世界各国一百多个实验室的科学家们在争先恐后地利用一项可开创新技术领域的工艺，其制造材料的方法极其精细，可一层原子一层原子地制造新材料。

这一无比精密的方法称为“分子束晶体附生法（Molecular beam epitaxy）”，大致类似于用原子或分子缓慢地喷涂。科学家们可以用仅有两个原子厚的一层材料涂覆晶体表面，然后再在它上面涂一层同样薄的不同材料。其次，可将50,000层这样的薄层堆叠起来，形成具有完全符合你所要求的组成的晶体。或者，你可以把各层制成任意的厚度，满足高度电子性能的需要。

这种方法有希望使微波和光波通讯以及效能最高的快速计算机所用的电子装置的制造革命化。它可能导致比普通方法所生产的装置更小、更快速、更廉价和更可靠的装置。

康奈尔大学电机工程系教授和分子束晶体附生技术的第一流的专家伊斯门（Lester F. Eastman）说：“这种最新的设备给人以极深的印象，就连专家也会为之震惊，它使你感到处在下一个世纪。”

分子束晶体附生法的诞生最好地说明了材料科学的基础研究与对更小更快速的电子电路的强烈要求可以怎样结合起来促进技术发展。它也体现了科学家们（化学家，在某种程度上也包括生物学家和物理学家）为适应设计自然界不存在的材料的就要求而表现出的机智。

科学家们已经证明，分子束晶体附生法可以用来制造很多普通半导体器件，包括在通讯电路中切换或调整电流的各种晶体管和二极管。他们还用这种方法制造了一些新型器件，这些器件用任何其它方法不是不能制造就是很难制造。

—些最新的发展包括比盐粒还小的微型发光激光器（它的工作电流比任何其它激光器都小）以及可探测和放大微弱光信号的超敏光探测器。采用这两种器件，就可能使通讯装置制造得比目前正在研制的更便宜和更可靠。另一个最新的进展是薄层结构，它可使电子迁移率增加100倍，因而可以制成极其快速的集成电路。

—些用分子束晶体附生法制造的电子装置已投入市场，但多数正处在试验和发展阶段，它们的真正价值尚有待证明。

现在还不清楚分子束晶体附生技术对支配当今的微电子装置（包括终端计算机、袖珍计算器和视听装置）革命的硅技术的影响。经过30年的开发，已经牢固树立了制造硅器件的技术，但这种新方法也许在硅技术中起特殊的作用。分子束晶体附生法的主要价值看来在于能生长由锗、砷和铝那样的多元素化合物（而不是由单元素）组成的半导体材料。对微波器件来说，这样的化合物往往比硅更有用；而对于发光器件来说，这样的化合物则总是更有效的。

半导体材料因其只有中等的导电能力而得名。但当对半导体晶体“掺杂”能提供额外的承载电流的电子源时，其导电能力可以大大提高。

半导体材料已能用很多普通的和先进的技术生产。但是，分子束晶体附生法的优点是能精确地（也许是迄今为止最精确地）控制晶体结构。用这种方法既可以在任何理想的化合物中一层原子一层原子地铺设结构，又可引进并保持掺杂物，还可以截然地制成一种材料与另一种材料间的分界线，或者可以以极小的级差在一种材料上覆盖另一种材料。这种方法特别适用于制造极小型的多层结构。

整个过程是在超高真空容器内进行，以保证近乎绝对的清洁度；哪怕是一点点儿灰尘都可能破坏器件的复杂结构而使之无效。

制造器件时，将晶片（也许是锗和砷的化合物）放在真空容器内，然后加热用作所要制造的结构的载体。然后，在单独的炉子内加热并汽化生长晶体所需要的元素（可能是锗、砷、铝和掺杂剂）。当这些原子或分子汽化时，它们由炉子喷向载体，覆盖其表面。基于尚未充分了解的原因，这甦原子在表面上勤快地移动，直至它们填满所有可用的小孔，形成准确地重复载体的晶体结构的薄层。这样喷涂成的最终产品是比用其它办法制造的涂层都光滑的表面，对于制造当代电子装置所需要的高度均匀的材料具有极其巨大的意义。

借助于计算机控制，可以达到极高的精度。用操纵门可以突然切断原子（或分子）束，或者通过改变炉温可以调节原子（或分子）束的强度，从而可控制涂层的厚度和化学成分。这些特性影响结构的电气和光学性能。

分子束晶体附生法的开辟者是贝尔实验室，它开发其利用潜力已经十多年了。贝尔的两个开路先锋的科学家乔（Alfred Y，Cho）和小亚瑟（John R. Arthur Jr）由于这一研究而获得了美国物理学会和电机与电子学工程师联合会的1982年大奖。一本贝尔实验室的出版物声称它的科学家们“可能即将生产新一代超小型的电子装置和光电子装置，它们可能对电讯有相当重大的影响”。

但是，贝尔的领导地位遇到了很多突然投入这一领域的工厂实验室、大学和工学院的挑战。现在从事分子束晶体附生法的开发的研究中心的部分名单包括像由诺贝尔奖金获得者利奥。埃萨基（Leo Esaki）领导的国际商用机器公司那样一些公司、像康奈尔和伊利诺斯等大学、陆军研究实验所、麻省理工学院的林肯实验室，以及日本、法国等技术强国。日本的富士通公司制造先进的微波晶体管事实上就是吸取了贝尔的一些发明而胜过贝尔的。

值得指出，除了在制造电子器件上的实际应用之外、分子束晶体附生法还为以原子的规模研究晶体生长的基础物理现象提供了有效的手段。迄今的晶体研究提出的问题比它回答了的问题还多。

[New York Times，1982年6月5日]