01-信息功能材料

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信息功能材料与器件专业介绍

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。

信息功能材料的研究现状和发展趋势

信息功能材料的研究现状和发展趋势

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功能材料课件ppt课件

功能材料课件ppt课件
物理气相沉积(PVD)
通过物理方法将固体材料转化为气态,再沉积到基材上,如真空镀膜 。
溶胶-凝胶法(Sol-Gel)
通过控制化学反应,将前驱体溶液转化为凝胶,再经过热处理制备功 能材料。
化学合成法
通过化学反应将简单物质转化为复杂物质,如合成高分子材料、复合 材料等。
加工技术
机械加工
激光加工
利用机械力对材料进行切削、磨削等加工 ,以获得所需形状和尺寸的零件或产品。
包括材料的反射率、透射率、折射率 等。这些性能决定了材料在光学设备 和器件中的使用效果。
热性能
包括材料的热导率、热膨胀系数、比 热容等。这些性能决定了材料在热设 备和系统中的使用效果。
03
功能积(CVD)
利用气态物质在固体表面上的化学反应来制备功能材料,如薄膜、涂 层等。
绿色化
随着环保意识的增强,功能材料的制备和应用过程需要更 加注重环保和可持续发展,如使用可再生资源、降低能耗 和减少废弃物排放。
智能化
通过先进的制备技术和结构设计,实现功能材料的智能化 ,如自适应、自修复、自感知等特性,以满足复杂环境和 动态变化的需求。
生物医学应用
功能材料在生物医学领域的应用越来越广泛,如用于药物 传递、组织工程和生物成像等,为医疗健康领域的发展提 供有力支持。
实例
高温超导材料
高温超导材料是指在一定温度下具有超导 性的材料,可用于制造超导线圈、超导电 缆等。
石墨烯
石墨烯是一种新型的二维材料,具有高导 电性、高导热性、高强度等特性,可用于 制造电子元器件、电池电极等。
生物可降解塑料
生物可降解塑料是指在特定条件下能够被 微生物分解为无害物质的塑料材料,可用 于替代传统塑料,减少环境污染。

信息功能材料

信息功能材料

信息功能材料信息功能是指信息在人类社会中的作用和功能。

信息功能包括了信息的获取、传播、加工、保存等方面,在人类社会中起到了至关重要的作用。

首先,信息功能的一个重要方面是信息获取。

在现代社会中,人们可以通过多种途径获取信息,如通过互联网、报纸、电视、广播等媒体获取各种各样的信息。

通过获取信息,人们可以了解最新的科技、时事、娱乐等各个方面的动态,以及个人需要的各种知识和技能。

信息获取的重要性在于帮助人们保持与社会的连接,了解社会的发展和变化,并且能够做出更为明智的决策。

其次,信息功能还包括了信息的传播。

信息的传播可以通过多种途径进行,例如口头传播、书信传播、媒体传播等。

信息的传播使得知识和信息得以共享和交流,促进了社会的发展和进步。

信息的传播能够帮助人们在不同地域、不同时间、不同文化之间进行交流和沟通,减少了信息的限制和障碍,提高了社会的效率和创新能力。

信息功能还涉及到了信息的加工。

加工信息是将获取到的信息进行整理、分析和处理,以增加其价值和意义。

通过加工信息,人们可以从复杂和庞杂的信息中提取出有效和有意义的部分,帮助人们更好地理解和利用信息。

在信息时代,信息的加工能力对于人们的工作和学习至关重要,能够帮助人们更好地处理和利用大量的信息。

最后,信息功能还包括了信息的保存。

信息的保存指的是将获取到的信息进行储存和保存,以便今后的使用和参考。

在信息化时代,信息的保存不再是纸质的文献资料,而是通过数字化的方式进行保存,例如存储在计算机、云服务等设备和平台上。

信息的保存使得人们可以随时随地地获取所需要的信息,使得信息具有了更高的实用性和便利性。

综上所述,信息功能是指信息在人类社会中的各个方面的作用和功能。

通过信息功能,人们能够获取到各种各样的信息,进行传播、加工和保存,促进了社会的发展和创新能力。

在当代社会,信息功能对于个人和社会的发展起到了非常重要的作用,具有广泛的应用和影响力。

信息功能陶瓷材料及应用 (1)

信息功能陶瓷材料及应用 (1)

