中远期扩容。
农村自然村分散性较大，个别区域户数较少且供电半径和电压质量难以满足要求时可进行单独布点，可选用50、80kVa小容量变压器。
4.结论与建议
半导体发展路径篇9
关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体
1半导体材料的战略地位
上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和Gaas激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。
2几种主要半导体材料的发展现状与趋势
2.1硅材料
从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（iC‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ULSi生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。
从进一步提高硅iC‘S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，Soi材料，包括智能剥离（Smartcut）和SimoX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和Soi材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。
理论分析指出30nm左右将是硅moS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、Sio2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3n4等来替代Sio2），低K介电互连材料，用Cu代替al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSi的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和Dna生物计算等之外，还把目光放在以Gaas、inp为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。
2.2Gaas和inp单晶材料
Gaas和inp与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。
目前，世界Gaas单晶的总年产量已超过200吨，其中以低位错密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生长的2－3英寸的导电Gaas衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4，6和8英寸）的Si－Gaas发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的Si－Gaas集成电路生产线。inp具有比Gaas更优越的高频性能，发展的速度更快，但研制直径3英寸以上大直径的inp单晶的关键技术尚未完全突破，价格居高不下。
Gaas和inp单晶的发展趋势是：
（1）。增大晶体直径，目前4英寸的Si－Gaas已用于生产，预计本世纪初的头几年直径为6英寸的Si－Gaas也将投入工业应用。
（2）。提高材料的电学和光学微区均匀性。
（3）。降低单晶的缺陷密度，特别是位错。
（4）。Gaas和inp单晶的VGF生长技术发展很快，很有可能成为主流技术。
2.3半导体超晶格、量子阱材料
半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（mBe，moCVD）的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。
（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。
Gaaias／Gaas，Gainas／Gaas，aiGainp／Gaas；Galnas／inp，alinas／inp，inGaasp／inp等Gaas、inp基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管（Hemt），赝配高电子迁移率晶体管（p－Hemt）器件最好水平已达fmax=600GHz，输出功率58mw，功率增益6.4db；双异质结双极晶体管（HBt）的最高频率fmax也已高达500GHz，Hemt逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前，研制高质量的1.5μm分布反馈（DFB）激光器和电吸收（ea）调制器单片集成inp基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键，在实验室西门子公司已完成了80×40Gbps传输40km的实验。另外，用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。
虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件，但由于其有源区极薄（～0.01μm）端面光电灾变损伤，大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。我国早在1999年，就研制成功980nminGaas带间量子级联激光器，输出功率达5w以上；2000年初，法国汤姆逊公司又报道了单个激光器准连续输出功率超过10瓦好结果。最近，我国的科研工作者又提出并开展了多有源区纵向光耦合垂直腔面发射激光器研究，这是一种具有高增益、极低阈值、高功率和高光束质量的新型激光器，在未来光通信、光互联与光电信息处理方面有着良好的应用前景。
为克服pn结半导体激光器的能隙对激光器波长范围的限制，1994年美国贝尔实验室发明了基于量子阱内子带跃迁和阱间共振隧穿的量子级联激光器，突破了半导体能隙对波长的限制。自从1994年inGaas／inaias／inp量子级联激光器（QCLs）发明以来，Bell实验室等的科学家，在过去的7年多的时间里，QCLs在向大功率、高温和单膜工作等研究方面取得了显着的进展。2001年瑞士neuchatel大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区结构使波长为9.1μm的QCLs的工作温度高达312K，连续输出功率3mw.量子级联激光器的工作波长已覆盖近红外到远红外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光谱、超高灵敏气体传感器、高速调制器和无线光学连接等方面显示出重要的应用前景。中科院上海微系统和信息技术研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子级联激光器；中科院半导体研究所于2000年又研制成功3.7μm室温准连续应变补偿量子级联激光器，使我国成为能研制这类高质量激光器材料为数不多的几个国家之一。
目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向，正从直径3英寸向4英寸过渡；生产型的mBe和m0CVD设备已研制成功并投入使用，每台年生产能力可高达3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英国卡迪夫的moCVD中心，法国的picogigamBe基地，美国的QeD公司，motorola公司，日本的富士通，ntt，索尼等都有这种外延材料出售。生产型mBe和moCVD设备的成熟与应用，必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。
（2）硅基应变异质结构材料。
硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙，如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究，但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料（纳米Si／Sio2），硅基SiGeC体系的Si1－yCy/Si1－xGex低维结构，Ge／Si量子点和量子点超晶格材料，Si／SiC量子点材料，Gan／Bp／Si以及Gan／Si材料。最近，在Gan／Si上成功地研制出LeD发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道，使人们看到了一线希望。
另一方面，GeSi／Si应变层超晶格材料，因其在新一代移动通信上的重要应用前景，而成为目前硅基材料研究的主流。Si/GeSimoDFet和moSFet的最高截止频率已达200GHz，HBt最高振荡频率为160GHz，噪音在10GHz下为0.9db，其性能可与Gaas器件相媲美。
尽管Gaas／Si和inp／Si是实现光电子集成理想的材料体系，但由于晶格失配和热膨胀系数等不同造成的高密度失配位错而导致器件性能退化和失效，防碍着它的使用化。最近，motolora等公司宣称，他们在12英寸的硅衬底上，用钛酸锶作协变层（柔性层），成功的生长了器件级的Gaas外延薄膜，取得了突破性的进展。
