从晶体三极管到集成电路

从晶体三极管到集成电路

从晶体三极管到集成电路

晶体三极管的诞生

1948年7月1日，美国《纽约时报》用8个句子发表一条短讯，首次公开报道了晶体管诞生的消息。实际上，这项发明早在半年前就完成了。

人们对半导体的研究很早就开始了。1878年，发现方铅矿晶体能够单向导电，但是限于当时的科学水平和技术条件，没有找到它的实用价值。1895年，意大利科学家马可尼在研究无线电检波器时想利用这种晶体。到1906年，简单矿石检波器制成，这就是现代半导体二极管的原型，它曾风行一时，广泛应用于检波。

但是，由于晶体二极管工作不稳定，而当时真空二极电子管性能良好，日臻完善，矿石检波器渐渐让位于真空二极管检波器，这种矿石也渐渐被人遗忘。

后来，由于真空二极管无法用于高频检波，人们又重新想起那被遗忘的矿石晶体，不过，人们后来采用的是经过提炼和加工的锗、硅半导体晶体。用这种材料制成的检波器，结构非常简单，检波效率很高，在第二次世界大战的微波雷达应用中起了很大的作用。当时德国致力于硫属半导体红外探测器在军事方面应用的研究，而美国把重点放在硅和锗上。

早在1928年，就有人提议用半导体材料制作和电子管功能相当的晶体管，但是，由于当时还缺少研究半导体电子特性的固体物理学知识，而且按温度、压力、化学组成等宏观概念生产的半导体材料，在微观结构上是混乱的，没有规律，其电子特性有很大的偶然性。加之当时电子管正方兴未艾，社会还没有取代它的迫切需要，所以晶体管暂未问世。

随着固体物理学的发展，晶体生长理论和生长技术的发展，高纯度的晶体锗也生产出来了，这就给晶体管的研究创造了条件。

贝尔电话实验室是美国著名的电子学研究中心，它不仅开展应用技术的研究，而且重视基础理论研究。实验室执行副主任、著名晶体管专家凯利，在考虑中、长期电子学发展问题时，接受了固体物理学专家肖克利的主张：“半导体应该是一个值得探索的方向”，决定加强半导体的研究。

肖克利

1945年夏天，贝尔实验室确定了一项科研工作任务书，这个任务书由执行副主任凯利签字，由弗莱彻和费斯克批准，科研工作任务书上面写着：“科目：固体物理学——半导体、导体、电介质、绝缘体、压电和磁性材料。”“陈述：……现代固体构成理论指出，寻找物理和化学方法以控制构成固体的原子和电子的排列和行为，以产生新的有用的性质的极大可能性是存在的。”这个文件签署几个月后，成立了以肖克利、巴丁和布拉坦为核心的固体物理研究小组。

巴丁

布拉坦

肖克利1910年2月13日生于英国伦敦，有很高的固体物理理论造诣，从事固体物理学、金属学、电子学等等基础理论的研究。1936年，获得物理学博士学位，同年进入贝尔实验室工作。1949年，提出PN结理论。巴丁1908年5月23日生于美国威斯康星州，原是大学教授，1945年，参加贝尔实验室工作，对半导体的体内与表面现象研究很有兴趣。布拉坦1902年2月10日出生于中国厦门，从1929年起在贝尔实验室作技术工作，是一个实验物理专家。他研究的主要理论是固体表面性质。参加固体物理研究小组的还有物理学家皮尔逊、物理化学家吉布内和电子线路专家摩尔，他们个个年富力强。由他们组成的科研集体，既有相当深厚的固体物理理论修养，又有丰富的实验技术经验，他们研制的目标是，发现控制半导体中电子流动的方法，探索一种能排除电子管缺陷并起到放大作用的电子器件，并以硅、锗这类半导体作为主攻目标。

