【主持人郭桐兴】 它起什么作用呢？
【王占国】 直拉硅晶体存在着过饱和的氧，但用它做衬底的硅外延材料氧含量就降了下来，在热处理工艺过程中就不再会出现缺陷了，器件的成品率就得到了提高。总之，半导体材料发展的趋势是：由三维体材料向薄膜、两维超晶格量子阱、一维量子线和零维量子点材料方向发展。
【主持人郭桐兴】 怎么理解？
【王占国】 维度是一个空间的概念，长、高和宽是三个空间的维度。电子在其中可以自由运动而不受限制的材料就称之为三维体材料。二维超晶格、量子阱材料，电子在X、Y平面里可以自由运动，在Z方向，由于它很薄，电子运动受到了限制。因为电子就像粒子的布朗运动一样，存在一个平均自由程，如果这个平均自由程和材料的厚度相近或更大，这时电子就不能自由运动。这时候电子能量在这个方向上是量子化的。
一维量子线，电子只能在长度的方向上可以自由的运动，在另两个方向X和Y都不能自由运动。它的能量在X和Y两个方向上都是量子化的。
【王占国】 再进一步，电子在三个方向，X、Y、Z三个方向上都不能进行自由运动，即三个维度上的尺寸都比电子的平均自由程相比或更小，这时电子像被困在一个笼子中，它的运动在三个方向都被受限。正因为此，电子的态密度函数发生了变化。我们刚才讲了体材料的态密度函数是一个抛物线，电子可以在抛物线内自由运动。二维超晶格量子阱材料的电子的态密度函数是阶梯函数；在一个方向上只能自由运动的量子线的情况下，电子的态密度函数是函数，量子点的电子的态密度函数就像孤立的分子光谱一样的分立函数，我们知道分子里的电子，只能按照一定的轨道运动，在轨道之间的能量是不存在的。低维材料特有的态密度函数构成了量子器件的基础；利用它可以做很多量子器件。量子点将来可以做单电子存储器，存储一个电子是零，失去一个电子是一；基于这样的单电子器件，存储密度可大大提高，功耗也将大大降低。
【主持人郭桐兴】 王老师，刚才您提到了有关的量子效应，您能介绍一下量子效应的基本特征吗？
【王占国】 我们先谈一个比较简单的，比如说量子尺寸效应，这是什么意思呢？当材料某个方向的维度，如它的厚度等于或者小于电子平均自由程，这个时候在这个方向上运动的电子就受限了，电子运动的能量就量子化了。基于它可以做很多的器件，像量子阱激光器和高电子迁移率晶体管等。
【主持人郭桐兴】 在我们生活中能够遇到的，一般好理解的有哪些？
【王占国】 量子尺寸效应即是说，随着量子结构的尺寸的减小，量子分裂的能量提高。这有什么用处呢？比如说我们现在光通信用的量子阱激光器就利用了这个效应，不仅波长可以调整，而且它需要的功耗降低了，温度稳定性也提高了。
量子尺寸效应就是随着尺寸的减少，量子分裂能量增高，波长变得更短一点，器件的性能也得到了改进，这是量子尺寸效应的实际应用的一个例子。
【王占国】 另外一种效应，是量子隧穿效应。举一个不恰当的例子，比如井里有一个刚体老鼠，如果这个井足够深，老鼠跳不出井口，就会永远待在这个井里边；即使旁边还有一个井，但当这两口井之间的距离比较远、壁是刚性的，很硬，老鼠也很难钻过去，这是经典力学的常识，人人知道。量子隧穿效应是指，如果两个相邻的杯子（势阱）不是无限深，且其壁厚很薄，粒子就有一定几率从一个杯子穿过杯壁到另外一个杯子中去。从微观来看，因为粒子不再单单是一个刚性粒子，它还具有波动性，即波粒二重性，粒子的波动性可使粒子绕过势阱壁，穿到势阱之外到另一边去。如果量子阱的厚度很厚，阱又是无限深，那么粒子穿透的几率也就微乎其微了。利用量子隧穿效应，也可以做很多的新型器件。
【王占国】 我记得日本人江崎，发明了半导体隧穿二极管，并因此获得了诺贝尔奖。量子隧穿的速度很快，噪音很低。利用这一量子效应可用作高频微波振荡器、共振隧穿三极管、逻辑电路以及量子级联激光器等。另外我刚才讲了，如果用共振隧穿二极管代替CMOS器件的漏极，还可提高其逻辑功能。
【主持人郭桐兴】 这个怎么理解呢？
【王占国】 逻辑是指客观事物发展的规律性。逻辑电路是计算机中常用的一个术语，如或门、与门和与非门逻辑等，是构成计算机最基本、最简单的运算单元。这些逻辑电路的输入和输出存在一定关系，通常用真值表来表示。
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