非晶材料的应用原理及举例
非晶态合金材料的制备及应用
非晶态合金材料的制备及应用随着科技的不断发展，人们对材料的需求也越来越高，尤其是在新能源、高速交通、电子信息等领域，对材料性能的要求更是严苛。
非晶态合金材料作为一种新材料，其具有优异的物理性能、化学性能、机械性能以及独特的制备工艺，在现代工程领域得到了广泛的应用。
本文将深入探讨非晶态合金材料的制备及应用。
一、非晶态合金材料的概念非晶态合金材料（Amorphous metal）是指在快速冷却过程中自发形成无定形结晶状态（非晶态）的金属合金材料。
它是一种为获得非晶态而制备的合金材料，由于材料的玻璃状无定形结构，具有许多传统合金所不具备的优秀机械性能、防腐性能、磁性能等。
二、非晶态合金材料的制备方法目前，非晶态合金材料的制备方法主要有四种：快速凝固法、溅射法、电化学合成法和机械法。
1、快速凝固法快速凝固法是指将高温熔融状态的合金，以极快的速度（几千℃/s）冷却固化，使其形成非晶态的制备方法。
常用的快速凝固方法有液滴冷却法、快速旋转法、单辊震荡法、直流磁控溅射法等。
2、溅射法溅射法是指在真空或惰性气体氛围下，将靶材表面原子部分蒸发后沉积在基板上形成薄膜的制备方法。
溅射合金材料大多是非晶态的。
溅射法制备的非晶态合金材料具有制备工艺简单、制备速度快等优点。
3、电化学合成法电化学合成是将金属阳极和对应离子溶液中的阴极通过外电路连接在一起，在电解的过程中通过氧化还原反应，将阳极上的金属元素离子还原并沉积在阴极表面，形成非晶态合金薄膜的制备方法。
4、机械法机械法是指通过机械能量改变材料的结构形态，制备非晶态合金材料的制备方法。
机械法制备的非晶态合金材料具有制备易度高、无需真空高温、不易受到氧化损害等优点。
三、非晶态合金材料的应用领域1、新能源领域非晶态合金材料在新能源领域中具有广泛应用。
比如，用非晶态合金材料代替传统铜线制造变压器，能够大大提高能源利用率和变压器的性能；将非晶态合金材料与锂离子电池等新型蓄电池的电极材料组合在一起，能够大幅提升其能量密度和循环寿命等性能；非晶态合金材料也是太阳能电池制造材料的新方向。
非晶材料的应用原理及举例
非晶材料的应用原理及举例1. 引言非晶材料是一种特殊的材料结构，其原子排列无规律，表现出非晶态或准非晶态的特性。
非晶材料具有一些独特的物理、化学和电子性质，在各个领域有着广泛的应用。
本文将介绍非晶材料的应用原理，并给出一些举例进行说明。
2. 非晶材料的应用原理非晶材料的应用原理可以概括为以下几点：2.1 高硬度和强韧性非晶材料具有高硬度和强韧性的特点，这使得它们在制造工具、刀具和导电材料中有广泛的应用。
由于非晶材料的结构无规则，原子相互之间的结合力较大，因此具有较高的硬度；而且非晶材料的结构中存在着大量的缺陷，这使得非晶材料表现出较高的强韧性。
2.2 优异的磁性能非晶材料在磁性材料中具有广泛的应用。
与晶态材料相比，非晶材料在磁性性能方面表现出更高的饱和磁化强度、更低的磁滞回线以及较高的磁导率。
这使得非晶材料在电感器、传感器和电动机等领域有着重要的应用。
2.3 优良的光学特性非晶材料具有一系列的优良光学特性，例如透明性、抗紫外线性能和抗辐射性能。
这使得非晶材料在光学器件、光学传感器和光纤通信中具有广泛的应用。
2.4 高温稳定性和耐腐蚀性非晶材料在高温和腐蚀环境下具有较好的稳定性和耐腐蚀性。
这使得非晶材料在航空航天、核工程和化学工业等领域有着重要的应用。
