半导体光电信息功能材料的研究进展

半导体光电信息功能材料的研究进展
半导体光电信息功能材料的研究进展

半导体光电信息功能材料的研究进

关于《半导体光电信息功能材料的研究进展》,是我们特意为大家整理的,希望对大家有所帮助。

光电信息技术是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合技术,涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内容。光电信息技术广泛应用于国民经济和国防建设的各行各业。近年来,随着光电信息技术产业的迅速发展,对从业人员和人才的需求逐年增多,因而对光电信息技术基本知识的需求量也在增加。

摘要:21世纪是高速发展的信息时代,在这个飞速发展的时代中,光电信息功能得到了前所未有的发展,它在信息的产生,

信息的存储以及信息的传输方面扮演着越来越不可或缺的角色。本文就半导体光电信息功能的研究进展做出了简要分析,希望能对半导体光电信息功能材料的普及发挥作用。

关键词:半导体;研究与创新;光电信息功能材料

前言

从远古到现代,从石器时代到如今的信息时代,历史的发展表明信息科学技术发展的先导和基础是半导体信息功能材料的进步,伴随着时代发展的特征,我们可以很容易的分析出,光电信息功能材料在方方面面深刻的影响着人类的生产和生活方式。现如今,随着光电信息功能材料的不断普及以及各行各业的的综合应用,其技术得到了光速的更新,例如其信息的存储已不再受低级别的限制,其存储量已被提高到KT级别,当然为了使之更好地适应社会,发挥出更大的作用,生产商与使用者对光电信息功能材料的研究与创新从未停止。光电信息功能材料的发展,同样也与国家生产力的发展有着密切的联系,它是国家经济发展的根本保障之一。对于目前正处在快速发展中的我国来说,大力发

展半导体光电信息功能材料十分必要。

一、半导体光电信息材料简述

科学技术之所以得到不断发展的原因之一,便是有着信息研究材料的支持,人类对不同材料的研究与创新,是科学技术飞速发展,科学规律不断修正完善的基础。20世纪60~70年代,光导纤维材料和以砷化镓为基础的半导体激光器的发明,是人们进入了光纤通信,高速、宽带信息网络的时代。半导体光电材料――半导体是一种介于绝缘体导体之间的材料,半导体光电材料可以将光能转化为电能,同样也可以将电能转化为光能,并且可以处理加工和扩大光电信号。在当今社会,其应用正在逐步得到普及。半导体信息光电材料,对于我们来说并不陌生,其存在于我们的日常生活中,并且无时无刻的不在影响着我们,所以我们应正确的认识半导体信息光电材料,并且可以为半导体光电信息材料的发展贡献出自己的力量。

二、半导体光电信息材料研究的必要性

2.1 电子材料研究的意义

量子论为人们研究电子在原子中的运动规律提供了重要依据,其主要作用是揭示了原子最外层电子的运动规律方面,正是由于此方面研究取得了初步的进展,从而极大地促进了有色合金,不锈钢等金属材料的发现于研究。此外,半导体材料的开发,是得电子信息技术得大了极大地发展,并且逐步兴盛起来,于是出现了我们现在正在普遍应用的采用电子学器件小型化及电子回路集成化等科学技术制造而成的电器,极大地方便了我们的生活。

2.2 光学材料研究的意义

70年代光纤技术的发展,又引起了一轮新的技术浪潮,光学材料的研究正是在此时得到了大力发展,光学材料的研究极大地促进了光纤技术的进步,进而光纤技术的迅速发展,又带动了信息技术的革新,这使得研究材料的范围逐步的被扩大。于是,多媒体电能与光纤通信技术二者逐渐的结合起来,综合应用,从而极大地提高了网络技术的发展速度,大容量的存储,大范围的

交流与传输通道,在很大程度上减少了时间与空间对多媒体信息交流的限制。

2.3 技术兴国的意义

在当前信息高能时代,发展对半导体光电信息的研究,在大的方面,能在很大的程度上,帮助我国提高科技水平,进而提高国际地位,争取在国际科技方面的话语权,在小的具体方面,它能帮助政府改善人民生活水平,提高人民生活质量,因此不管于大于小,发展对半导体光电信息功能材料的研究十分必要。

三、半导体光电信息材料研究研究进展

虽然当代国际信息技术水平在不断的发展,各国的科技水平都在提高,但是相对于国际水平或者其他发达国家来说,我国在半导体光电信息材料的研究方面还是相对落后的。我国在其功能材料的研究方面的问题主要有以下几个方面

3.1 科技水平低技术发展受到阻碍

我国科技水平相对于国际科技水平来说相对落后。我国科技发展方面存在的主要问题是发展滞缓,与国际脱节,更新换代慢。然而,科技水平的高低对于半导体光电信息材料的研究起着决定性的作用,所以要想更好地促进半导体光电信息材料的发展,我国首先需要做的便是努力提高科技发展水平,紧跟国际科技发展的步伐。提高自身的科技水平,为半导体光电信息功能材料的研究提供强大的科技后盾。

3.2 技术型人才需予以增加

受我国应试教育的影响,我国高校培养出的人才过于依赖理论,缺少创新意识。然而,半导体光电信息功能材料的研究需要的不仅仅是拥有渊博理论知识的人,其更需要的是拥有灵活大脑,创新意识的人才。因此,我国应改进相关的教育政策制度,鼓励高校培养出更多拥有创新精神、灵活头脑的人。同时,我国在进行技术型人才培养方面要注重其专业性的提高,注重专业素质的

培养。从而让更多的具有专业型的人才满足社会需要,满足半导体光电信息材料研究的需要。

3.3 政策缺失

现阶段,处于发展中状态的我国在半导体光电信息材料研究中,各方面政策制度还不够完善,比如在半导体光电信息材料的研究方面,国家并没有明确地提出相应的鼓励措施促进此方面技术的发展。因此,现在国家需要作出努力的便是组织相关部门,制定相关奖励政策,来促进半导体光电信息材料的研究。政策的制定需要立足于我国的现实和实际,相关部门要对半导体光电信息材料进行仔细研究,通过政策的制定很好的指导其发展和拓新。

四、结语

从上文中可以我们可以看出,在当代信息技术高速发展的时期,半导体光电信息功能资料的研究,对一国的生产力发展,经济进步,起着重要的决定性作用,半导体光电信息功能材料普遍

存在于一国人民的日常生活当中,每一个人都应当成为半导体光电信息材料研究的推动者,只有全民努力,其材料研究才能得到长足发展。

参考文献:

[1]赵涵斐.几种光电信息功能材料的研究进展[J].计算机光盘软件与应用,2014(06):150+152.