在一次实验中，他们无意中发现电解液下面的锗表面形成了一层氧化膜。所以，为了提高工作频率，他们决定不用动作缓慢的电解液，而直接在绝缘的氧化膜上蒸发一个金点作为电极，金点与锗片之间由氧化膜绝缘。在金点中央留一个小孔，让导线针尖与锗片接触。在实验时，由于针尖与金点之间的距离太近而引起放电，破坏了中央附近的金点。但是，当他们把针尖移到金点边缘上时，意外地发现了一个新的效应。原来，在清洗掉硼酸二醇时，他们不慎把易溶于水的氧化膜也洗掉了，因而，金就蒸发在锗表面上。当在金点上加一个很小的电压时，流进锗表面的空穴流，极大地增加了从锗流向针尖的电流，而针尖相对于锗片处于很高的反向偏压下。

这个新出现的情况出乎实验者的预料，打乱了他们的思路。要想按照原来的设计作出实用的器件来已不可能了，那缕刚刚出现的曙光，又似乎被晨雾所掩遮。

但是，这些年轻的科学家一点也不气馁，他们决定在锗表面上做两个充分靠近的点接触。1947年12月19日，他们在锗表面上做的两触点间的距离小于0．4毫米，但是，由于灵敏度太低，未获成功。

针对这次失败的原因，他们进行讨论分析和计算，有了成功的把握，4天之后，他们做了一个突破性实验。布拉坦是这样记述的：“我们决定在锗表面上做两个靠得比2密耳（约0．05毫米）还要近的触点，而我们用作点接触的最细的导线直径是5密耳，这在工艺上提出了难题。不过，由于技术助手的帮助，我做到了这一点。他剪了一片三角形的塑料片，并在其狭窄而平坦的侧面上牢固地粘上金箔。我们先在金箔的两端连接引线（并通以电源），以便检查金箔是否被割开，我小心地使用薄刀片从三角形塑料片的顶端把金箔割成两半。然后，用弹簧加压的办法，把塑料片连同金箔一起压在经过处理的锗片上……我发现，假若我轻轻地摇动它，使它处于最佳的接触位置，我就得到了半导体同金箔两端的两个触点。一个当成发射极而另一个当成集电极。这样，我就得到了一个放大倍数达100量级的放大器，而且直到音频还是清晰的。”这就是世界上第一个固体放大器晶体三极管。在实验笔记上，布拉坦写道：“电压增益100，功率增益40……亲眼目睹并亲耳听闻音频的人有吉布尼、摩尔、巴丁、皮尔逊、肖克利、弗莱彻和包文。演示是在1947年12月23日下午做的。”在布拉坦的笔记上，皮尔逊、摩尔、肖克利等都分别签上自己的名字和日期，表示认同。

他们在做了放大演示之后，有人打电话来问，做了振荡实验没有。布拉坦回答说：“还没有，但是任何装置只要放大量大于3分贝，就一定会振荡。”对方说：“那么你就使它振荡，并要目睹现场。”因此，他们就在第二天，12月24日做了振荡实验。

放大器做出来后，布拉担与皮尔逊把它命名为晶体管，取意来源于英文缩写，为跨阻。

晶体管发明之后，他们并未立即公布，他们要先把原理搞清楚，而且也要重复实验，使它有更高的可靠性，然后才公开秘密。在此期间，他们的确也曾担惊受怕，生怕别人也发明了而且率先公布。这种担心是有道理的，因为搞这方面研究的并非独此一家。1948年初，即在贝尔实验室发明晶体管之后的几个星期（秘密尚未公开），在美国物理学会的一次会议上，柏杜大学的布雷和本泽做了一个报告，阐述他们对锗的点接触方面进行的实验并有所发现，布拉坦也在听众席上。布拉坦很清楚，他们所报告的就是少数载流子的行为，而且，他们的实验跟发明晶体管的距离非常接近。会后，当布拉坦和布雷在交谈时，布拉坦非常紧张，很怕泄密给对方。布拉坦追忆说：“我只让他讲话，而我自己却不开口。”当布雷说：“你知道，如果在锗表面另放一个接触点，再测量电势差，我们将发现会有什么现象发生”。布拉坦更是捏一把冷汗，只好含糊其辞地回答：“对，布雷，我想那将是一个很好的实验”！讲完之后，布拉坦再也不敢与布雷多谈，便急急忙忙地走开了。布雷在后来知道了贝尔实验室的秘密后，有点惋惜地说：“如果把我的电极靠近本泽的电极，我们就会得到晶体管的作用，这是十分明白的。”的确如此，但贝尔实验室毕竟险胜了。