3. 非晶材料的应用举例下面将举例介绍一些非晶材料的应用：3.1 钠钙玻璃钠钙玻璃是一种常见的非晶材料，具有优异的光学特性和耐腐蚀性。
它被广泛应用于光学器件、光学传感器和光纤通信中。
另外，钠钙玻璃还可以作为医用材料，用于制造人工骨骼和牙科修复材料。
3.2 铁基非晶合金铁基非晶合金具有优异的磁性能和高温稳定性。
它们被广泛应用于电感器、变压器和电动机等领域。
铁基非晶合金还可以用作磁存储材料，用于制造高密度的硬盘驱动器。
3.3 金属玻璃金属玻璃是一种特殊的非晶材料，具有高硬度和强韧性。
它被广泛应用于制造工具、刀具和导电材料。
金属玻璃还可以用来制备纳米材料和先进的材料合金。
非晶态材料的制备及其特性与应用
非晶态材料的制备及其特性与应用随着人类科技的不断进步，材料科学也在不断地发展和更新，而非晶态材料就是其中之一。
非晶态材料是一种新型材料，其具有许多独特的物理和化学性质，使其在许多领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍非晶态材料的制备方法、特性和应用。
一、非晶态材料的制备非晶态材料（amorphous）可以理解为一种没有长程有序结构的材料，其结构是类似于未定型玻璃的随机分子排布。
目前，制备非晶态材料的方法主要有以下几种：1. 溅射法溅射法是利用高能离子轰击固体表面的原理，将固态材料弹射出来后，在气相当中沉积下来形成非晶态材料。
这种方法制备出的非晶态材料，粒径小、质量均一。
2. 快速冷却法快速冷却法也称为淬火法，是将材料熔融后，以极快的速度（大于10^5 K/s）冷却，从而形成非晶态材料。
这种方法制备出的非晶态材料具有优异的热稳定性和力学性能，适用于制备金属、合金和非晶态氧化物。
3. 液相冷却法液相冷却法是通过将材料熔化后，将其快速冷却到玻璃态，然后将玻璃态材料破碎成为微小颗粒。
这种方法制备出的非晶态材料，因其微小粒径和高比表面积，表现出极好的光催化活性。
二、非晶态材料的特性1. 非晶态材料具有高硬度和高强度，能承受较大的压力和拉伸。
2. 非晶态材料具有优良的耐磨性，适用于制造摩擦部件。
3. 非晶态材料较纯晶态材料具有更好的耐腐蚀性，可应用于化学和电子领域。
4. 非晶态材料在高温环境下表现出领先于晶体材料的耐腐蚀性和高温稳定性。
5. 非晶态材料具有优异的磁性和电学性质，适用于制造传感器和记录设备。
三、非晶态材料的应用1. 材料领域非晶态材料适用于制造多种材料，例如玻璃、金属和聚合物。
非晶态材料的制造成本较低、加工成形能力强，并且可以制造出复杂的外形。
2. 能源领域非晶态材料的应用在能源领域开始被越来越重视。
非晶态材料制成的太阳能电池具有响应时间短、转化效率高等优点。
3. 生物技术非晶态材料的应用在生物医学领域中，特别是在生物诊断和治疗方面。
非晶合金材料的性质与应用
非晶合金材料的性质与应用近年来，非晶合金材料备受科学研究和工业界的关注。
相比传统的晶体材料，非晶合金具有着独特的性质和广泛的应用领域。
本文将介绍非晶合金材料的基本性质，制备方法以及应用领域。
一、非晶合金的基本性质非晶合金又称非晶态材料（amorphous material）或无序态材料（non-crystalline material），是相对于晶体材料而言的。
晶体材料的原子排列有着高度的有序性，而非晶合金的原子排列则是无序的。
这种无序的原子排列形成了非晶结构。
由于无序化的原子间距接近，使得非晶合金具有着高密度、高硬度、高刚性等性质。
同时，非晶合金还具有以下特性。