[2]爱孟斯坦.光电信息功能材料与量子物理研究[J].信息与电脑(理论版),2014(02):40-41.

功能高分子材料研究进展

功能高分子材料研究进展 摘要 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支,它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术,它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分,这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系,也就是从宏观乃至深入到微观,以及从半定量深入到定量,从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性,从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料,如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 关键词:高分子材料;功能高分子;功能材料; Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords:high polymer materials; functional polymer; functional Materials;

(完整版)光电材料

目录 目录 ------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1前言----------------------------------------------------------------------------------------- 2 2 有机光电材料 ------------------------------------------------------------------------------ 2 2.1光电材料的分类 --------------------------------------------------------------------- 2 2.2有机光电材料的应用 ---------------------------------------------------------------- 3 2.2.1有机太阳能电池材料--------------------------------------------------------- 3 2.2.2有机电致发光二极管和发光电化学池 --------------------------------------- 4 2.2.3有机生物化学传感器--------------------------------------------------------- 4 2.2.4有机光泵浦激光器 ----------------------------------------------------------- 4 2.2.5有机非线性光学材料--------------------------------------------------------- 5 2.2.6光折变聚合物材料与聚合物信息存储材料 ---------------------------------- 5 2.2.7聚合物光纤------------------------------------------------------------------- 6 2.2.8光敏高分子材料与有机激光敏化体系 --------------------------------------- 6 2.2.9 有机光电导材料 ------------------------------------------------------------- 6 2.2.10 能量转换材料 -------------------------------------------------------------- 7 2.2.11 染料激光器----------------------------------------------------------------- 7 2.2.12 纳米光电材料 -------------------------------------------------------------- 7 3 光电转化性能原理 ------------------------------------------------------------------------- 7 4 光电材料制备方法 ------------------------------------------------------------------------- 8 4.1 激光加热蒸发法 ------------------------------------------------------------------- 8 4.2 溶胶-凝胶法 ---------------------------------------------------------------------- 8 4.3 等离子体化学气相沉积技术(PVCD)------------------------------------------ 9 4.4 激光气相合成法 ------------------------------------------------------------------ 9 5 光电材料的发展前景---------------------------------------------------------------------- 10

半导体信息功能材料

半导体信息功能材料 11级材料化学陈天炜 01162033 历史发展表明,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。晶体管的发明、硅单晶材料和硅集成电路(ICs)的研制成功,导致了电子工业大革命;光导纤维材料和以砷化镓为基础的半导体激光器的发明,超晶格、量子阱微结构材料和高速器件的研制成功,使人类进入到光纤通信、移动通信和高速、宽带信息网络的时代。纳米科学技术的发展和应用,极有可能触发新的技术革命,必将彻底地改变人类的生产和生活方式。信息技术涉及到信息的获取、发射、传输、接收、存储、显示和处理等方方面面。 一. 半导体信息功能材料与器件研究现状 1.半导体硅材料 半导体硅材料(semiconductor silicon)是最主要的元素半导体材料,包括硅多晶、硅单晶、硅片、硅外延片、非晶硅薄膜等,可直接或间接用于制备半导体器件。 制备 结晶态硅材料的制备方法通常是先将硅石(SiO2)在电炉中高温还原为冶金级硅(纯度95%~99%),然后将其变为硅的卤化物或氢化物,经提纯,以制备纯度很高的硅多晶。包括硅多晶的西门子法制备、硅多晶的硅烷法制备。在制造大多数半导体器件时,用的硅材料不是硅多晶,而是高完整性的硅单晶。通常用直拉法或区熔法由硅多晶制得硅单晶。 目前世界上直拉硅单晶和区熔硅单晶的用量约为9:1,直拉硅主要用于集成电路和晶体管,其中用于集成电路的直拉硅单晶由于其有明确的规格,且其技术要求严格,成为单独一类称集成电路用硅单晶。区熔硅主要用于制作电力电子元件,纯度极高的区熔硅还用于射线探测器。硅单晶多年来一直围绕着纯度、物理性质的均匀性、结构完整性及降低成本这些问题而进行研究与开发。 材料的纯度主要取决于硅多晶的制备工艺,同时与后续工序的玷污也有密切关系。材料的均匀性主要涉及掺杂剂,特别是氧、碳含量的分布及其行为,在直拉生长工艺中采用磁场(见磁控直拉法单晶生长)计算机控制或连续送料,使均匀性得到很大改善;对区熔单晶采用中子嬗变掺杂技术,大大改善了均匀性。在结构完整性方面,直拉硅单晶早已采用无位错拉晶工艺,目前工作主要放在氧施主、氧沉淀及其诱生缺陷与杂质的相互作用上。 氧在热处理中的行为非常复杂。直拉单晶经300~500℃热处理会产生热施主,而经650℃以上热处理可消除热施主,同时产生氧沉淀成核中心,在更高温度下处理会产生氧沉淀,形成层错和位错等诱生缺陷,利用这些诱生缺陷能吸收硅中有害金属杂质和过饱和热点缺陷的特性,发展成使器件由源区变成“洁净区”的吸除工艺,能有效地提高器件的成品率。 对硅单晶锭需经切片、研磨或抛光(见半导体晶片加工)后,提供给器件生产者使用。 某些器件还要求在抛光片上生长一层硅外延层,此种材料称硅外延片。 非晶硅材料具有连续无规的网格结构,最近邻原子配位数和结晶硅一样,仍为4,为共价键合,具有短程有序,但是,键角和键长在一定范围内变化。由于非晶硅也具有分开的价带和导带,因而有典型的半导体特性,非晶硅从一晶胞到另一晶胞不具有平移对称性,即具