肖克利、巴丁和布拉坦三人由于发明晶体管以及在半导体理论方面的贡献，而共同荣获1956年度诺贝尔物理学奖金。

晶体管的发明在半导体技术和整个电子学的发展史上是具有划时代意义的，它开创了电子学的新纪元，使电子设备逐步踏上固体化征途，并促进许多新兴科学的发展。如果说第一只真空三极电子管的诞生曾给电子技术带来希望，使它为现代电子技术起步提供了物质准备，那么晶体三极管的问世，再次给电子器件的发展带来了光明，它使电子技术开始了一个新的里程。

三位半导体之父

从晶体管到集成电路

第二次世界大战以后，通讯、导航、监测、航空、计算机等部门，大量使用电子设备，电子设备不但数量急剧增加，而且结构也愈加复杂，它们所包含的电子器件数目成倍增长。这样一来，电子设备单机元件的多少，便成为电子技术水平的重要标志。电子元件的激增，必然使电子设备体积和重量猛增，而可靠性降低、成本升高。

世界上第一个点接触型晶体管

晶体管的出现，为日益复杂的电子设备带来了福音。晶体管使电子设备体积缩小、耗电减少、可靠性提高。由于晶体管形成大规模工业化生产，其售价便宜，使电子设备成本也大幅度降低。然而，电子元器件的这些变革，仍然满足不了电子工业迅速发展的需要。以一台中型电子计算机为例，它的电子元件数高达上百万个，单机元件增多，暴露出晶体管自身的缺陷。

历史又戏剧性地重演，当年晶体管与电子管的激烈较量中，电子管的体积、重量、可靠性和成本等缺点，又重新出现在晶体管面前，而且再一次上升为电子技术发展中亟待解决的首要问题。对导弹、火箭、人造卫星和宇宙飞船来说，迫切需要轻便、小巧、可靠的电子设备，晶体管已达不到这个目标了，因为在更小而灵敏的电子设备中，晶体管也显得太大、太重和不够可靠了。

为了克服晶体管的这些弱点，科学家想尽办法使它的体积变小，与之配套的电阻、电容、线圈、继电器、开关等元件，也沿着小型化的道路被压缩成微型电子元器件。晶体管一次又一次地缩小，最小的已达到只有小米粒一样。然而，晶体管本身的小型化当然不是无限的，它达到一定程度后就很难再缩小了。

于是人们又转而着手做改革装配技术的尝试。专家们将小型晶体管和其他小型电子元件，紧密地排在一起装配在薄薄的带有槽孔的绝缘基板上，用超声波或电子束焊接好，再把这安装好的基板一块块地重叠起来，构成一个高度密集的立方体，形成高密度装配的“微模组件”。采用这种方法，最高可以把200多万个元件封装到一立方米的体积中。这几乎达到封装密度的极限，再想增加已经无望了。

然而，无数事实表明，电子设备中焊接点越多，出故障的可能性愈大。微模组件虽然缩小了元件所占的空间，但并没有减少各元件之间的焊接点数目。因此，微模组件也就没能提高电子设备的可靠性。同时，由于元件过分密集，装配很不方便，劳动强度增加了，所以电子设备的成本便不可能降低。这样一来，要想继续改进电子设备，必须另辟蹊径，探索小型化的新道路。