1. 高弹性变形极限：非晶合金的原子无序排列使其具有更高的弹性变形极限。
这使得非晶合金在制造弹簧，弹簧片等金属制品时非常有用。
2. 优良的抗腐蚀性：非晶合金对环境中的氧、氢等化学物质具有很好的耐腐蚀性。
利用这一特点，非晶合金可以用于制造飞行器或船舶等在恶劣环境下工作的设备和构件。
3. 高温稳定性：非晶合金具有较高的熔点和热稳定性，这使得非晶合金可以用于制造高温元件。
4. 优良的磁性：一些非晶合金具有很好的磁性，因此可以用于制造高性能变压器，发电机等电力设备。
二、非晶合金的制备方法制备非晶合金材料的方法很多，目前主要有下面这几种。
1. 溅射法（sputtering）：这种方法使用离子束轰击固体靶材，将金属原子或化合物原子强制剥离出来并匀速沉积在基底上。
该方法成本较高，适用于制备小量的非晶合金材料。
2. 快速凝固法（rapid solidification process）：是指将金属或合金液体急剧冷却，达到快速凝固和非晶化的目的。
该方法适用于大规模制备非晶合金材料。
3. 化学还原法（chemical reduction method）：这种方法利用化学反应，在铁离子溶液中加入适量的还原剂，达到非晶化的目的。
此法适用于制备一些具有特殊特性的非晶合金材料。
金属非晶态材料的性质及应用
金属非晶态材料的性质及应用金属非晶态材料，也称为非晶态合金，是一类新型结构材料。
与传统金属材料相比，该类材料具有许多特殊性质，例如更高的硬度、更高的强度、更优异的耐腐蚀性、更好的耐磨损性、更低的热膨胀系数、更小的磁滞、更好的磁导率等。
因此，金属非晶态材料在许多领域中都有着广泛的应用前景。
一、金属非晶态材料的性质金属非晶态材料是指金属元素以非晶态形式存在的材料，其晶粒结构呈现无序结构。
由于在凝固的过程中，金属元素的凝固速度比较快，因此无法形成完整的晶体结构，最终形成了非晶态结构。
1. 高硬度和高强度金属非晶态材料的硬度和强度比传统的晶体金属材料要高得多。
这是因为非晶态结构在应力作用下的形变机制是“共同滑移”，与“移位滑移”不同，使其具有出色的弹性模量和高的临界剪切应力。
2. 优良的耐腐蚀性金属非晶态材料的防腐蚀性比传统的晶体金属材料更高，这是因为非晶态结构的表面紧凑且无孔和无缝，因此难以被腐蚀产物侵蚀。
另外，由于在非晶态结构中，金属原子与周围的原子之间的结合力非常强，因此能够耐受腐蚀介质的侵蚀。
3. 优异的耐磨损性金属非晶态材料的耐磨损性也比传统的晶体金属材料更好。
这是因为非晶态结构中，金属原子的排列规律不同于晶体结构，因此在应力和摩擦作用下，所受到的损伤会更少。
4. 更低的热膨胀系数由于金属非晶态材料具有无序结构，其热膨胀系数比晶体金属材料要小得多。
这使得其在高温环境下具有更好的稳定性和耐用性。
5. 更小的磁滞和更好的磁导率金属非晶态材料还具有更小的磁滞和更好的磁导率。
由于无序结构中不存在晶界和亚晶界，因此金属原子之间可以更加紧密地排列，使磁导率更高。
二、金属非晶态材料的应用金属非晶态材料由于其特殊的结构和性质，在许多领域中都有着广泛的应用前景。
1. 医疗器械医疗器械是金属非晶态材料的一个重要应用方向。
由于金属非晶态材料具有无孔、无缝、耐腐蚀和耐磨损等特性，因此可以用来制造医疗器械中的高硬度和耐腐蚀的部件。
非晶材料的应用原理及举例
非晶材料的应用原理及举例非晶材料是一种特殊的无定型材料，其原子或分子的排列没有长程的周期性，使其具有独特的物理、化学和力学性质。