半导体信息功能材料与器件的研究新进展_图文(精)

第28卷第1期 中国材料进展v。1.28N。.1 2009年1月MATERIALS CHINA Jan.2009 半导体信息功能材料与器件的研究新进展 王占国 (中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室,北京100083 摘要:首先简要地介绍了作为现代信息社会基础的半导体材料和器件极其重要的地位,进而同顾了近年来半导体光电信息功能材料,包括半导体微电子、光电子材料,宽带隙半导体材料,自旋电子材料和有机光电子材料等的研究进展,最后对半导体信息功能材料的发展趋势做了评述。 关键词:半导体微电子;光电子材料;宽带隙半导体材料;自旋电子材料;有机光电子材料 中图法分类号:TN304:TB34文献标识码:A文章编号:1674—3962(2009Ol-0026一05 Recent Progress of Semiconductor Information Functional Materials WANG Zhanguo (Institute ofSemiconductors,Chinese Academy ofSciences,Beijing100083,China Abstract:The extreme importance of semiconductor materials and devices as a foundation of the modern informational society js briefly introduced first in this paper,Then the recent progress of semiconductor microelectronic and optoeleetron?iC materiMs including silicon,GaAs and InP crystals and itS mierostructures,wide band gap semiconductors materials, spintronic materisis and organic semiconductor optoelectronic

铜基电子封装材料研究进展

第30卷第6期V ol.30No.6 临沂师范学院学报 Journal of Linyi Normal University 2008年12月 Dec.2008铜基电子封装材料研究进展 王常春1,朱世忠2,孟令江3 (1.临沂师范学院物理系,山东临沂276005;2.山东医学高等专科学校,山东临沂276002; 3.临沂市高新技术开发区罗西街道办事处,山东临沂276014) 摘要:介绍了国内外铜基电子封装材料的研究现状及最新发展动态,指出了目前我国新型铜基电子封装材料研究中所存在的问题及进一步完善的措施,预测了电子封装用铜基复合材料的发展趋势和应 用前景.未来的铜基电子封装材料将朝着高性能、低成本、轻量化和集成化的方向发展. 关键词:电子封装;铜基复合材料;热导率;热膨胀系数 中图分类号:TG148文献标识码:A文章编号:1009-6051(2008)06-0043-05 0引言 随着信息化时代的迅速发展,对现代电子元器件集成度和运行速度的要求越来越高,相应功耗也越来越大,这必然会导致电路发热量的提高,从而使工作温度不断上升[1?4].一般来说,在半导体器件中,温度每升高18℃,失效的可能性就增加2~3倍[5].另外,温度分布不均匀也会使电子元器件的噪音大大增加.为解决这些问题,开发低成本、低膨胀、高导热、易加工、可靠性高的电子封装材料已成为当务之急[6,7]. 传统的电子封装材料(见表1[8])由于具有一些不可避免的问题,只能部分满足电子封装的发展要求.Invar、Kovar的加工性能良好,具有较低的热膨胀系数,但导热性能很差;Mo和W的热膨胀系数较低,导热性能远高于Invar和Kovar,而且强度和硬度很高,所以,Mo和W在电力半导体行业中得到了普遍的应用.但是,Mo和W价格昂贵、加工困难、可焊性差、密度大,而且导热性能比纯Cu 表1常用封装材料的性能指标[8] 材料热膨胀系数(20℃)/(×10?6·K?1)导热系数/(W·m?1·K?1)密度/(g·cm?3) Si 4.1150 2.3 GaAs 5.839 5.3 Al2O3 6.520 3.9 AlN 4.5250 3.3 Al23230 2.7 Cu174008.9 Mo 5.014010.2 W 4.4516819.3 Kovar 5.9178.3 Invar 1.6108.1 W-10vol.%Cu 6.520917.0 Mo-10vol.%Cu7.018010.0 Cu/Invar/Cu 5.21608.4 收稿日期:2008-10-09 作者简介:王常春(1974–),男,山东沂南人,临沂师范学院副教授,博士.研究方向:金属基复合材料.

集成电路用电子材料的研究现状及发展

集成电路用电子材料的研究现状及发展由于集成电路的集成度迅猛增加,导致芯片发热量急剧上升,使得芯片寿命下降。据报道,温度每升高 10℃,因GaAs或 Si 半导体芯片寿命的缩短而产生的失效就为原来的3倍。其原因是因为在微电子集成电路以及大功率整流器件中,材料之间散热性能不佳而导致的热疲劳以及热膨胀系数不匹配而引起的热应力造成的。解决该问题的关键是进行合理的封装。电子封装材料主要包括基板、布线、框架、层间介质和密封材料,最早用于封装的材料是陶瓷和金属,随着电路密度和功能的不断提高,对封装技术提出了更多更高的要求,同时也促进了封装材料的发展。 封装材料起支撑和保护半导体芯片和电子电路的作用,以及辅助散失电路工作中产生的热量。作为理想的电子封装材料必须满足以下几个基本要求:①低的热膨胀系数;②导热性能好;③气密性好,能抵御高温、高湿、腐蚀和辐射等有害环境对电子器件的影响;④强度和刚度高,对芯片起到支撑和保护的作用;⑤良好的加工成型和焊接性能,以便于加工成各种复杂的形状;⑥对于应用于航空航天领域及其他便携式电子器件中的电子封装材料的密度要求尽可能的小,以减轻器件的质量。 能及焊接性能,同时它们的密度也很低(如铝和镁)。增强体应具有较低的 CTE、高的导热系数、良好的化学稳定性、

