光電信息材料的應(yīng)用前景Name:asdfghj摘要：光電信息材料是一類重要的功能材料,在激光、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、航空航天以及現(xiàn)代國(guó)防術(shù)中有著廣泛而重要的應(yīng)用,是當(dāng)前高技術(shù)新材料研究開(kāi)發(fā)和競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)。本文僅對(duì)光電半導(dǎo)體材料、納米光電材料的基本特性,分類及其應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹,并對(duì)它們的發(fā)展前景作一些個(gè)人的展望。關(guān)鍵字：光電半導(dǎo)體材料納米光電材料ApplicationprospectofphotoelectricinformationfunctionalmaterialsJiangLiJunSchool:BeijingUniversityofPostsandTelecommunicationsClass:2013210772E-mail:1262147262@Phonebstract:photoelectricinformationmaterialsareimportantfunctionalmaterialswithwideapplicationsinlaser,computer,automation,aerospaceandmodernnationaldefense.It’sahotspotforresearchanddevelopment,competitionofhi-techmaterialsatpresent.Thisarticlejustsimplyintroducefundamentalcharacteristics,classificationandapplicationofphotoelectricsemiconductormaterialsandnanometerphotoelectricmaterials.Besides,Iwillmakeaindividualoutlookfortheirdevelopmentprospect.KeywordsPhotoelectricsemiconductormaterialsNanometerphotoelectricmaterials引言當(dāng)今世界正處于光電信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的時(shí)代，光電子產(chǎn)業(yè)是21世紀(jì)潛力巨大的產(chǎn)業(yè)。未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)將從微電子信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向光電子信息產(chǎn)業(yè)，據(jù)預(yù)測(cè)，2011-2016年，光電子產(chǎn)業(yè)可能會(huì)取代傳統(tǒng)電子產(chǎn)業(yè)并成為21世紀(jì)最大的產(chǎn)業(yè)，同時(shí)成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。為此，不少國(guó)家都采取了相應(yīng)措施，加快發(fā)展光電子產(chǎn)業(yè)，美國(guó)、日本、德國(guó)、韓國(guó)、法國(guó)等國(guó)家競(jìng)相將光電子技術(shù)納入國(guó)家發(fā)展計(jì)劃。近年來(lái)，我國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，激光、光纖、光纜、光器件技術(shù)和產(chǎn)業(yè)水平已經(jīng)達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平。光電子產(chǎn)業(yè)是我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)與國(guó)際先進(jìn)水平差距相對(duì)較小的領(lǐng)域之一，在國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略中，有望率先實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)化。眾所周知，光電材料是整個(gè)光電子產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。光電材料按用途來(lái)分，可分為光電轉(zhuǎn)換材料和光電催化材料；按組成來(lái)分，可分為有機(jī)光電材料、無(wú)機(jī)光電材料和有機(jī)一無(wú)機(jī)光電配合物；按尺度來(lái)分，可分為納米光電材料和塊體光電材料。由光電材料制成的光電器件和產(chǎn)品，其新產(chǎn)品、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，已逐漸應(yīng)用到從信息的獲取、處理、傳輸?shù)叫畔⒌拇鎯?chǔ)和顯示等信息產(chǎn)業(yè)的各個(gè)重要環(huán)節(jié)。目前，光電子產(chǎn)業(yè)最主要的372應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楣馔ㄐ偶捌湎嚓P(guān)組件系統(tǒng)、光電顯示和光存儲(chǔ)。本文主要闡述半導(dǎo)體光電材料和納米光電材料兩類重要光電信息功能材料的特性及其研究進(jìn)展。1光電半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料是電子材料、光電材料和儀表材料的重要組成部分。由于其涉及面廣,這里僅對(duì)光電半導(dǎo)體材料進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。在光電信息的獲取和傳輸過(guò)程中都要應(yīng)用到光電半導(dǎo)體材料。最早工業(yè)應(yīng)用的半導(dǎo)體材料是硅單晶,近幾年化合物半導(dǎo)體材料的研究和開(kāi)發(fā)取得巨大進(jìn)展。