非晶材料的应用原理涉及其结构和性质之间的关系。
下面将介绍非晶材料的应用原理，并举例说明其在不同领域的应用。
非晶材料的应用原理：1. 高密度原子堆积：非晶材料具有高密度的原子堆积结构，使其具有较高的硬度和强度。
这使得非晶材料在高技术领域中被广泛应用，如制造精密仪器、工具和器件等。
2. 超导性：一些特殊的非晶材料表现出超导性能，即在低温下电阻为零。
这使得非晶材料在电子器件和能源领域中有着重要的应用，如超导导线、磁共振成像仪器等。
3. 磁性：非晶材料中的磁畴结构的不规则性使其具有特殊的磁性能，如磁导性和磁活性。
这使得非晶材料在电子器件、储能器件和传感器等领域有着重要应用。
4. 共晶成分：非晶材料中通常包含多个共晶成分，这些成分相互作用并改变非晶材料的物理和化学性质。
这使得非晶材料在合金制备和功能材料设计中有着广泛应用。
5. 高温稳定性：由于非晶材料的无定型结构，其具有较高的玻璃化转变温度。
这使得非晶材料在高温工艺和高温环境中能够保持结构的稳定性，如高温气体传感器、高温抗氧化材料等。
非晶材料的举例及应用：1. 非晶合金：非晶合金是由至少两种金属组成的非晶材料。
它具有高硬度、良好的韧性和抗腐蚀性，被广泛应用于精密仪器、机械零件和导航系统等领域。
2. 铁基非晶合金：铁基非晶合金是一种特殊的非晶合金，在电磁性能和磁导率方面具有优异的特性。
它们被应用于电力变压器、储能设备、传感器和电子器件等领域。
3. 铝基非晶合金：铝基非晶合金具有良好的力学性能和耐腐蚀性，因此被广泛应用于航空航天、汽车制造和结构材料等领域。
4. 非晶材料薄膜：非晶材料薄膜具有较高的抗磨损性、耐腐蚀性和抗氧化性，被应用于光学镀膜、防腐涂层和生物传感器等领域。
5. 非晶硅：非晶硅是一种无定型的硅材料，具有较高的电阻率和光储存性能，被广泛应用于太阳能电池、光电器件和LCD显示器等领域。
无机非晶态材料的制备及其应用
无机非晶态材料的制备及其应用无机非晶态材料是指没有长程有序的结构、无法通过晶体学方法研究的固体材料。
它们由于其特殊的结构和性质, 在许多领域中都得到了应用。
本文将介绍无机非晶态材料的制备方法及其应用。
一、无机非晶态材料的制备1. 快速凝固快速凝固是制备无机非晶态材料的重要方法之一。
利用这个方法，可以在很短的时间内制备出毫米到纳米级别的非晶态合金。
其主要原理是利用急冷的方法，将液态金属迅速凝固到非晶态状态。
这种方法可以通过多种方法实现，如快速凝固合金薄膜、快速凝固法、分子束外推法等方法。
2. 化学合成化学合成也是一种常见的制备无机非晶态材料的方法。
这种方法可以先通过溶液中的金属离子或其它化学物质，以一定的条件下制备纳米颗粒或溶胶。
然后使用一定的方法，如干燥、热处理等方式使其形成非晶态材料。
二、无机非晶态材料的应用1. 磁性材料无机非晶态磁性材料在电子技术、计算机储存器等领域中得到了广泛的应用。
与传统的铁磁材料相比，无机非晶态材料的磁导率高、矫顽力低、磁滞效应小，具有优异的磁性能。
2. 储氢材料储氢材料是指一类能够储存氢气并释放出来的材料。
无机非晶态材料因其结构松散、介孔结构丰富等特点被广泛应用于储氢材料的制备中。
具有高氢容量、低压下、低温时释放氢气等特点，被认为是未来氢燃料和制氢技术的关键。
3. 传感器材料无机非晶态材料因其结构可调和反应灵敏等特点在传感器材料的制备中得到了广泛应用。
能够用于压力传感器、温度传感器、化学传感器等多种传感器材料的制备。