较低的成本,同时增强体应该与金属基体有较好的润湿性。金属基电子封装复合材料具有高的热物理性能、良好的封装性能,它具有以下特点:①改变增强体的种类、体积分数和排列方式或者通过改变复合材料的热处理工艺,可制备出不同 CTE 匹配的封装材料;②复合材料的 CTE 较低,可以与电子器件材料的 CTE 相匹配,同时具有高的导热性能,较低的密度;③材料的制备工艺成熟,净成型工艺的出现,减少了复合材料的后续加工,使生产成本不断降低。 现在的集成电路向小型化、高密度组装化、低成本、高性能和高可靠性发展,这就对基板、布线材料、密封材料、层间介质材料提出了更高的要求,需要性能好,低成本的电子封装材料的出现。这对金属基电子封装符合材料的发展提供了巨大的空间。通过改变金属基复合材料中增强体的形状、大小、体积分数,寻找一种不仅与基板的热性能相匹配,又具有良好力学性能,而且制造方法还经济适用的电子封装材料,是研究金属基电子封装复合材料的发展方向。

光电功能材料知识点剖析

知识点补遗 1,光电功能材料按物质分类 答:根据材料的物质性进行分类:金属功能材料;无机非金属功能材料;有机功能材料;复合功能材料。 2,晶体的主要特征有哪些? 答:晶体在宏观上的基本特性:自范性、均一性、对称性、异向性、稳定性。自范性:是指晶体具有自发地形成封闭的几何多面体外形,并以此为其占有空间范围的性质。 均一性:晶体在它的各个不同部分上表现出相同性质的特性,是晶体内部粒子规则排列的反映。 异向性:晶体内部粒子沿不同方向有不同的排列情况,从而导致在不同方向上表现出不同的宏观性质。 对称性:晶体的性质在某一方向上有规律地周期的出现 稳定性: 3,介电晶体的效应有哪些?分别有多少个点群? 答: (1)压电效应:压电模量,三阶张量,非中心对称晶体。 (2)电致伸缩效应:电致伸缩稀疏,四阶张量, 所有晶体。 (3)热释电效应:热释电稀疏,一介张量,极性 晶体,可自发计划。 (4)铁电晶体:自发极化能随外加电场改变的晶 体。 各种介电晶体(数字表示此类性质的晶类数): 压电效应: 晶体在受到机械应力的作用时,在其表面上会出现电荷,成为正压电效应。应力是二阶对称张量,其两个下标可以对调,压电模量是三阶张量,从而导致压 电模量中的后两个下标可以对调,此时压电效应可以写成: 逆压电效应:当电场加到具有压电效应的晶体上时,晶体将发生应变。 电致伸缩效应 当作用在晶体上的电场很强时,晶体的应变与电场不是线性关系,必须考虑

平方项,引起应变中的平方项称为电致伸缩效应。, iljk V 成 为电致伸缩系数。 热释电效应 晶体在温度发生变化时,产生极化现象,或其极化强度发生变化,称为热释电效应。当温度较小时,晶体极化强度变化与温度为线性关系。 电热效应:热释电效应的逆效应,即将某种热释电晶体置于电场中,会观察到温度变化。热释电材料主要用于红外探测。 晶体的铁电性质 在外场的作用下,自发极化的方向可以逆转或可以重新取向的热释电晶体。 铁电晶体的分类: (1)无序-有序型铁电晶体(软铁电体) (2)位移型铁电体(硬铁电体):含有氧八面体构造基元者,也称钙铁矿型铁电体,如铌酸锂、钛酸钡等。 铁电体的宏观特性: (1)电滞回线:铁电体和非铁电体的判据。 非铁电晶体:P-E 关系为线性的。 铁电晶体:P-E 存在电滞回线。 (2)居里温度:晶体的铁电性质在一定的温度范围内存在,如钛酸钡晶体,温度低于120摄氏度是铁电项,高于120摄氏度铁电性消失。实际上是一个相变过程。 部分铁电晶体没有居里温度点,因为未达到相变温度时晶体已经溶解。 4,光率体的表达式和特征,三个轴与椭球截距的意义,折射率面,不沿主轴方向,通过晶体后引起的光程差的判定。 答:上册P-31 5,晶体的非线性光学——香味匹配条件以及实现相位匹配的途径(一种) 答:当激光的光强较强时,其通过物质时,物质内部极化率的非线性响应会对光波产生反作用,可能产生入射光波在和频和差频处的谐波,这种与强光有关不同于非线性光学现象的效应称为非线性效应。 混频效应:和频、差频 当作用于晶体的光场包含两种不同的频率ω1和ω2时,就会产生第三种频率ω 3的光, ω3 =ω1 +ω2相加的称为和频,ω3 =ω1 ?ω2相减的称为差频。 位相匹配: 在二级非线性极化的倍频过程中,入射光波在它经过的各个地方产生二次极化波,各个位置的二次极化波都发射出二次谐波,这些二次谐波在晶体中传播并相互于涉,相互干涉的结果,就是在 实验中观察到的二次谐波强度.这个强度与这些二次谐波的位相差有关.如果位相差为零,即各个二次谐波的位相一致,则相干加强,我们就能观察到产生的二次谐波.反之,则相干相消,我们就观察不到二次谐波。只有当入射光波的传播