信息功能陶瓷材料及应用材料五班石海军信息材料-是为实现信息探测、传输、存储、显示和处理等功能而使用的材料。

〔信息就是用符号、信号或消息所包含的内容,来消除客观事物认识的不确定性。

〕信息材料包括:信息探测材料,信息传输材料,信息存储材料,信息处理材料。

信息探测材料:对电、磁、光、声、热辐射、压力变化或化学物质敏感的材料。

可用来制成传感器,用于各种探测系统,如电磁敏感材料、光敏材料、压电材料等。

信息传输材料:主要用于对电子信息的传输,如光纤、电缆等等。

信息存储材料:包括磁存储材料、光存储材料、磁光存储材料、相变存储材料、铁电介质存储材料、半导体动态存储材料等等。

信息处理材料:包括对各种电子信息的处理、加工以及转换,使其发挥相应功能的材料。

按材料种类分类:半导体信息材料,信息功能陶瓷材料,有机信息材料信息薄膜材料,等等.信息功能陶瓷材料〔陶瓷是以无机非金属矿物为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品。

〕信息功能陶瓷的制备工艺:氧化物法/固相反应烧结法,湿化学法,复合法。

氧化物法/固相反应烧结法。

优点:工艺成熟、成本低廉,适合于批量化大生产。

缺点:材料成分容易偏析,性能难以精确控制。

1原料的选择与处理选择原料是非常重要的环节,因为原料的纯度、活性与结晶结构是影响产品性能的重要因素。

原料是直接参加固相反应并生成功能陶瓷的组成成分,从而从根本上决定着材料的性能。

不同产地的原料或即使是相同厂家的原料在纯度、活性、颗粒形状和粒径分布、杂质含量等方面差别很大,进而对陶瓷的性能产生较大的影响。

2计算、配料原料确定后,配方就是决定产品性能的关键了,选择不同的配方就意味着得到不同性能的材料。

具体的配方多数是在系统研究的成果和理论的定性指导下按照使用要求确定的。

3一次球磨球磨是影响产品质量的重要工序。

一次球磨得目的主要是混合均匀,以利于预烧时固相反应完全。

球磨中通过介质球与原料的撞击、碾压、摩擦将粉料磨细并混合均匀,粉料比表面积上升,自由能上升,从而使烧结时固相反应加快而且完全。

《功能材料概论》课件

《功能材料概论》课件
功能材料与结构材料相对,后者主要关注材料的强度、硬度、耐久性等结构特性,而功能材料则更注重 材料的特殊功能和用途。
功能材料的特性包括电、磁、热、光、化学、生物等性质,这些性质在特定的外部刺激下会发生改变, 从而实现对外部环境的响应和调控。
分类
根据功能性质,功能材料可以分为电子 功能材料、磁功能材料、热功能材料、 光学功能材料、化学功能材料和生物功 能材料等。
功能材料在水力发电、海洋能利用等领域 应用广泛,如水轮机叶片材料、海洋能转 换材料等。
生物医学领域
生物医学领域概述
功能材料在生物医学领域中具有广泛的应用前景,涉及医疗器械、生 物医用材料、药物载体等多个方向。
医疗器械领域应用
功能材料在医疗器械制造中应用广泛,如人工关节、心脏起搏器等医 疗设备材料。
根据应用领域,功能材料可以分为能源领域 功能材料、环境领域功能材料、医疗领域功 能材料、信息领域功能材料等。
根据材料的组成和结构,功能材料 可以分为金属功能材料、无机非金 属功能材料、有机功能材料和高分 子功能材料等。
02 功能材料的特性与性能
特性
物理特性
功能材料通常具有独特的物理特性,如超导性、半导性、 磁性、光学性能等。这些特性使得功能材料在特定条件下 能够表现出与众不同的性质。
化学特性
功能材料的化学特性包括稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性等 。这些特性决定了材料在各种环境下的稳定性和使用寿命 。
生物特性
某些功能材料具有生物相容性,可以用于生物医学领域, 如人工关节、牙齿等。这些材料需要与人体组织有良好的 相容性,以减少排斥反应。
性能
力学性能
功能材料的力学性能包括硬度、 强度、韧性等。这些性能决定了 材料在受力条件下的表现,对于 材料的加工和使用具有重要意义 。