4. 生物医学材料无机非晶态材料的生物相容性优良、生物可降解等特点被广泛应用于生物医学材料的研究中。
如用于疏通血管的支架、生物可降解的3D打印等领域，为医学领域的发展做出了重要贡献。
总结：无机非晶态材料是一种结构特殊的材料，具有丰富的性质和应用潜力。
目前，无机非晶态材料的制备方法已经得到了较为成熟的发展，而其应用领域也在不断扩展。
未来，随着科技的不断进步，无机非晶态材料必将成为促进科学技术和社会经济的重要材料之一。
非晶合金材料物理性能研究及应用
非晶合金材料物理性能研究及应用非晶合金材料是一种新型的材料，有着独特的物理和化学性质，因此在许多领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍非晶合金材料的特性、物理性能及其在实际应用中的应用情况。
一、什么是非晶合金材料非晶合金是一种微观上由无序非晶质相组成的材料。
它与传统的晶态合金材料不同，晶态合金材料具有规则的晶格结构。
而非晶合金材料原子结构的无规则性质使得其具有一系列优异的特性，比如高强度、高韧性、耐蚀、耐氧化等。
二、非晶合金材料的物理性能1.高强度非晶合金材料的原子结构由无序的小团簇构成，而非规则排列的原子结构使其具有非常高的强度。
它的涂层能够有效地防止金属的氧化和腐蚀，具有极高的耐磨性，适用于制造高强度、高耐磨性的零件。
2.优良的耐磨性非晶合金材料具有十分优秀的耐磨性能，可以用于制造高速运动的机械零件，如齿轮和轴承等，其耐磨性相当于硬质合金。
非晶合金材料的优异耐磨性是由于其硬度和弹性模量之比很高，在机械运动中，它不易变形，而且不易磨损。
3.优异的弹性非晶合金材料的高弹性也是它在应用领域中得到广泛应用的原因之一。
由于无序的原子结构，非晶合金材料具有一定的塑性，能够有效地吸收能量和缓解应力。
三、非晶合金材料在实际应用中的应用情况1.医疗手术刀片非晶合金材料制成的手术刀片具有非常好的耐腐蚀性、耐磨机械性和切割性，可以满足医疗领域的特殊要求。
2.制动器在制动器领域，非晶合金材料被广泛应用于电动摩托车、汽车和飞机制动系统中，因为它的耐腐蚀性、耐磨机械性和抗氧化性，以及在高温条件下优异的稳定性。
3.电子器件非晶合金材料在电子器件制造领域也得到了广泛应用，比如制造传感器。
非晶合金材料能在数千Mpa的压力下还能保持良好的弹性，可用于制造高灵敏度的压力传感器。
总之，非晶合金材料的物理性质和广泛的应用前景使其成为当今研究的热门领域之一。
不断的研究和创新有助于扩大其在各个领域的应用。
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非晶材料的应用原理及举例
许文贞 vincent.xu.chn@
随着人类认识的发展和技术的进步，从20 世纪50年代涌现了若干新型非晶态材料，包括非晶合金、非晶半导体、非晶超导体、非晶离子导体和有机高分子玻璃等。
那么什么是非晶材料呢？首先在这里给非晶材料做一个简单的概念及特征介绍。
非晶材料也叫无定形或玻璃态材料，这是一大类刚性固体，具有和晶态物质可相比较的高硬度和高粘滞系数。
但其组成的原子、分子的空间排列不呈现周期性和平移对称性，晶态的长程序受到破坏；只是由于原子间的相互关联作用，使其在几个原子（或分子）直径的小区域内具有短程序。
由于至今尚无任何有效的实验方法可以准确测定非晶态材料的原子结构，上述定义都是相对而言的。
非晶材料具有的基本特性有：
①只存在小区间内的短程序，而没有任何长程序；波矢κ不再是一个描述运动状态的好量子数。