-纳米光电材料

纳米光电材料 1.定义:纳米材料是一种粒子尺寸在1到100nm的材料。纳米光电材料是指能够将光能转化为电能或化学能等其它能量的一种纳米材料。其中最重要的一点就是实现光电转化。 其原理如下: 光作用下的电化学过程即分子、离子及固体物质因吸收光使电子处于激发态而产生的电荷传递过程。当一束能量等于或大于半导体带隙( Eg) 的光照射在半导体光电材料上时,电子(e-) 受激发由价带跃迁到导带,并在价带上留下空穴(h + ),电子与孔穴有效分离,便实现了光电转化[1]。 2.分类:纳米光电材料的分类 纳米光电材料按照不同的划分标准有不同的分类,目前主要有以下几种: 1. 按用途分类:光电转换材料:根据光生伏特原理,将太阳能直接转换成电能的一种半导体光电材料。目前,小面积多结GaAs太阳能电池的效率超过40 %[2]。 光电催化材料:在光催化下将吸收的光能直接转变为化学能的半导体光电材料,它使许多通常情况下难以实现或不可能实现的反应在比较温和的条件下能够顺利进行。例如,水的分解反应,该反应的ΔrGm﹥﹥0在光电材料催化下,反应可以在常温常压下进行[3] 2. 按组成分类: 有机光电材料:由有机化合物构成的半导体光电材料。主要包括酞青及其衍生物、卟啉及其衍生物、聚苯胺、噬菌调理素等; 无机光电材料:由无机化合物构成的半导体光电材料。主要包括Si、TiO2、ZnS、LaFeO3、KCuPO4·6H2O、CuInSe2等; 有机与无机光电配合物:由中心金属离子和有机配体形成的光电功能配合物。主要有2,2-联吡啶合钌类配合物等[4]。 3. 按形状分类 纳米材料大致可分为纳米粉末、一维纳米材料、纳米膜等。 纳米粉:又称为超微粉或超细粉,一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒,是一种介于原

半导体材料的历史现状及研究进展(精)

半导体材料的历史现状及研究进展(精)

半导体材料的研究进展 摘要:随着全球科技的快速发展,当今世界已经进入了信息时代,作为信息领域的命脉,光电子技术和微电子技术无疑成为了科技发展的焦点。半导体材料凭借着自身的性能特点也在迅速地扩大着它的使用领域。本文重点对半导体材料的发展历程、性能、种类和主要的半导体材料进行了讨论,并对半导体硅材料应用概况及其发展趋势作了概述。 关键词:半导体材料、性能、种类、应用概况、发展趋势 一、半导体材料的发展历程 半导体材料从发现到发展,从使用到创新,拥有这一段长久的历史。宰二十世纪初,就曾出现过点接触矿石检波器。1930年,氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用,是半导体材料开始受到重视。1947年锗点接触三极管制成,成为半导体的研究成果的重大突破。50年代末,薄膜生长激素的开发和集成电路的发明,是的微电子技术得到进一步发展。60年代,砷化镓材料制成半导体激光器,固溶体半导体此阿里奥在红外线方面的研究发展,半导体材料的应用得到扩展。1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研制成功,是的半导体器件的设计与制造从杂志工程发展到能带工程,将半导体材料的研究和应用推向了一个新的领域。90年代以来随着移动通信技术的飞速发展,砷化镓和磷化烟等半导体材料成为焦点,用于制作高速高频大功率激发光电子器件等;近些年,新型半导体材料的研究得到突破,以氮化镓为代表的先进半导体材料开始体现出超强优越性,被称为IT产业的新发动机。 新型半导体材料的研究和突破,常常导致新的技术革命和新兴产业的发展.以氮化镓为代表的第三代半导体材料,是继第一代半导体材料(以硅基半导体为代表和第二代半导体材料(以砷化镓和磷化铟为代表之后,在近10年发展起来的新型宽带半导体材料.作为第一代半导体材料,硅基半导体材料及其集成电路的发展导致了微型计算机的出现和整个计算机产业的飞跃,并广泛应用于信息处理、自动控制等领域,对人类社会的发展起了极大的促进作用.硅基半导体材料虽然在微电子领域得到广泛应用,但硅材料本身间接能带结构的特点限制了其在光电子领域的应用.随着以光通

半导体光电信息功能材料的研究进展

半导体光电信息功能材料的研究进 展 关于《半导体光电信息功能材料的研究进展》,是我们特意为大家整理的,希望对大家有所帮助。 光电信息技术是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合技术,涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内容。光电信息技术广泛应用于国民经济和国防建设的各行各业。近年来,随着光电信息技术产业的迅速发展,对从业人员和人才的需求逐年增多,因而对光电信息技术基本知识的需求量也在增加。 摘要:21世纪是高速发展的信息时代,在这个飞速发展的时代中,光电信息功能得到了前所未有的发展,它在信息的产生,

信息的存储以及信息的传输方面扮演着越来越不可或缺的角色。本文就半导体光电信息功能的研究进展做出了简要分析,希望能对半导体光电信息功能材料的普及发挥作用。 关键词:半导体;研究与创新;光电信息功能材料 前言 从远古到现代,从石器时代到如今的信息时代,历史的发展表明信息科学技术发展的先导和基础是半导体信息功能材料的进步,伴随着时代发展的特征,我们可以很容易的分析出,光电信息功能材料在方方面面深刻的影响着人类的生产和生活方式。现如今,随着光电信息功能材料的不断普及以及各行各业的的综合应用,其技术得到了光速的更新,例如其信息的存储已不再受低级别的限制,其存储量已被提高到KT级别,当然为了使之更好地适应社会,发挥出更大的作用,生产商与使用者对光电信息功能材料的研究与创新从未停止。光电信息功能材料的发展,同样也与国家生产力的发展有着密切的联系,它是国家经济发展的根本保障之一。对于目前正处在快速发展中的我国来说,大力发

展半导体光电信息功能材料十分必要。 一、半导体光电信息材料简述 科学技术之所以得到不断发展的原因之一,便是有着信息研究材料的支持,人类对不同材料的研究与创新,是科学技术飞速发展,科学规律不断修正完善的基础。20世纪60~70年代,光导纤维材料和以砷化镓为基础的半导体激光器的发明,是人们进入了光纤通信,高速、宽带信息网络的时代。半导体光电材料――半导体是一种介于绝缘体导体之间的材料,半导体光电材料可以将光能转化为电能,同样也可以将电能转化为光能,并且可以处理加工和扩大光电信号。在当今社会,其应用正在逐步得到普及。半导体信息光电材料,对于我们来说并不陌生,其存在于我们的日常生活中,并且无时无刻的不在影响着我们,所以我们应正确的认识半导体信息光电材料,并且可以为半导体光电信息材料的发展贡献出自己的力量。 二、半导体光电信息材料研究的必要性