2.4一维量子线、零维量子点半导体微结构材料
基于量子尺寸效应、量子干涉效应，量子隧穿效应和库仑阻效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种人工构造（通过能带工程实施）的新型半导体材料，是新一代微电子、光电子器件和电路的基础。它的发展与应用，极有可能触发新的技术革命。
目前低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系上，如Gaalas／Gaas，in（Ga）as／Gaas，inGaas／inalas／Gaas，inGaas／inp，in（Ga）as／inalas／inp，inGaasp／inalas／inp以及GeSi／Si等，并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。俄罗斯约飞技术物理所mBe小组，柏林的俄德联合研制小组和中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的mBe小组等研制成功的in（Ga）as／Gaas高功率量子点激光器，工作波长lμm左右，单管室温连续输出功率高达3.6～4w.特别应当指出的是我国上述的mBe小组，2001年通过在高功率量子点激光器的有源区材料结构中引入应力缓解层，抑制了缺陷和位错的产生，提高了量子点激光器的工作寿命，室温下连续输出功率为1w时工作寿命超过5000小时，这是大功率激光器的一个关键参数，至今未见国外报道。
在单电子晶体管和单电子存贮器及其电路的研制方面也获得了重大进展，1994年日本ntt就研制成功沟道长度为30nm纳米单电子晶体管，并在150K观察到栅控源－漏电流振荡；1997年美国又报道了可在室温工作的单电子开关器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工艺技术实现了128mb的单电子存贮器原型样机的制造，这是在单电子器件在高密度存贮电路的应用方面迈出的关键一步。目前，基于量子点的自适应网络计算机，单光子源和应用于量子计算的量子比特的构建等方面的研究也正在进行中。
与半导体超晶格和量子点结构的生长制备相比，高度有序的半导体量子线的制备技术难度较大。中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的mBe小组，在继利用mBe技术和SK生长模式，成功地制备了高空间有序的inas／inai（Ga）as／inp的量子线和量子线超晶格结构的基础上，对inas／inalas量子线超晶格的空间自对准（垂直或斜对准）的物理起因和生长控制进行了研究，取得了较大进展。
王中林教授领导的乔治亚理工大学的材料科学与工程系和化学与生物化学系的研究小组，基于无催化剂、控制生长条件的氧化物粉末的热蒸发技术，成功地合成了诸如Zno、Sno2、in2o3和Ga2o3等一系列半导体氧化物纳米带，它们与具有圆柱对称截面的中空纳米管或纳米线不同，这些原生的纳米带呈现出高纯、结构均匀和单晶体，几乎无缺陷和位错；纳米线呈矩形截面，典型的宽度为20－300nm，宽厚比为5－10，长度可达数毫米。这种半导体氧化物纳米带是一个理想的材料体系，可以用来研究载流子维度受限的输运现象和基于它的功能器件制造。香港城市大学李述汤教授和瑞典隆德大学固体物理系纳米中心的LarsSamuelson教授领导的小组，分别在Sio2／Si和inas／inp半导体量子线超晶格结构的生长制各方面也取得了重要进展。
低维半导体结构制备的方法很多，主要有：微结构材料生长和精细加工工艺相结合的方法，应变自组装量子线、量子点材料生长技术，图形化衬底和不同取向晶面选择生长技术，单原子操纵和加工技术，纳米结构的辐照制备技术，及其在沸石的笼子中、纳米碳管和溶液中等通过物理或化学方法制备量子点和量子线的技术等。目前发展的主要趋势是寻找原子级无损伤加工方法和纳米结构的应变自组装可控生长技术，以求获得大小、形状均匀、密度可控的无缺陷纳米结构。
2.5宽带隙半导体材料