首先是在晶体管身上打主意，人们发现在晶体管内部结构上蕴藏着小型化的巨大潜力。实际上，晶体管中真正起作用的部分只是芯片，按照理论计算，一个小功率晶体管芯片面积只要数十微米的地盘就足够用了。但是，由于操作人员不可能在更小的尺寸范围内精确处理，芯片往往在0．5平方毫米大小，这就是说，晶片面积的99%没用上而白白浪费了。而且，一个晶体管除了芯片以外，还有引线、支架、管壳和底座，芯片的重量只占整个晶体管重量的0．03%左右，芯片的体积也只占总体积的0．02%，是为了充分利用这些闲置壳内，然后把各晶体管的电极引线引出管壳之外。但立刻又发现这种作法有很大的局限性，不仅不能充分利用晶体管内部的有效空间，相反的，过多的焊接点往往会导致晶体管报废。就整机而言，焊接点并没减少，可靠性仍没能提高。至此为止，晶体管的小型化似乎已经到了尽头，面临绝境。

但是，尽头也好，绝境也好，都是由于人们头脑中传统电路观念所造成的结果。人们仅仅是在维护分立状态、单独元件的基础上去缩小尺寸，思想观念的束缚自然就束缚了手脚。

后来，人们在线路构成过程中得到启发，一个电路的组成，无非是把整体材料分割开来，做成各种不同的独立元件，分担单独的功能，然后把这些分立的元件彼此焊接、组装到一起，成为一个完整的线路，完成整体综合功能。这是从整体到分立再到整体的反复过程，难道这个分而合的往返是必经之途、必由之路吗？是不可逾越的鸿沟吗？为什么不可以将各分立元件直接集合在整体材料上呢？为什么不可以将各分立元件的功能直接体现出来呢？也就是说，按电子设备功能要求，在整体材料中把各种功能的元件集成为一个系统电路。

1952年，美国雷达研究所的科学家达默，首先提出了这个闪光的技术思想。在一次电子元件会议上，达默指出：“随着晶体管的发明和半导体研究的进展，目前看来，可以期待将电子设备制作在一个没有引线的固体半导体板块中。这种固体板块由若干个绝缘的、导电的、整流的以及放大的材料层构成，各层彼此分割的区域直接相连，可以实现某种功能。”这就免除了整体材料的分割独立和独立元件的相互焊接过程，即可缩小体积，又可减少焊接点，提高可靠性。

把电子线路所需要的整流、放大、绝缘、导电等功能元件，统统制做到一块半导体晶片上，晶片就得到了充分利用，一小块晶片就变成一个完整电路，组成电路的各种元件——晶体管、电阻、电容及引线集合成一个不可分割的密集整体，从外观上已不能分辨哪个是晶体管，哪个是电容器，哪个是电阻了，传统电路中功能各异的分立元件界限消除了。这样一来，电子线路的体积就大大缩小，可靠性明显提高。

达默提出的半导体集成电路的光辉思想，是电子学观念的一次重大革命，它给电子学发展带来一次巨大的飞跃，是对微电子学技术的杰出贡献。美国科学界很快就接受了达默的思想，为了科学技术、国防和军事、经济建设和宇宙开发等各方面需要，美国政府不惜任何代价资助这项研究。

1956年，美国材料科学专家富勒和赖斯，发明了半导体生产的扩散工艺，能够实现达默的集成电路思想，为研制集成电路提供了具体工艺技术。

1958年，美国德克萨斯仪器公司的青年工程师基尔比，受达默思想的启发，大胆地提出了用一块半导体硅晶片制作一个完整功能电路的新方案。他在研制微型组件的晶体管中频放大器时，用一块硅晶制成了包括电阻、电容在内的分立元件实验电路，实验结果非常令人满意，全部用半导体材料制作的电路，完全行得通。德克萨斯仪器公司的老板非常高兴，全力支持基尔比的研究工作，基尔比和他的助手很快就研制出第一批集成电路，经实际应用检验，效果非常好。