信息功能材料与器件专业介绍

开设的主要专业课程: 材料热力学、固体材料学、器件物理、纳米电子学、信息存储与显示、计算物理、扫描隧道显微学、薄膜物理与技术、高等结构分析、固体电子谱与离子谱等。 21世纪是以信息产业为核心的知识经济时代。随着信息技术向数字化、网络化的迅速发展,超大容量信息传输、超快实时信息处理和超高密度信息存储已成为信息技术追求的目标。信息的载体正由电子向光电子结合和光子方向发展;与此相应,信息材料也从体材料发展到薄层、超薄层微结构材料,并正向光电信息功能集成芯片和有机/无机复合材料以及纳米结构材料方向发展。历史发展表明,信息功能材料是信息技术发展的基础和先导;没有硅材料和硅集成芯片的问世,就不会有今天微电子技术;没有光学纤维材料的发明,砷化镓材料的突破,超晶格、量子阱材料的研制成功,以及半导体激光器和超高速器件的发展,就不会有今天先进的光通信、移动通信和数字化高速信息网络技术;可以预料,基于量子效应的纳米信息功能材料的发展和应用,人类必将进入一个变幻莫测、奇妙无比的量子世界,必将彻底地改变世界政治、经济格局和军事对抗形式,也将对人类的生产和生活方式产生深远的影响。 信息功能材料与器件是一个科学内涵极丰富、创新性极强、应用前景极广阔、社会经济效益巨大的领域,极有可能触发新的信息技术革命。建议将下述关键信息功能材料与器件研发内容,列入国家中长期科学与技术发展规划,给以重点支持,符合国家长远利益和国家发展战略。 (1)微纳电子材料和器件:微纳电子材料和器件是信息产业的基础和核心,它的发展对带动我国相关产业实现技术跨越,提升我国经济和产业的国际竞争力,实现我国经济社会的可持续发展和保障国家安全等都有着不可替代的作用。研究内容主要包括:ULSI用12-18英寸硅晶片和外延材料,SOI材料,高K和低K介质,金属互连,框架、封装材料以及基于纳米特征尺度的超大规模集成电路设计和集成芯片制造技术等。 (2)光电子材料与器件:光电子材料和器件是光通信、移动通信和高速信息网络的基础,它的发展和应用将极大地提高人民的生活质量,并对保障国家安全,提升我国高技术产业的国际竞争力具有至关重要作用。大直径(6-8英寸)GaAs、InP单晶和片材规模生产、制备技术,GaAs、InP基为代表的Ⅲ-V族化合物半导体微结构材料、器件和集成芯片批量制造技术,硅基高效发光材料和硅基混合光电集成芯片材料与电路以及有机半导体光电子材料与器件的研发等为主要研发内容。 (3)第三代(高温宽带隙)半导体材料与器件:以氮化镓和碳化硅等为代表的第三代半导体材料,以其优异的物理和化学性能在国防、航空、航天、石油勘探、

高导热低介电电子封装材料研究进展及实验方案

电子封装塑封材料研究进展及实验规划 1. 环氧树脂基体 1.1环氧树脂概念 环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,由于分子中含有活泼的环氧基团,使环氧树脂能够开环与多种固化剂发生交联反应而生成不溶不熔的三向网络结构的高聚物。 1.2环氧树脂的分类 根据分子结构的不同,环氧树脂大体可以分为五大类: a. 缩水甘油醚类环氧树脂 b.缩水甘油酯类环氧树脂 c.缩水甘油胺类环氧树脂 d.线型脂肪族类环氧树脂 e.脂环族类环氧树脂。 a. 缩水甘油醚类环氧树脂是由含活泼氢的酚类或醇类与环氧氯丙烷缩聚而 成。缩水甘油醚类环氧树脂根据含活泼氢基团的不同又分为二酚基丙烷型环氧树脂、酚醛多环氧树脂、其他多羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂、脂肪多元醇缩水甘油醚型环氧树脂。目前比较常用的缩水甘油醚类环氧树脂有双酚A型环氧树 脂(简称DGEBA树脂)、氢化双酚A型环氧树脂、线型酚醛型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、四溴双酚A型环氧树脂。 b. 缩水甘油酯类环氧树脂是由有机酸或酸酐与环氧氯丙烷缩聚而成。常用的有邻苯二甲酸二缩水甘油酯、四氯邻苯二甲酸缩水甘油酯、六氯邻苯二甲酸缩水甘油酯。分子中含有苯环及酯键使得该类环氧树脂具有粘度小、工艺性好、反应活性大、相容性好、粘结强度高、电绝缘性好、耐候性好等优点。但是,以苯酐 为原料合成的环氧树脂产品存在略带黄色,存在无机氯含量及产品中可水解氯含量较高等缺点。 c. 缩水甘油胺类环氧树脂是由多元胺与环氧氯丙烷缩聚而成。此类环氧树脂的特点是多官能度、黏度低、活性高、环氧当量小、交联密度大、耐热性高、粘接力强、力学性能和耐腐蚀性好。 d. 线型脂肪族类环氧树脂是由脂环族烯烃的双键经环化而制得。此类环氧树脂固化物具有较高的压缩与拉伸强度、耐高温、耐电弧性、耐紫外光老化性、耐气候性等优良性能。 e. 脂环族类环氧树脂是含有两个脂环环氧基的低分子化合物。其本身不是聚 合物,但是与固化剂作用后能形成性能优异的三维体型结构聚合物。此类树脂分 子中不含苯环和羟基,依靠分子中的脂环与环氧基反应固化。脂环族环氧树脂的反应活性小于双酚A型环氧树脂,用酸酐固化时,二者反应活性相差不大,用胺类固化剂固化时,脂环族环氧树脂反应速度要慢得多。 1.3封装用环氧树脂 封装材料用环氧树脂要求具有快速固化、耐热、低应力、低吸湿性和低成本。此外还要求树脂品质高,其主要表现在:(1)色泽浅,液体树脂无色透明,固体树脂纯白色;(2)环氧当量变化幅度小;(3)纯度高,挥发物质杂质含量低,树脂中几乎没有离子性杂质,尤其是钠离子和氯离子;(4)相当低的水解性氯(有机氯