②它的电子衍射、中子衍射和X射线衍射图是由较宽的晕和弥散的环组成；用电子显微镜看不到任何由晶粒间界、晶体缺陷等形成的衍衬反差。
③任何体系的非晶态固体与其对应的晶态材料相比，都是亚稳态。
当连续升温时，在某个很窄的温区内，会发生明显的结构变化，从非晶态转变为晶态，这个晶化过程主要取决于材料的原子扩散系数、界面能和熔解熵。
上述的非晶材料具有的特征也只是非晶材料所具有的一般材料特性，在各种具体的非晶材料中，如上述提及的非晶磁性材料、非晶半导体材料、非晶合金等材料，它们又具有一些各自特殊的特性。
因此本文主要是对该三种非晶材料的结构及其特征做简要介绍，然后再举例说明它们的实际运用。
1. 非晶材料
1.1 非晶半导体材料
未来的社会属于信息化社会，信息化社会离不开各种微电子器件。
目前，各种电子器大都是以单晶半导体特别是硅单晶体作为基片，在基片上制作各种器件。
但是，使用单晶硅有两个缺点：一是从硅单生长到晶片的切、磨、抛光直至制成器件，工艺过程复杂，材料损耗大；而是硅单晶锭的直径受到限制，目前晶片直径都在150mm以下，因此制成大面积器件有—定的困难。
而非晶半导体材料恰恰解决了这些问题。
五十午代，苏联学者已经开始研究非晶态半导体，但真正的突破是在六十年代末和七十年代初期。
目前研究得最多的有两大类材料：一类是用于元素周期表上IV族元素的半导体，特别是非晶态硅。
另一类是硫属非晶态半导体，其主要成分是周期表中硫属元素如硫、硒、碲等，包括二元系（如As3Se2）和多元系（如As81Se21Ge30Te18）。
下面对非晶态硅做简单介绍。
和单晶硅比，非晶态硅主要表现在非晶硅具有一般晶体材料难以得到的特性：
①光谱特性好，它的光谱响应和太阳光谱匹配得较好，而且在可见光范围内
非晶硅的光吸收系数高，参见图1。
图中哼坐标为入射光的波长，纵左边是光
吸收系数。
虚线表示太阳光能量的波长分
布，因此可见非晶硅更能吸收太阳光中长
波段的能量。
因此，非晶硅对太阳能的吸
收比晶体硅的吸收约大一个数量级，是制
造太阳能电池的理想材料。
②光电导率高。
非晶硅在光照条件下
电导率大大提高，例如在AM1光照条件
下，光电导率和暗电导率之比可达l04以
上，说明有很高的光敏感性。
因此，可以
用非晶硅制成多种光电转换器，如光敏传
感器；
③淀积温度低（200℃～300℃），可
图1 非晶硅和结晶硅吸收系数与波长的关系。
随意选用基片材料，如可用有机膜。
另外还有如下特性：可淀积均匀性良好的大面积薄膜；可在曲面和平面上淀
积薄膜；可应用光刻工艺；可用非晶材料制作有源和无源元件，可在多种基片材
料上生长。
1.2 非晶磁性材料
非晶磁性材料是杜韦斯(Duwes)1960年用液体淬火法率先合成的，如今这种
敏感功能材料已在传感器中得到日益广泛的应用，而且展望未来还可用于更大的
发展。
非晶磁性材料具有下列特性：
①缺乏晶体材料所具有的磁各向异性，导磁率高，损耗小。
也就是说，旋转
磁化容易，各向磁场灵敏度高，因此，可用来构成高灵敏度磁场计或磁通量传感
器。
现已相继开发出应力¯磁效应式高灵敏度应力传感器、磁致伸缩效应式机械
传感器。
②具有高电阻率(比坡莫合金高几倍)，因此，即使是在高频范围内也能得到
较小的涡流损耗和极好的磁特性，有效利用此特性便可开发研制出磁性晶体难以
实现的快速响应传感器。
③不存在晶粒边界、位错等晶体材料固有的缺陷，因而机械强度高，抗化学
性强。
④直到居里温度（近似为200~500K），其组合成分均可随意确定。