宽带隙半导体材主要指的是金刚石，iii族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（Zno等）及固溶体等，特别是SiC、Gan和金刚石薄膜等材料，因具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点，成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料；在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。另外，iii族氮化物也是很好的光电子材料，在蓝、绿光发光二极管（LeD）和紫、蓝、绿光激光器（LD）以及紫外探测器等应用方面也显示了广泛的应用前景。随着1993年Gan材料的p型掺杂突破，Gan基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点。目前，Gan基蓝绿光发光二极管己商品化，Gan基LD也有商品出售，最大输出功率为0.5w.在微电子器件研制方面，Gan基Fet的最高工作频率（fmax）已达140GHz，ft=67GHz，跨导为260ms／mm；Hemt器件也相继问世，发展很快。此外，256×256Gan基紫外光电焦平面阵列探测器也已研制成功。特别值得提出的是，日本Sumitomo电子工业有限公司2000年宣称，他们采用热力学方法已研制成功2英寸Gan单晶材料，这将有力的推动蓝光激光器和Gan基电子器件的发展。另外，近年来具有反常带隙弯曲的窄禁带inasn，inGaasn，Ganp和Ganasp材料的研制也受到了重视，这是因为它们在长波长光通信用高t0光源和太阳能电池等方面显示了重要应用前景。
以Cree公司为代表的体SiC单晶的研制已取得突破性进展，2英寸的4H和6HSiC单晶与外延片，以及3英寸的4HSiC单晶己有商品出售；以SiC为Gan基材料衬低的蓝绿光LeD业已上市，并参于与以蓝宝石为衬低的Gan基发光器件的竟争。其他SiC相关高温器件的研制也取得了长足的进步。目前存在的主要问题是材料中的缺陷密度高，且价格昂贵。
ii－Vi族兰绿光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美国3m公司成功地解决了ii－Vi族的p型掺杂难点而得到迅速发展。1991年3m公司利用mBe技术率先宣布了电注入（Zn，Cd）Se／ZnSe兰光激光器在77K（495nm）脉冲输出功率100mw的消息，开始了ii－Vi族兰绿光半导体激光（材料）器件研制的高潮。经过多年的努力，目前ZnSe基ii－Vi族兰绿光激光器的寿命虽已超过1000小时，但离使用差距尚大，加之Gan基材料的迅速发展和应用，使ii－Vi族兰绿光材料研制步伐有所变缓。提高有源区材料的完整性，特别是要降低由非化学配比导致的点缺陷密度和进一步降低失配位错和解决欧姆接触等问题，仍是该材料体系走向实用化前必须要解决的问题。
宽带隙半导体异质结构材料往往也是典型的大失配异质结构材料，所谓大失配异质结构材料是指晶格常数、热膨胀系数或晶体的对称性等物理参数有较大差异的材料体系，如Gan／蓝宝石（Sapphire），SiC／Si和Gan／Si等。大晶格失配引发界面处大量位错和缺陷的产生，极大地影响着微结构材料的光电性能及其器件应用。如何避免和消除这一负面影响，是目前材料制备中的一个迫切要解决的关键科学问题。这个问题的解泱，必将大大地拓宽材料的可选择余地，开辟新的应用领域。
目前，除SiC单晶衬低材料，Gan基蓝光LeD材料和器件已有商品出售外，大多数高温半导体材料仍处在实验室研制阶段，不少影响这类材料发展的关键问题，如Gan衬底，Zno单晶簿膜制备，p型掺杂和欧姆电极接触，单晶金刚石薄膜生长与n型掺杂，ii－Vi族材料的退化机理等仍是制约这些材料实用化的关键问题，国内外虽已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。
3光子晶体
光子晶体是一种人工微结构材料，介电常数周期的被调制在与工作波长相比拟的尺度，来自结构单元的散射波的多重干涉形成一个光子带隙，与半导体材料的电子能隙相似，并可用类似于固态晶体中的能带论来描述三维周期介电结构中光波的传播，相应光子晶体光带隙（禁带）能量的光波模式在其中的传播是被禁止的。如果光子晶体的周期性被破坏，那么在禁带中也会引入所谓的“施主”和“受主”模，光子态密度随光子晶体维度降低而量子化。如三维受限的“受主”掺杂的光子晶体有希望制成非常高Q值的单模微腔，从而为研制高质量微腔激光器开辟新的途径。光子晶体的制备方法主要有：聚焦离子束（FiB）结合脉冲激光蒸发方法，即先用脉冲激光蒸发制备如ag/mno多层膜，再用FiB注入隔离形成一维或二维平面阵列光子晶体；基于功能粒子（磁性纳米颗粒Fe2o3，发光纳米颗粒CdS和介电纳米颗粒tio2）和共轭高分子的自组装方法，可形成适用于可光范围的三维纳米颗粒光子晶体；二维多空硅也可制作成一个理想的3－5μm和1.5μm光子带隙材料等。目前，二维光子晶体制造已取得很大进展，但三维光子晶体的研究，仍是一个具有挑战性的课题。最近，Campbell等人提出了全息光栅光刻的方法来制造三维光子晶体，取得了进展。
4量子比特构建与材料