生物功能材料的研究进展

生物功能材料的研究进展 随着人民生活水平的提高,人们对于医疗保健方面的要求也越来越强,使得对于生物医用材料的要求也越苛刻。本文详细阐述了生物医用功能高分子材料近年来的应用研究及发展状况,综述了国内外生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果,展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。 生物功能材料和加工技术的发展, 使得人工合成材料在医学上的应用, 变得越来越广泛。数十年的医学发展和临床应用, 证明医用高分子材料在人体内外, 获得了成功的应用, 而医学的进步, 又给高分子材料提出了大量新的课题, 使其向“精细化”, “功能化”的方向发展, 赋予了高分子材料以新的生命力。 生物医用高分子材料分合成和天然两大类,下面我们就分别对这两种材料进行详细的论述。 ﹙1﹚天然生物材料 天然生物材料是指从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子,如从各种甲壳类、昆虫类动物体中提取的甲壳质壳聚糖纤维,从海藻植物中提取的海藻酸盐,从桑蚕体内分泌的蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜,以及由牛屈肌腱重新组构而成的骨胶原纤维等。这些纤维由于他们来自生物体内且都具有很高的生物功能和很好的生物适应性,在保护伤口、加速创面愈方面具有强大的优势,已引起国内外医务界广泛的关注。自然界广泛存在的天然生物材料仍有着人工材料无可比拟的优越性能。例如:迄今为止再高明的材料学家也做不出具有高强度和高韧性的动物牙釉质,海洋生物能长出色彩斑斓、坚阊义不被海水腐蚀的贝壳等等。甲壳素又称几丁质(chitin),广泛存在于虾、蟹等甲壳动物及昆虫、藻类和细菌中,是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。它是一种惰性多糖,用浓碱脱去乙酰基可转变成聚壳糖(chintosan)。甲壳素、聚壳糖及其衍生物具有良好的生物相容性和生物降解性。降解产物带有一定正电荷,能从血液中分离出血小板因子,增加血清中H-6水平,促进血小板聚集或凝血素系统,作为止血剂有促进伤口愈合,抑制伤口愈合中纤维增生,并促进组织生长的功能,对烧、烫伤有独特疗效。比如家蚕丝脱胶后可得到纯丝素蛋白成分,丝素蛋白是一种优质的生物医学材料,具有无毒、无刺激性、良好的血液相容性和组织相容性。根据研究报道,由于天然高分子医用材料的独特临床效果,它的应用前景相当广阔。﹙2﹚合成生物材料 由于天然材料的有限,人们需要大量的生物材料来维持他们的健康。合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能,因而可以植入人体,部分或全部取代有关器官。因此,在现代医学领域得到了最为广泛的应用,成为现代医学的重要支柱材料。与天然生物材料相比,合成高分子材料具有优异的生物相容性,不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用,在人体环境中的老化不明显。通过选用不同成分聚合物和添加剂,改变表面活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性,从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生物合成高分子材料。目前,使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡胶和硅凝胶等。应用场合涉及组织粘合、手术缝线、眼科材料(人工玻璃体、人工角膜和人工晶状体等)、软组织植入物(人工心脏、人工肾、人工肝等)和人工管形器(人工器官、食道)等。 合成医用高分子材料发展的第一阶段始于1937年,其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料,如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年,其标志是医用级有机硅

信息功能材料学

信息功能材料学 第一章:半导体材料 1,本征半导体的能带结构课分为:直接带隙半导体,间接带隙半导体。 2,半导体掺杂工艺主要有:扩散,离子注入等。 3,向半导体中掺杂高价杂质时,杂质原子提供的价电子数目多于半导体原子,多余的价电子很容易进入导带而成为电子载流子,半导体的电导率也随之增加,这种提供多余价电子的掺杂称为施主掺杂。 向半导体中掺杂低价杂质时,杂质原子提供的价电子数目少于半导体原子,很容易在价带形成空穴,半导体的电导率也随之增加,这种掺杂称为施主掺杂。4,np=Ne*Nv*exp(-Eg/k B T);Eg=Ec-E V;Eg------半导体的禁带宽度 5,非平衡载流子主要影响少子。 当半导体承受外界作用时,除热平衡载流子外,还将产生非平衡载流子。 非平衡载流子的复合过程分为直接复合和间接复合。 直接复合是指电子直接从导带跃迁至价带的过程。 6,半导体的电导率是由载流子浓度和载流子迁移率共同决定的。 7,对于本征半导体来说,载流子浓度仅与温度有关;对于杂质半导体而言,载流子浓度由半导体掺杂浓度和温度共同决定。 8,半导体光吸收的机制:本征吸收,激子吸收,杂质吸收,自由载流子吸收,声子吸收。 9,半导体光吸收机制中,除声子吸收外,都将产生额外的载流子,由于半导体的电导率与载流子浓度成正比,所以光照可以引起半导体电导率的增加,这部分增加的电导率称为光电导。 10,如果磁场方向与电流方向垂直,导体中就会在磁场和电流方向上产生电场,这就是霍尔效应。 11,半导体置于磁场中,半导体的电阻会增加,这种效应称为半导体的磁阻效应。 磁阻效应分为物理磁阻效应和几何磁阻效应。 理磁阻效应主要是由于载流子在磁场作用下做螺旋运动,导致载流子散射概率增加二引起的电阻增加现象。 几何磁阻效应主要是由于样品的形状引起的电阻增加的现象。 12,块状半导体单晶制备技术中,广泛应用的是:切克劳斯基法(提拉法);布里奇曼法(坩埚下降法)。 13,半导体薄膜制备方法:磁控溅射;分子束外延,金属有机化学气象沉积。14,GaAs半导体的应用: ①砷化镓的禁带宽度达工作温度大,适合制作大功率器件。 ②电子迁移率高,有效质量小,用GaAs制作的半导体器件工作速度快, 噪声低。 ③GaAs为直接带隙半导体,光电转换效率和发光效率都很高,适合制作太 阳能电池,发光二极管,半导体激光器。 ④GaAs光吸收系数高,适合制作红外探测器件。 15,半导体的四种效应: ①光照下产生电压——光生伏特效应 ②导电方向性——整流效应