航天信息材料

航天信息材料

航空或航天中的信息材料41445011 孙宇物流1401 信息材料属于功能材料,是为实现信息探测、传输、存储、显示和处理等功能使用的材料。

信息处理材料是制造信息处理器件如晶体管和集成电路的材料。

目前使用最多的是硅。

按功能分,信息材料主要有以下几类。

1.信息探测材料对电、磁、光、声、热辐射、压力变化或化学物质敏感的材料属于此类,可用来制成传感器,用于各种探测系统,如电磁敏感材料、光敏材料、压电材料等。

这些材料有陶瓷、半导体和有机高分子化合物等多种。

2.信息传输材料主要是光导纤维,简称光纤。

它重量轻、占空间小、抗电磁干扰、通信保密性强,可以制成光缆以取代电缆,是一种很有发展前途的信息传输材料。

3信息储材料包括:磁存储材料,主要是金属磁粉和钡铁氧体磁粉,用于计算机存;光存储材料,有磁光记录材料、相变光盘材料等,用于外存;铁电介质存储材料,用于动态随机存取存储器;半导体动态存储材料,目前以硅为主,用于内存。

4.信息处理材料是制造信息处理器件如晶体管和集成电路的材料。

目前使用最多的是硅。

砷化镓也是一种重要的信息处理材料。

本篇论文则着重介绍光纤材料、液晶材料、半导体材料,他们在航空航天中的应用以及其性能特点、制备方法等。

首先作为航空航天材料,其必须要具备的性质为:1优良的耐高低温性能:飞行器所经受的高温环境是空气动力加热、发动机燃气以及太空中太阳的辐照造成的。

航空器要长时间在空气中飞行,有的飞行速度高达3倍音速,所使用的高温材料要具有良好的高温持久强度、蠕变强度、热疲劳强度,在空气和腐蚀介质中要有高的抗氧化性能和抗热腐蚀性能,并应具有在高温下长期工作的组织结构稳定性。

在航天技术领域中所涉及的高温环境往往同时包括高温高速气流和粒子的冲刷,这种条件下需要利用材料所具有的熔解热、蒸发热、升华热、分解热、化合热以及高温粘性等物理性能来设计高温耐烧蚀材料和发汗冷却材料以满足高温环境的要求。