随着微电子技术的发展，计算机芯片集成度不断增高，器件尺寸越来越小（nm尺度）并最终将受到器件工作原理和工艺技术限制，而无法满足人类对更大信息量的需求。为此，发展基于全新原理和结构的功能强大的计算机是21世纪人类面临的巨大挑战之一。1994年Shor基于量子态叠加性提出的量子并行算法并证明可轻而易举地破译目前广泛使用的公开密钥Rivest，Shamir和adlman（RSa）体系，引起了人们的广泛重视。
所谓量子计算机是应用量子力学原理进行计的装置，理论上讲它比传统计算机有更快的运算速度，更大信息传递量和更高信息安全保障，有可能超越目前计算机理想极限。实现量子比特构造和量子计算机的设想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一个实现大规模量子计算的方案。其核心是利用硅纳米电子器件中磷施主核自旋进行信息编码，通过外加电场控制核自旋间相互作用实现其逻辑运算，自旋测量是由自旋极化电子电流来完成，计算机要工作在mK的低温下。
这种量子计算机的最终实现依赖于与硅平面工艺兼容的硅纳米电子技术的发展。除此之外，为了避免杂质对磷核自旋的干扰，必需使用高纯（无杂质）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅单晶；减小Sio2绝缘层的无序涨落以及如何在硅里掺入规则的磷原子阵列等是实现量子计算的关键。量子态在传输，处理和存储过程中可能因环境的耦合（干扰），而从量子叠加态演化成经典的混合态，即所谓失去相干，特别是在大规模计算中能否始终保持量子态间的相干是量子计算机走向实用化前所必需克服的难题。
5发展我国半导体材料的几点建议
鉴于我国目前的工业基础，国力和半导体材料的发展水平，提出以下发展建议供参考。
5.1硅单晶和外延材料硅材料作为微电子技术的主导地位
至少到本世纪中叶都不会改变，至今国内各大集成电路制造厂家所需的硅片基本上是依赖进口。目前国内虽已可拉制8英寸的硅单晶和小批量生产6英寸的硅外延片，然而都未形成稳定的批量生产能力，更谈不上规模生产。建议国家集中人力和财力，首先开展8英寸硅单晶实用化和6英寸硅外延片研究开发，在“十五”的后期，争取做到8英寸集成电路生产线用硅单晶材料的国产化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我国应有8～12英寸硅单晶、片材和8英寸硅外延片的规模生产能力；更大直径的硅单晶、片材和外延片也应及时布点研制。另外，硅多晶材料生产基地及其相配套的高纯石英、气体和化学试剂等也必需同时给以重视，只有这样，才能逐步改观我国微电子技术的落后局面，进入世界发达国家之林。
5.2Gaas及其有关化合物半导体单晶材料发展建议
Gaas、inp等单晶材料同国外的差距主要表现在拉晶和晶片加工设备落后，没有形成生产能力。相信在国家各部委的统一组织、领导下，并争取企业介入，建立我国自己的研究、开发和生产联合体，取各家之长，分工协作，到2010年赶上世界先进水平是可能的。要达到上述目的，到“十五”末应形成以4英寸单晶为主2－3吨／年的Si－Gaas和3－5吨／年掺杂Gaas、inp单晶和开盒就用晶片的生产能力，以满足我国不断发展的微电子和光电子工业的需术。到2010年，应当实现4英寸Gaas生产线的国产化，并具有满足6英寸线的供片能力。
5.3发展超晶格、量子阱和一维、零维半导体微结构材料的建议
（1）超晶格、量子阱材料从目前我国国力和我们已有的基础出发，应以三基色（超高亮度红、绿和蓝光）材料和光通信材料为主攻方向，并兼顾新一代微电子器件和电路的需求，加强mBe和moCVD两个基地的建设，引进必要的适合批量生产的工业型mBe和moCVD设备并着重致力于Gaalas／Gaas，inGaalp／inGap，Gan基蓝绿光材料，inGaas／inp和inGaasp／inp等材料体系的实用化研究是当务之急，争取在“十五”末，能满足国内2、3和4英寸Gaas生产线所需要的异质结材料。到2010年，每年能具备至少100万平方英寸mBe和moCVD微电子和光电子微结构材料的生产能力。达到本世纪初的国际水平。
半导体发展路径篇10
一、上半年工作完成情况
（一）以完善服务为宗旨，深入开展全民健身活动。
认真贯彻落实《全民健身计划（2011-2015）》，深入开展以“健康”为主题的全民健身活动，主要抓好和组织开展了以下活动：
1.春节期间举办了“县2013年‘庆新春·体彩杯’体育系列活动”。开展有象棋、门球、川牌、竞技麻将、“元九”登高、男子篮球、大学生足球、台球和趣味体育活动等系列比赛。
2.正月十五配合县文广新局等部门完成了“元宵民俗文化巡游”传统体育节目的展演。
3.三月召开了全县体育工作会议。安排部署了今年以及今后一个时期的体育工作。
4.4月22--28日成功举办了有64余个单位、共1200多人参加的8个项目角逐的“县第三十七届职工运动会”，本届职工运动会是历届运动会中参与面最广泛、项目设置最精的一届。