相對(duì)硅單晶而言,化合物半導(dǎo)體材料遷移率高,飽和速度大,特別是混溶三元、四元化合物半導(dǎo)體,它們的禁帶、載流子遷移率、晶格常數(shù)可連續(xù)調(diào)節(jié),有利于器件的高頻、高速性能。然而隨著分子束外延和金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積技術(shù)的出現(xiàn),在GaAs、InP等單晶襯底上生長(zhǎng)AlXGa1-xAs、InxGa1-xAs等禁帶寬度與襯底材料禁帶寬度不同的單層外延層,構(gòu)成p-n、p-p或n-n異質(zhì)結(jié)的技術(shù),或多層外延層構(gòu)成異質(zhì)結(jié)構(gòu)的技術(shù)的實(shí)用化,化合物半導(dǎo)體材料的性能往往不再以它的母體材料的性能來(lái)衡量和表征,很多場(chǎng)合用的是它們的異質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的性能。由于半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)構(gòu)優(yōu)良的電子輸送性能和光電性能,它們?cè)谖㈦娮雍凸怆娮宇I(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,在太陽(yáng)能電池、光電傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用也已開(kāi)始。當(dāng)今世界上速度最快的三端半導(dǎo)體器件是異質(zhì)結(jié)構(gòu)成的調(diào)制摻雜場(chǎng)效應(yīng)晶體管,這種晶體管的超高速性能使它在厘米波和毫米波超低噪聲、中功率、超寬帶行波放大器和超高速數(shù)字電路領(lǐng)域中,正在逐漸取代砷化鎵金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。1.1硅微電子技術(shù)材料微電子技術(shù)是建立在以集成電路為核心的各種半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)上的高新電子技術(shù)。硅材料是半導(dǎo)體集成電路和光伏太陽(yáng)能電池的主要原材料，是信息和新能源產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。近年來(lái)，由于世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)及光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的硅材料產(chǎn)業(yè)也得到了快速成長(zhǎng)與發(fā)展壯大。硅微電子技術(shù)材料對(duì)當(dāng)今信息時(shí)代具有巨大的影響，其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、可靠性高等。作為半導(dǎo)體光電材料的硅材料，從提高硅的性能、集成電路成品率，以及降低成本來(lái)看，增大直拉硅單晶直徑，解決硅片直徑增大導(dǎo)致的缺陷密度增加和均勻性變差等問(wèn)題，晶體光纖，它相對(duì)于普通光纖有很多先進(jìn)之處。2納米光電子材料納米材料由于其優(yōu)越性能，正受到越來(lái)越多的重視。納米陶瓷材料、納米磁性材料、納米復(fù)合催化劑、納米信息材料、納米潤(rùn)滑材料以及納米金屬團(tuán)簇等的研究發(fā)展越來(lái)越迅速，研究成果已部分得到實(shí)際應(yīng)用，如納米陶瓷材料具有超塑性成型后具有接近金屬材料的韌性可應(yīng)用于某些高溫發(fā)動(dòng)機(jī)等。2.1納米光電材料的特性由于尺度處于原子簇和宏觀物體的交接區(qū)域，納米材料具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，并產(chǎn)生奇異的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和化學(xué)等特性。表面效應(yīng)是納米光電材料的一個(gè)重要特性，表面原子數(shù)增加到一定程度，粒子陛能更多地由表面原子而不是由晶格上的原子決定，由于表面原子數(shù)的增多會(huì)導(dǎo)致許多缺陷，從而決定了納米光電材料有更高的活性。而量子尺寸效應(yīng)除了會(huì)造成納米光電材料的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化還會(huì)引起其電學(xué)性質(zhì)的明顯改變，因此，納米光電材料比普通光電材料具有更高的光催化活性。2.2納米光電材料研究現(xiàn)狀隨著納米半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)和納米電子器件的蓬勃發(fā)展，納米光電子學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。納米光電子學(xué)是研究納米結(jié)構(gòu)電子與光子相互作用及其器件的一門(mén)高技術(shù)學(xué)科。而納米光電技術(shù)是在納米光電材料、納米半導(dǎo)體技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是納米光電子器件的基礎(chǔ)，且將成為納米光通信技術(shù)發(fā)展的重要支柱。目前，有關(guān)納米光電材料的研究與應(yīng)用有納米粉末在光電探測(cè)器中的研究、一維納米材料的應(yīng)用、納米硅薄膜的應(yīng)用。結(jié)語(yǔ)光電功能材料由于具有廣闊的市場(chǎng)前景，并涵蓋傳統(tǒng)復(fù)合材料和現(xiàn)代納米材料兩大部分，正引起越來(lái)越多的科學(xué)家的重視和深入研究。今后的研究重點(diǎn)是制備新材料和探索材料的新性能、新效應(yīng)及產(chǎn)生的物理起因。同時(shí)材料的器件化、功能化、產(chǎn)業(yè)化也是光電功能材料發(fā)展的根本所在。參考文獻(xiàn)[1]我國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展方向[J]．光機(jī)電信息，2007，24(2)：44．[2]楊承勇，吳風(fēng)霞，王水慶．光電信息功能材料研究進(jìn)展和應(yīng)用前景[J]．佛山陶瓷，2001，1l