到1958年年底，他们已经解决了半导体阻容元件和电路制作中的许多具体工艺问题，筛选、确定了集成电路的标准封装尺寸，为大规模工业生产做好了各项准备。

诺伊斯

1959年，美国仙童公司的诺伊斯研究出一种平面工艺，特别适合于制作半导体集成电路。他巧妙地利用二氧化硅对各种杂质的屏蔽作用，在硅片上的二氧化硅薄层刻蚀出窗口，在这些窗口中扩散具有一定特性的材料，从而形成具有不同功能的各种元器件。同时又应用了PN结的隔离技术，并在二氧化硅膜上沉积金属作为连线，从而最终完成了集成电路制作的全部工艺。紧接着，光刻工艺和其他技术也相继发明，以致人们可以把晶体管和其他功能的电子元件压缩到一小块半导体硅晶片上。

1961年，开始批量生产半导体集成电路，并很快应用在电子设备上，首先是应用在各种计算机的制造上。当时，美国德克萨斯公司同美国空军合作，很快就制成第一台试验性集成电路计算机。该机共有587块集成电路，重量只有285克，体积不到100立方厘米，功耗仅仅16瓦，运行可靠，工作准确无误，充分显示了集成电路的技术先进性和强大生命力。

自集成电路问世以来，电子学掀起了风驰电掣的“集成化”运动，微电子技术也迅速地向前发展。

60年代初期，由于集成电路制作工艺还不十分成熟，单块集成电路所包含的元件数目只有200～300个，实际就是一块集成电路具有200～300个单独分立元件组装到一起的总体功能。随着集成电路工艺技术的进步和成品率的提高，人们进一步设想在单块集成电路中包含尽可能多的晶体管和其他功能电子元件，以提高集成电路的集成度。甚至希望把一个线路系统或一台电子设备所包含的所有晶体管和其他电子元件统统制备在一块晶片上，这样，一块集成电路就是一个复杂的电子线路系统或一台电子设备，从而大大缩小体积、减轻重量、降低成本、免除焊接、提高可靠性，这就是大规模集成电路。1969年，制成了D—200机载计算机，其中央处理机仅仅由24块大规模集成电路组成，功率只有10瓦。

从本质上来讲，制造大规模集成电路的成本、过程、工艺技术的复杂程度，与小规模集成电路基本相同，从理论上看，可以制成集成度很高的超大规模集成电路。

1978年，在美国电气电子工程师协会固体电路年会上，集成电路的创始人基尔比和平面工艺的发明人诺伊斯，被公认为集成电路的发明人，并授予特等发明奖。集成电路的研制成功，是电子技术史上的一次重大革命，是电子技术发展道路上的一个新的里程碑，它标志着微电子技术的伟大开端。

1969年，英特尔公司的年轻物理学博士霍夫，正在平面工艺发明者诺伊斯指导下从事研究工作。当时，日本比西康电子计算机公司，向英特尔公司订购小型化集成电路块。为了满足日本公司的要求，诺伊斯把这个任务交给了31岁的霍夫博士，霍夫为此冥思苦想。在霍夫的办公室里，挂着贝尔的一句格言：“有时需要离开常走的大路，潜入森林，你就肯定会发现前所未有的东西。”一天晚上，霍夫正对着贝尔的格言陷入沉思时，忽然闪出一个念头，为什么不把计算机的逻辑电路设计在一块半导体硅晶片上，而将输入、输出和存储器电路放在另外一块半导体硅晶片上呢？

于是，霍夫的思路豁然开朗，他随即把自己的想法写在纸上：把日本设计的台式计算机逻辑电路压缩成3片，即中央处理机、存储器和只读存储器，只读存储器提供驱动中央处理机工作的程序。正是由于霍夫的大胆设想、勇敢创新，才导致了世界上第一个集成电路微处理器的诞生，时间是1971年11月。

大胆的设想，合理的设计，是集成电路问世的基础，要使它变为现实，还必须有先进的工艺和具体技术做保证。继扩散工艺、平面工艺之后，又发展了分子束外延单晶生长、离子束刻蚀、电子束曝光、电子计算机辅助设计和制造技术，使集成电路进步到大规模集成电路的新阶段。当年基尔比在一块半导体单晶片上，只不过集成了几个晶体管和阻容元件，如今，在一块几毫米见方的硅片上，已经能够集成几十万个、上百万个元器件了，到1985年初已达200万个了。