太阳辐照会造成在外层空间运行的卫星和飞船表面温度的交变,一般采用温控涂层和隔热材料来解决。

信息功能材料

信息功能材料

信息功能材料信息在现代社会中扮演着非常重要的角色,它可以帮助人们获取知识、进行沟通、解决问题等。

信息功能材料是指通过各种载体传递信息的材料,如书籍、报纸、杂志、电视、互联网等。

本文将围绕信息功能材料展开讨论,探讨其在日常生活中的重要性以及对个人和社会的影响。

首先,信息功能材料在日常生活中扮演着非常重要的角色。

人们可以通过阅读书籍、报纸和杂志获取各种知识和信息,从而丰富自己的视野,提高自己的素质。

此外,电视和互联网也为人们提供了丰富的信息资源,人们可以通过这些渠道了解到世界各地的新闻、时事和娱乐资讯。

信息功能材料还可以帮助人们解决问题,比如在学习、工作和生活中遇到困难时,人们可以通过查阅相关的资料来获取帮助和支持。

其次,信息功能材料对个人和社会都有着重要的影响。

对于个人来说,信息功能材料可以帮助人们提高自己的知识水平,拓宽自己的视野,增强自己的能力。

通过获取信息,人们可以更好地了解世界,提高自己的竞争力,更好地适应社会的发展。

对于社会来说,信息功能材料可以促进社会的发展和进步。

通过传递信息,人们可以更好地了解社会的现状和问题,促进社会的改革和发展。

信息功能材料还可以帮助人们更好地进行交流和沟通,促进社会的和谐与进步。

总之,信息功能材料在现代社会中具有非常重要的地位和作用。

它可以帮助人们获取知识、进行沟通、解决问题,对个人和社会都有着重要的影响。

因此,我们应该重视信息功能材料,善加利用各种信息资源,不断提高自己的信息素养,更好地适应社会的发展和进步。

希望本文能够帮助大家更好地了解信息功能材料的重要性,引起大家对信息功能材料的重视和重视。

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信息材料
苏晓东
Tel. 69157039
xdsu@
2013-8-10
1
本课程的性质和任务
本课程是物理学专业的专业选修课,其任务是通过本课 程的教学,使学生了解信息材料的发展概况,掌握主要 信息材料的功能、工作原理、及其主要的制备方法。 学生在完成本课程学习后,对该领域拥有相当的学习和 研究兴趣,为从事相关领域的工作奠定良好的基础。
2013-8-10
7
课程内容
0 绪论 1 微电子芯片技术发展对材料的需求 2 半导体光电材料 3 有机光电子材料 4 信息功能陶瓷材料及应用 5 信息传感材料 6 光电显示材料 7 光纤通信材料 8 磁性和磁光存储材料 9 高密度光信息存储材料 10 压电、热释电与铁电材料 11 非线性光学晶体材料 12 固体激光材料的进展
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信息功能材料>>§0 绪论 > §0.2 信息技术的发展趋势
信息功能材料是信息技术发展的基础和先导
1. 硅材料和硅集成芯片的问世,有今天微电子技术;
2. 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,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; 3. 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,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、 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。
2013-8-10
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信息功能材料>>§0 绪论 >§0.3 信息技术发展的几个方面及相关材料
信息处理技术和材料
以大规模集成电路技术为基础的计算机技术 仍是信息处理的主要技术。
根据一个芯片上集成的微电子器件的数 量,集成电路可以分为:
小规模集成电路(SSI) (10或12个逻辑门以内) 中规模集成电路(MSI) (10~100个逻辑门) 大规模集成电路(LSI) (100~1000个逻辑门) 甚大规模集成电路(VLSI) (1000个逻辑门以上) 超大规模集成电路(ULSI)等。
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何为信息 梦断美人沉信息 目穿长路倚楼台
——[南唐]李中,《暮春怀故人》
信息作为一个科学概念以及科学研究对象,却只有五十多年的历史 对于信息的定义,人们还没有一致的认识。 克劳德· 香农(Claude E. Shannon):信息是用以消除随机不确定 性的东西。 维纳(N.Weiner):“信息就是信息,不是物质,也不是能量”, 把信息看成是与物质、能量具有同等重要性的客观世界三大要素之一。 钱学森:信息是“激活了、活化了的知识”,认为信息“就是为了 解决一个特定的问题所需要的知识” 。
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"信息"(Information) "消息"(Message)
信息的特征
1.客观性
信息不是虚无缥缈的事物,它可以被人们感知、获取、传递和利用。
2.时效性
现代社会中,信息使用周期越来越短,信息的价值实现取决于对其及时地把握和运用。
3.载体性
信息必须依附于一定的载体(如声波、电磁波、纸张、化学材料、磁性材料等)才能流通 和传递,否则,信息的价值就不能体现。
很好 好
小 小
很长 一般
很低 很低
VFD(荧 不大 光)
PDP(等 离子)
CRT(电 子束)
很大


很好
很好

很好
较好
一般

较小


很好
不好
一般
一般
较高
较高
很 好
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信息功能材料>>§0 绪论 >§0.3 信息技术发展的几个方面及相关材料
信息获取技术和材料
信息的获取主要采用探测 器和传感器。