因此，可
望用于开发研制快速响应温度传感器。
1.3 非晶合金
非晶态金属合金是不具有长程原子有序的金属合金，它们也称之为金属玻
璃。
几乎所有的物质都可以使之玻璃化，但使金属合金玻璃化是最困难的。
所以
虽然玻璃材料的制备和发展历史已有几千年了，但金属玻璃的历史只有几十年。
非晶合金具有无序的结构，兼有固体和液体、金属和玻璃的特性，具有非同寻常
的优异的力学、物理和化学性能。
非晶合金材料特别是块体金属玻璃材料诞生以
来受到人们的广泛重视。
非晶合金具有优良的光电和磁性能，极好的加工性能，
超强的抗腐蚀性，良好的耐磨性，特别是优良的软磁和硬磁性能，低场下较高的
磁致伸缩特性以及优异的催化性能等。
许多非晶态合金还可以用来作电阻材料，
恒弹性材料，恒热膨胀材料，超导材料，储氢材料及光学系统中的电源材料等。
而且大块非晶材料的出现显示了亚稳材料的潜在应用价值。
2 非晶材料的应用举例
由于非晶材料具有光吸收系数高、基片材料限制小、性能易于扩展、制作工艺简单等优点，因而作为敏感功能材料倍受青睐，现已日益广泛应用于各种传感器。
最近，对敏感功能材料的研制开发所呈现的主要趋势之一就是从单晶材料向多晶材料和非晶材料的方向过渡发展。
到目前为止，传感器中应用的敏感功能材料多为单晶材料，特别是物理类传感器更是如此。
例如，光敏传感器一直就是用Si 、GaAs 之类的单晶半导体。
因此本文这部分将举例说明非晶材料在光传感器上的应用。
有效利用非晶硅的特性便可研制成高性能的光传感器。
非晶硅光传感器有光导电池式和光敏二极管式2种。
光敏二极管具有与太阳电池相同的p-i-n 结构，非晶硅光敏二极管的灵敏度和响应时间与单晶硅光敏二极管相近。
①光导电池图2所示为未掺杂非晶硅的一个典型特性—光导性与单色光强度的函数关系。
在1mW/cm 2的光照下非晶硅的光导性增大3个数量级，衰减时间约为10ms ，其时间拖尾长。
②光敏二极管图3所示为非晶硅pin 型光敏二极管的结构简图。
图4所示为不同波长时短路电流与单色光强度的函数关系。
在很宽的范围内短路电流与光强度均成线性比例关系。
波长较短时其短路电流比波长较长时大6～9倍。
图5所示为非晶硅二极管的响应时间与负载电阻特性的关系曲线。
响应时间依赖于负载电阻，影响响应时间的决定因素是RC 常数。
在同样的负载电阻下对绿光的响应时间比对红光的长，绿光时的导通时间为3.6μs ，截止时间为4.5μs 。
图2
未掺杂非晶硅的光导性与单色光强度函数关系 图3 Pin 型光敏二极管结构简图
图5 非晶硅响应时间与负载电阻特性的关系曲线 图4 短路电流与单色光强度的函数关系
③色传感器利用非晶硅特性研制成集成型全色传感器。
图6示出结构不同的3种集成型色传感器。
用这类传感器至少可识别12 种颜色。
图7所示为集成型色传感器的光谱响应特性及其与温度的关系。
集成型色传感器由红光传感器、绿光传感器及蓝光传感器3个光传感器组成。
当其入射光的强度与相对的波长为均匀状态时，红光、绿光和蓝光传感器的灵敏度比为5:3:2。
在20℃～60℃的温度范围内，蓝光传感器和红光传感器的光谱响应变化很小，集成型非晶硅色传感器的响应时间约为1μs 。
参考文献
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[3] 王绪威.非晶材料及应用[M].北京:高等教育出版社, 1992.
图7 集成型色传感器的光谱响应特性及其与温度的关系
图6
集成型色传感器结构。