风靡全球的超导热

1986年4月，美国国际商用机器公司（代号为IBM）所属的瑞士苏黎世研究所，传来特大科学新闻，瑞士物理学家米勒和德国物理学家贝德罗兹宣布，他们用一种陶瓷材料获得转变温度为30K（即摄氏零下243．15度）的超导体。不仅打破了美国科学家保持了14年的23．2K超导温度记录，而且使用的是人们意想不到的钡镧铜氧体系绝缘体陶瓷。米勒和贝德罗兹的创造性成果很快得到美国、日本等国科学家的肯定，并因此荣获了1987年诺贝尔物理学奖。

超导现象早在75年前就发现了。1908年，荷兰物理学家昂纳斯把惰性气体氦低温液化成液体，获得4．2K（－269．95℃）以下的低温，并且在这样的低温下测量各种纯金属的电阻。1911年，莱顿实验室揭开了超导研究历史的第一页。为了确定低温下纯金属的电阻变化规律，昂纳斯首先用纯汞（水银）做实验，当温度下降到液氦沸点4．2K时，昂纳斯的学生霍耳斯特发现，电压突然降到零。起初，他们以为是发生短路了，仔细检查之后，他们确认，在4．2K附近的0．02K温差范围内，汞的电阻陡然下降到实际为零，莱顿实验室的仪器已经无法测量出来。接着，他们又向汞中加入杂质，甚至利用汞和锡的合金做实验，也是如此。昂纳斯还发现锡、铅等金属也有类似现象，昂纳斯就把低温下电阻为零的现象称为超导电性，并且指出，在4．2K的低温条件下，汞进入了一种新的状态，称为超导态。昂纳斯因此而荣获1913年诺贝尔物理学奖。

电阻为零是超导体的最显著特征，如果将一个金属环放到磁场中，突然撤去磁场，金属环内就会出现感生电流。由于金属有电阻，使电能转变成热能，感生电流就会逐渐衰减，直到完全消失。如果金属环处于超导态，即金属环是超导体，电阻为零而感生电流会毫不衰减地维持下去，这种持续电流已在多次实验中观测到。测量超导环中持续电流变化的实验多次重复，其中铅超导环的电阻率是室温下铜电阻率的千万亿分之一（即10－16），铅超导环的电阻率确实为零。

1933年，德国科学家迈斯纳和奥森费尔德发现，物体处于超导态时，其内部磁场强度也是零，这就是说磁力线不能穿过超导体，或者说超导体具有完全的抗磁性，这就是迈斯纳效应。

现在已经发现，28种元素、数千种合金和化合物是超导体。

早期的超导材料是纯金属，当时人们根据正常状态下金属导电性好，纯金属应当更好。虽然金、银是最好的导体，但价格昂贵又不好提纯，昂纳斯选择水银做为第一个实验样品，是因为水银便宜，容易蒸馏提纯。纯金属超导研究持续20多年，几乎试遍了所有的元素，超导温度始终没有高过10K。

从1930年开始研究合金和金属化合物，经过40多年以后，1973年美国科学家发现了铌三锗，超导临界温度达到23．2K，略高于液氢沸点。

到60年代初，进入超导技术的应用准备时期，1961年用超导线圈绕制磁体产生10万高斯的强磁场，这种体积小、重量轻、电能损耗小的超导磁体有极大实用价值。1969年，英国研制成一台3250马力的直流超导电机，转速为每分钟200转，经两年多负载运行试验基本成功。同时还提出了超导磁悬浮列车的建议，超导计算机的研制也开始了。