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信息功能材料>>§0 绪论 >§0.3 信息技术发展的几个方面及相关材料
信息存储技术和材料
磁存储材料,主要是金属磁粉和钡铁氧体磁粉,用于计算机存储; 光储材料,有磁光记录材料、相变光盘材料等,用于外存; 铁电介质存储材料,用于动态随机存取存储器; 半导体动态存储材料,目前以硅为主,用于内存。
对电、磁、 光、声、热辐射、压力变化或化学物质敏感的材料均 可用来制成传感器,用于各种探测系统,如电磁敏 感材料、光敏 材料、压电材料等。这些材料有陶瓷、半导体和有机高分子化合 物等多种。
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信息功能材料>>§0 绪论 >§0.3 信息技术发展的几个方面及相关材料
激光材料和光功能材料
不断缩小的芯片特征尺寸,深亚微米技术 1mm→0.8mm→0.5mm→0.35mm→0.25mm→0.18mm→0.13mm→90nm,并向 22nm 进军。
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信息功能材料>>§0 绪论 >§0.3 信息技术发展的几个方面及相关材料
信息传递技术和材料
主要以光子作为信息载体,即用 光纤通信代替电缆和微波通信是 20世纪通信技术的重大进步。 研制先进的光纤材料,半导体激 光器,光纤放大器,光调制器材 料,光滤波器材料以及各种光器 件材料,是发展新的光纤通信系 统的基础。
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信息功能材料>>§0 绪论 >
§0.3 信息技术发展的几个方面及相关材料
信息材料(information materials) ,是为实现信息探测、 传 输、存储、显示和处理等功能使用的材料。按功能分,信息 材料主要有以下几类。 信息处理技术和材料 信息传递技术和材料 信息存储技术和材料 信息显示技术和材料 信息获取技术和材料 激光材料和光功能材料
2013-8-10
2
课程的基本要求
了解信息功能材料的发展过程概况; 了解信息功能器件的结构和材料性能之间的关系; 掌握各种信息功能材料的工作原理,以及相关的制 备方法; 了解信息功能材料的应用领域; 了解信息功能材料当前的热点及其发展方向。
2013-8-10
3
纪律要求与考试形式 纪律要求 1,不缺课。请假要有正式的请假条,由班主任签名。 2,上课遵守课堂纪律,不要妨碍他人。 考试 总分 = 平时成绩 x 30% + 闭卷考试成绩 x 70% 加分鼓励: 提问和回答问题优秀者,每计一次总分加1分!!!
2013-8-10
17
信息功能材料>>§0 绪论 >§0.3 信息技术发展的几个方面及相关材料
信息处理技术和材料
以硅材料为核心的集成电 路继续占有重要位置。 砷化镓也是一种重要的集 成电路材料。 先进材料制备工艺和加工技术的研究不断深挖该材料的应用潜能。 不断扩大的晶圆尺寸 从100 →125→150→200→300mm,并向400mm 过渡,以提高芯片产量和 降低芯片成本
2013-8-10
8
0绪 论
§0.1 21世纪是信息时代
@
互联网、物联网 更快
信息的载体
更多
更远 更准确
2013-8-10
9
信息功能材料>>§0 绪论 > §0.1 21世纪是信息时代
3T信息时代
21世纪是以信息产业为核心的知识经济时代
超高容量信息 (Tb, 1012bits) 超大容量信息传输(Tb/s) 超快实时信息处理,高频响应 (THz)
2013-8-10 11
信息功能材料>>§0 绪论 >§0.2 信息技术的发展趋势
光电子对比
2013-8-10
12
信息功能材料>>§0 绪论 > §0.2 信息技术的发展趋势
光子特征
光子具有极高的信息容量和效率 作为信息载体,光与电相比可承载信息的容量起码比后者高出3~4个量 级,即千倍以上。 光子具有极快的响应能力 电子脉冲脉宽最窄限度在纳秒(ns,10-9 s)量级,因此在电子通信中信息 速率被限定在Gb/s (109 bit/s )量级。光子是玻色子,没有电荷,而且能 在自由空间传播,因此,光子脉冲可轻易做到脉宽为皮秒(ps,10-12s)量级。 光子具有极大的存储能力 不同于电子存储,光子除能进行一维、二维存储外,尚能完成三维存 储。再考虑频率“维”等,可用于存储的参量很多。因此,可以说, 光子具有极大的存储能力。
20Hale Waihona Puke 3-8-10 6何为信息材料
信息材料 (Information materials) 具有信息产生、传输、转换、检测、存储、调制、处理和显示等 功能的材料。 种类繁多,均形成相关的产业。
信息技术(IT, Information Technology)
对信息进行存储、加工、传输与使用的理论、方法和设备的基本 原理以及设计,制造的研究。
2013-8-10
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信息功能材料>>§0 绪论 >§0.3 信息技术发展的几个方面及相关材料
信息显示技术和材料
将各种形式的信息作用于人的视觉而为人所感知的手段为信息显示技术。 电视机使用的显示器称为阴极射线管(CRT:cathode-ray tube) 平板显示技术 - 液晶显示技术(LCD) TFT-LCD目前能做到30寸左右 - 等离子显示技术(PDP)等离子能做到40寸以上 - 场致发射显示(FED) FED的最大优点就是它提供最亮、最美、又低耗能的 显示器。医疗器材及飞行仪表上常指定要这种高价位的 FED。 - 发光二极管显示技术(LED);电致发光有机材料 (OLED) LED属于全固体冷光源,更小、更轻、更坚固,工作 电压仅有两伏特,使用寿命长达十多年。
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