5.以“忙并快乐着”的工作理念，结合“创建省慢病综合防控示范区”为契机，组织推广了第九套广播体操进机关活动。
6.4月16-18日配合县教育局联合承办了“市第十四届中小学生田径运动会”。
7.5月12日起配合县总工会组队参加了市第一届职工运动会。
8.5月26-31日组队赴广元参加了省中老年柔力球（套路）比赛，获得团体第三名的好成绩，掀起了全民健身运动新的高潮。
9.6月10-15日配合县总工会联合承办了市第一届职工运动会篮球比赛。
（二）国民体质监测工作全面启动。
上半年，我县国民体质监测工作有了新的发展，五月中旬我局派专人到省国民体质监测站进行了专业培训，并引进了新的测试设备，使我县的国民体质监测工作更加全面、专业、准确。同时，新开设了儿童体质监测。四月我局在双河乡开展了“三下乡”集中服务活动，为群众免费体质监测、发放科学健身宣传手册和体育宣传等。同时我局多次在东门广场、滨河路、老车坝等人员聚集的地方，结合体育的销售对市民进行免费测试，深受市民的欢迎。
（三）加强竞技体育训练，力争在优势项目上取得好的成绩。
以备战省十二运会、市届数运动会和省青少年竞标赛为契机，着力抓好传统优势项目和新建项目的组队训练工作，结合市体育局的《业余体育训练目标考核办法》拟定了《县青少年业余体育训练工作目标考核办法》，使业余体校各项训练工作更加制度化。我县武术训练队正有条不紊地做好各项训练准备工作，五月下旬我县武术组队参加了徐州市全国农民武术比赛获得了银牌、铜牌各一枚的好成绩，为我县武术项目比赛争得了荣誉。
（四）以提供优质场馆为核心，加强体育基础设施建设。
1.配合完成了西门体育运动场主体工程，现已进入内外装修、绿化和体育器材布局安装阶段，预计今年8月底全面竣工投入使用，届时将为全县人民提供更优质、更方便的健身环境，大大提升我县的全民健身基础设施水平。
2.做好了对滨河路、笔架山万步梯广场等地的全民健身路径的维修和管护工作，五月底前在滨河路新安装1条健身路径，同时配合卫生局在滨河路和万步梯打造了健康步道和登山步道，指导群众科学、合理健身。
3.五月底以前，投入专项资金近20万元对县体育馆进行了整体维修、维护，确保了县体育馆正常使用和全面开放，同时拨付专项资金加强了红军公园网球场的日常维护和管理，给市民提供了多元化的健身场所。
4.作为我县的“四个一批”重点项目之一的西区全民健身中心体育馆建设规划已取得阶段性成果。
（五）强化责任意识，加大体育的宣传和销售。
我们坚持以往好的做法和成熟的经验，不断加强体彩营销管理和宣传工作，扩大和加强了网点建设，进一步强化了体彩销售的责任意识和服务意识。深入各乡镇开展了“健康万里行--体彩与我同行”活动，并召开了全县体彩工作会议。我局经常在节假日组织和发动全体职工在县城人口比较集中的地方和一些乡镇，结合体质监测和趣味体育活动进行体彩宣传和销售。随着体彩影响面的扩大，我县截止目前，全县共有电脑型体育销售点41个、即开型销售点43个，并加强了对各销售网点的监督与指导。通过各方面的努力，我县上半年体彩销售额达820余万元，预计全年能较好完成体彩销售任务。
二、下半年工作要点
（一）广泛开展全民健身活动，建设“健康新”。
1.7月组队参加省第十八届中青年职工门球赛和首届少儿门球赛。
2.7月组队参加在万源市举办的市第一届职工运动会中国象棋比赛。
3.8月8日举行县2013年“全民健身日”启动仪式，并将举行全民健身活动展演。
3.配合县教育局联合举办“全国青少年校园足球活动”县中学生足球联赛和小学生足球联赛。
4.9月举办县第五届农民运动会。
5.10月举办“县第十四届老年人运动会。
6.继续通过网络、报纸、简报等多种方式加强体育工作和科学健身知识的宣传，不断丰富县体育局网站内容。
7.配合相关部门，积极做好争创省文明城市和全国慢病综合防控示范区工作。
（二）加强体教结合，全面提升竞技体育水平。
全力推进备战省十二运会和省青少年锦标赛工作，特别是要抓好传统优势项目和新建项目的组训参赛工作；积极组队参加省青少年锦标赛；不断扩大业余体校规模，壮大队伍；引进有一定影响力的大型赛事进入我县，提升地方知名度，促进我县竞技水平的提高。
（三）切实加强体育基础设施建设，提升健身水平。
配合相关部门，抓好西门休闲健身广场的改建工程，力争8月底完成西门休闲健身广场的建设及体育设施的规划和布局；认真实施“农民体育健身工程”和在有条件的乡镇、城市新建社区安装建设“全民健身路径工程”，扩大健身路径的覆盖面，不断增大人均体育面积，加强体育设施和器材的管理、维护，确保体育场馆正常开放，努力为广大市民提供良好的健身环境。
（四）继续做好国民体质监测和体育销售工作。力争覆盖全县50%的乡镇，为广大市民开好健身处方，努力营造科学健身的浓厚氛围。全年体育销售1800万元，推动体育事业可持续发展。