电子封装材料研究进展

微电子封装与其材料的研究进展 微电子集成电路中,高度密集的微小元件在工作中产生大量热量,由于芯片和封 装材料之间的热膨胀系数不匹配将引起热应力疲劳,封装材料的散热性能不佳也会导 致芯片过热,这二者已成为电力电子器件的主要失效形式[2]。 从根本上说,电子封装的性能、制作工艺、应用及发展等决定于构成封装的各类材料,包括半导体材料、封装基板材料、绝缘材料、导体材料、键合连接材料、封接 封装材料等。它涉及这些材料的可加工成型性,包括热膨胀系数、热导率、介电常数、电阻率等性能在内的材料物性,相容性及价格等等。 新世纪的微电子封装概念已从传统的面向器件转为面向系统,即在封装的信号传递、支持载体、热传导、芯片保护等传统功能的基础上进一步扩展,利用薄膜、厚膜 工艺以及嵌入工艺将系统的信号传输电路及大部分有源、无源元件进行集成,并与芯 片的高密度封装和元器件外贴工艺相结合,从而实现对系统的封装集成,达到最高密 度的封装。从器件的发展水平看,今后封装技术的发展趋势为: (1)单芯片向多芯片发展; (2)平面型封装向立体封装发展; (3)独立芯片封装向系统集成封装发展。 焊球阵列封装(BGA) BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了,但引脚间距并没有减小反而增加了,从而提高了组装成 品率;虽然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善它的电热 性能;厚度和重量都较以前的封装技术有所减少;寄生参数减小,信号传输延迟小, 使用频率大大提高;组装可用共面焊接,可靠性高。③BGA的节距为1.5mm、 1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm和0.5mm,与现有的表面安装工艺和设备完全 相容,安装更可靠;④由于焊料熔化时的表面张力具有"自对准"效应,避免了传统封 装引线变形的损失,大大提高了组装成品率;⑤BGA引脚牢固,转运方便;⑥焊球引 出形式同样适用于多芯片组件和系统封装。 这种BGA的突出的优点:①电性能更好:BGA用焊球代替引线,引出路径短,减少了引脚延迟、电阻、电容和电感;②封装密度更高;由于焊球是整个平面排列, 因此对于同样面积,引脚数更高。 芯片尺寸封装(CSP)

光电信息功能材料与量子物理研究

光电信息功能材料与量子物理研究 现就光电信息功能材料的重要性作为研究的基础,着重就光电信息功能材料和量子物理进行阐述,根据二者之间的关系,提出相关的理论。 标签:光电信息;功能材料;量子;物理 随着社会经济的不断发展,信息技术的进步,出现了一种光电信息功能材料,所谓信息功能其实就是指信息的传输、存储、接受显示、控制、产生以及转换的能力,其主要的技术指标包括:大容量传输、多功能、高速度以及低能量的消耗等。近年来,随着光电信息技术的结合,使信息技术的发展水平越来越高,其传输速度已经达到了Gbot,大容量的数码储存已经达到了KT级别,实现了声音、图像和数据三位一体的功能,有效降低能量的损耗,并逐渐向微观物理发展。因此,在研究光电信息功能材料的时候,必须要以量子物理作为其支撑。现就光电信息功能材料的重要性作为其研究的基础,具体阐述量子物理在光电功能材料中的重要性。 1 光电信息功能材料的概述 在科学技术发展过程中,材料研究一直都是技术发展的先导,同时也是发现和完善科学规律等的重要基础。人们在生存和发展的过程中,不断地向物质世界索取财富,而这就是技术和科学发展的最终目标,怎样才能将这些物质转化为我们自己的财富,首先要对物质运动的规律进行探索和总结,以此来找寻转化为物质财富的方法,其前者主要是指科学,后者则是指技术,在这个基础上来进行材料的研究。 随着量子论的发展,给予了人们最为直接的启示就是揭示了原子中电子的运动规律,尤其是原子最外层价的电子运动规律,其中首先开发应用的是一种金属性的材料,主要包括不锈钢、特殊钢材、黑色和有色合金等金属材料,使电磁场能量的应用逐渐进入到了电子层次微观物理的范畴内。同时量子论还提出了固体中的电子能带理论,准确揭示了固体材料中的电子能带结构的分布规律,从电子运动微观物理的机制区别了绝缘体、半导体和金属,开发出了一种新型的半导体材料,使电子学材料逐渐进入到了电子信息功能材料的范畴内。随着半导体材料的开发和研究,在60~70年代,开始出现了一种电子技术,这种电子技术主要是通过固体电子学器件的更新,形成一种电子气类型的电子学器件,并在此基础上发展成为的电子回路集成化技术和电子学器件的小型化,以及目前的超大规模的集成电路以及高速轻巧的电脑,使社会开始向电子技术时代发展,改变了传统的测量检测技术、通信技术以及其他的信息处理技术,奠定了信息技术的基础。 随着半导体的开发和利用,电子材料的科学地位已经变得越来越重要,研究材料不仅是科学发现的先导,同时也是完善科学的实验对象,是开发技术的物资基础,贯穿于科学技术的整个过程。此外,随着光纤技术的兴起,光纤技术和激光技术的结合,为信息技術的发展奠定了一个更为牢固的基础。由于光集成技术

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