长的缩小又基本上依照等比例缩小的原则,同时促进了其它工艺参数的提高。
摩尔定律预测了微电子产业的发展,但就目前来看,似乎已经逼近发展的尽头——集成度似乎已经到了极限。器件特征尺寸的不断微型化是微电子技术的关键,随着半导体器件的进一步发展,它越来越受到来自器件工艺与器件物理本身两方面的限制。集成电路遵循摩尔定律进入纳米领域后,功率耗散问题日益严重:集成密度和工作频率的增加,使得芯片单位面积内的功耗急剧增加,降低功耗和增强散热成为集成电路开发的一个重要考虑因素。如果量子反常霍尔效应能够成功运用到集成电路的生产中,则其自身在运行过程中由于电子自发地实现量子霍尔态,将不会因电子碰撞产生能量损耗,将大大改善电子器件的发热情况,进一步提高能量利用率,同时为栅长更小的集成电路的生产提供了可能。
2) 降低成本,增大高科技产品的普及率
在量子霍尔效应的理论基础上,我们看到了使电子器件趋于更加小型化、低耗能化以及高效化的希望。量子霍尔效应中规律的、互不影响地按照能量级排列并运动的电子使得栅长在五十纳米甚至更小的集成电路无需再考虑散热与能量耗散的问题。从理论上讲,未来它甚至可以将现在的超级计算机做成平板电脑的大小。与此同时,分数量子霍
尔效应为高容错的全拓扑量子计算机提供了理论依据,这意味着将来的某一天,人们所使用的计算机将不再是基于“0”和“1”,而是以能量级的变化来进行运算的机器,它的速度将远远超过现在的计算机而几乎不产生热。
但是,这一切在量子霍尔效应下将注定难以实现。由于量子霍尔效应要求的强磁场环境(一般为地球磁场的几万到几十万倍),用来产生强磁场的设备体积庞大,造价昂贵,这使得低耗能、便携式的量子计算机难以实现——分数量子霍尔效应所需的磁场强度更超过一般的整数量子霍尔效应。在这种情况下,不需要外磁场的量子反常霍尔效应具有巨大的优势,可以预见,量子反常霍尔效应进入电子器件的生产流程之日,必将是高科技产品大量普及之时。 四、 量子反常霍尔效应的发现对科学研究的影响
量子反常霍尔效应的“反常”是相对于量子霍尔效应而言的,因为量子霍尔效应发现和命名更早。事实上,量子反常霍尔效应是在自发的情况下产生的,而量子霍尔效应是在外加强磁场的条件下才能够产生,换言之,量子反常霍尔效应比量子霍尔效应更加“正常”。
在这个思路下,我们不禁疑问,量子反常霍尔效应是否是一种个别的现象?自然界是否普遍存在类似量子反常霍尔效应这样自发地按照某种规律运动的现象?如果有,在什么样的条件下才能观测到其现象?如果没有,使得量子反常霍尔效应表现出这种特
殊性质的内在原因是什么?这些问题都亟待解决。
我们可以看到,一个问题的解决带来了更多的问题,随着“提出问题——解决问题——提出新问题”这种循环的不断进行,人类对于自然现象与物理规律的认识不断深入,人类必将一步一步接近宇宙中本源的自然规律的核心。
在笔者看来,量子反常霍尔效应为我们揭示了一种可能是全新的、不曾被人类理解的运动状态,其现象绝不可能是孤立的。它告诉我们自然界的粒子存在某种自发地进行规律运动,自然地以能量损耗更小的方式运动的趋势,其行为非但不是孤立的,更应该是普遍的。相信在不久的将来,会有越来越多的实验结果支持笔者的观点,而这将成为构成全新的物理学理论体系的基石。 参考文献:[1]刘雪梅 《霍尔效应理论发展过程的研究》 [中图分类号]0471.4[文献标志码]A[文章编号]1673—8012(2011)02—0041—04
[2]梁拥成、张英、郭万林、姚裕贵、方忠 《反常霍尔效应理论的研究进展》
[3]肖德元、陈国庆 《半导体器件发展历程及其展望》半导体技术蓝图中图分类号:TN301文献标识码:A文章编号:100023819(2006)04251020
[4]陈平形、李承祖 《量子反常霍尔效应及其应用前景》[中图分类号]0469[文献标志码]A[文章编号]1671—4547(2013)02—0030—03