超导磁悬浮列车

与此同时，人们开始注意氧化物的超导研究。70年代，法国国家科研中心格雷诺布尔相转变研究组的查克拉维蒂发现，导体、超导体和绝缘体，分别对应于物质电磁特征的三个相态，彼此并无不可逾越的截然鸿沟。从导体变为超导体，由BCS理论所阐明的是电子长程相关转变；而超导体与绝缘体之间却是短程相关转变。然而查克拉维蒂的研究成果很少有人知道，他的这种观念突破也很少有人接受。1973年测得锂钛氧化物的超导转变温度为13．7K；1975年制得掺杂铋的铅酸钡，超导临界温度为13K。虽然这些物质超导温度都没有超过合金，但是提出了超导体的新观念，即用氧化物做超导材料。

氧化物陶瓷，一直是电气行业中的绝缘体，广泛用作电绝缘器件，用不导电的陶瓷充当没有电阻的超导体，简直不可思议，这对人们的观念是何等强烈的冲击啊！那么米勒和贝德罗兹是怎么发现这种与常规背道而驰的现象呢？事情的道理并不复杂，经过也很简单。

1983年，米勒和贝德罗兹接受了法国科学家查克拉维蒂的新思想和新观念，开始探讨镍基氧化物的超导电性，两年的时间过去了，结果一无所获。1985年夏天，他们看到法国冈城晶体和材料科学实验室发表的文献，是关于钡镧铜氧化合物方面研究工作的，于是决定研究这种混合价的铜基氧化物的超导电性。他们采用一套与法国冈城不同的方法，制得三相混合物，其中只有一种是钡镧铜氧化合物，呈八面体层状结构，与钙钛矿结晶一样。他们用这种物质测定超导电性，发现温度降到35K时电阻突然消失，35K与4．2K相比是个相对高的温度，高温超导研究的新篇章就这样揭开了。

实际上，冈城晶体和材料科学实验室1981年就合成出来这种钡镧铜氧化合物。1984年，该实验室还公布了这种化合物的结构、液态氮沸点温区的电学性能等，可惜他们没有把温度再下降而继续测定，否则高温超导的发现恐怕就不是瑞士苏黎世，而是法国冈城了，时间也会提前两年。当时的冈城晶体和材料科学实验室为什么没有继续向低温测试呢？是由于他们当时没有更低温度的测量设备吗？这可能只是问题的一个方面，根本问题是他们没有这方面的思想基础。冈城晶体和材料科学实验室当时研究变价铜基氧化物的目的，是为了寻找非金属导电材料，其意不在超导。而苏黎世研究所的物理学家却是专门寻找超导体，目标非常明确。由于两者的主攻目标、思想准备相差很远，当然就是结果不同的原因了。正如米勒和贝德罗兹在文章中所说，幸运只是他们成功的一个原因，更重要的是他们对变价金属氧化物作高温超导体的可能性已经有长期的理论准备、实验研究和深思熟虑。

1986年4月，米勒和贝德罗兹公布了钡镧铜氧化物陶瓷35K超导结果后，日本科学家田中等通过迈斯纳效应验证了米勒和贝德罗兹的实验结果。到12月，美国贝尔实验室、日本东京大学和中国科学院物理研究所将钡镧铜氧化物中的钡换成锶，获得40K以上的高温超导体；美国休斯顿大学的朱经武教授通过高压法掺杂钡，使钡镧铜氧化合物超导临界温度达到50K。

此后，在全世界范围内立刻就掀起了一个此起彼伏的超导热。首先，各国研究机构争相公布越来越高的超导温度纪录。1987年2～3月中国、日本、美国和西德的科学家又纷纷宣布，获得了78．5K～125K的超导转变温度，这是液氮的温区；4～6月又宣布超导温度提高到225K—305K（32℃）；6月9日，前苏联莫斯科大学低温研究所报导说获得308K（35℃相当接近人的体温、高于室温）的超导转变温度。

在超导热潮中，各国的研究所、大学、企业转入超导研究的人数大增；美国、日本、中国等纷纷赶着急忙召开大型国际高温超导专题学术会议，参加人数之多、会议规模之大、气氛热烈程度，均属空前。

里根

拉吉夫·甘地

在风靡全球的超导热中，很多国家的政府、经济、科技部门以各种方式增强这方面的力量，支持这项研究工作，美国、日本和中国等，都由政府直接出面成立专门机构，协调全国企业、大学、研究机构的超导研究工作，并制定全国性发展超导研究与应用的战略方针和计划。美国总统里根亲自出席白宫和能源部联合召开的商业应用超导会议，并发表讲话表示支持；印度总理拉吉夫·甘地亲自出任印度国家科学局和技术局的超导委员会主席；美国、日本、中国、英国、印度等国，都紧急追加拨款，增加研究经费，加速进行超导研究和开发；美国、法国、日本等国已开始贮存和垄断钇和其他重要稀土超导资源。

在此期间，有关氧化物高温超导研究新进展的报导，遍及世界各国的大小报刊杂志上，整个世界好象要成了超导世界，这种单项科学研究形成如此广泛的热潮，在世界科学史上实属罕见。

那么，为什么在瞬间就会形成风靡世界的超导热呢？全世界学术、工业、经济和政界如此重视超导体的研究与开发，是因为高温超导体的开发应用将对人类社会的生产、生活以及科学认识都引起重大的影响。有人认为，高温超导体的发现可以与铁、电的发现对人类所产生的影响相比。有的学者预测，如果液氮温区的超导材料投入实用，将引起全世界工业的小革命；如果室温超导材料实现并投入应用，那将是全世界的一场工业大革命。而且这种前景并非十分遥远，美国的金融专家分析认为，到90年代后期，就能从超导材料上获取大量利益，超导材料在科技、产业、经济上有着重要的应用前途，这就是全球超导热的内在根源。

超导应用给人类带来的影响，可以从超导磁悬浮高速列车略见一斑。一般火车，因车轮与铁轨之间的强力摩擦，速度最高限度为每小时300公里，由于噪声、振动和保证安全等因素，实际运行速度远远低于300公里。如果使车轮离开铁轨，便能大大提高速度，超导磁悬浮就是这种安置。在火车车厢底座安装多组超导磁体，处于悬空的铁轨下方，磁体产生的强磁场与铁轨强力吸引，而把整个车厢抬悬起来，用计算机控制磁体电流大小，使磁体与铁轨间始终保持10厘米的空气间隙。列车由直线感应电动机驱动，其定子亦装在车厢下部，辅设于两条铁轨之间的一条铝质反应轨相当于转子，车厢悬浮时，定子与转子间有20毫米间隙。定子线圈通上交流电时，反应轨即形成感生电流。产生平移的旋转磁场，推动列车前进。磁悬浮列车没有车轮，靠磁力在铁轨上漂浮起来向前滑行，车速高、无噪声、运行平稳、转弯半径小（8米）、可以爬坡。磁体卡在铁轨下，列车不能脱轨，容易制动，安全可靠，特别适合于人口密集的大城市间运行，能耗与火车相近，营运费低。1987年，日本的超导磁悬浮列车载人试运行，时速达每小时408公里，预计可达每小时800公里。

1987年11月30日至12月5日，美国材料研究会在波士顿举行，3400名各国代表参加了会议，美国休斯顿大学的朱经武教授指出，虽然有各种超导温度的报导，但稳定重复的临界温度仍在90K～100K（－173℃）。1977年诺贝尔物理学奖获得者、美国普林斯顿大学的安德森博士认为，BCS理论无法解释高温超导陶瓷材料的特性，因此，研究的方向一是用各种分析手段从实验和理论，探讨超导物质内在结构，寻找根据，建立新的超导理论；另一方面是用不同成分与比例及不同工艺技术去研制新的超导材料，而最有吸引力的还是超导的实际应用。

1987年12月10日，随着米勒和贝德罗兹荣获诺贝尔物理学奖，历时两年风靡全球的超导热似乎已经过去。然而那只不过是争先报导超导临界高温记录的消息平静了，实质性的理论探讨和实际性的应用研究正在深入进行，不久将有新的进展和突破。