材料文明论文

电子信息新型材料概述——材料与人类文明课程论文摘要：本文概述了国内外电子信息材料的发展现状,包括微电子，光电子和其他新型的电子元件。并从集成电路和半导体材料、光电子材料、新型电子元器件材料三个方面介绍了环保经济的新型电子信息材料的研究现状与发展前景，并展望其发展趋势。关键词：半导体材料光电子材料一、引言全球半导体产业的兴起使得90%以上的集成电路生产厂商重获新生，并且多晶硅和单晶硅的生产量也有了很大的提升。作为/C和高频微波M/MC的主要材料，外延片的需求量也出现了激增。另外，液晶材料、纤维材料，激光，非线性材料的大量涌现促进了电子元件和电子通信技术的发展，同时，新的电子元件也需要同时推动了绿色、无毒、坏境友好型的材料的发展，例如陶瓷材料、印刷电路板的基底材料、磁性材料等等。历史证明，电子信息材料是信息产业的基础和推动力。在未来几年内，微电子和光电子、固体材料、微观结构材料、有机或无机材料甚至纳米材料，这些领域的交叉与融合将会成为发展的主流。最近几年中，中国的电子信息材料产业发展得异常迅速。在二十年的构建与发展中，中国的信息材料产业已经形成了独特的产业系统。随着该产业竞争愈发激烈，大企业之间的资本运营也越来越频繁，并且这些企业更加注重产业市场研究。正因如此，众多出色的电子材料相关企业才出现了迅猛的发展，并且成为龙头产业。二、集成电路和半导体材料电子信息材料在低碳经济中的发展应用成了近几年的研究热点。如今，燃料电池、变频空调节能冰箱和液晶显示器的产品都具有广阔的市场与发展前景。电子信息材料如果能环保材料相结合，必然能受到大众青睞。电子信息材料的主导发展方向仍然以半导体材料、光电子材料为主，以这些材料为基础，诞生了许多新型节能元器件，如果将这些成果应用到电子装备中，将具有广泛的前景。如今，这些新型元器件都向着大尺寸、智能化、多功能化、高集成化、节能坏保等方向发展。例如在集成电路和半导体材料中，多晶硅就得到了广泛的应用，多晶硅多用于硅抛光片的制造和高纯硅制品中，是信丿J、产业的原材料。如今生产多晶硅多采用改良的西门子法，是通过合成、分离、精镭、提纯、还原反应得到高纯多晶硅。该方法在生产过程中可以有效地回收利用还原尾气，降低原材料的消耗。另外，多晶硅的生产系统是一个闭路循环系统，生产过程中，各种生产物料都可以循环利用，减少了废料的排放，有效地控制了污染，还原炉的合理设计还可以有效降低生产过程中消耗的电能。这种生产方法质量高，成本低，采用综合利用技术，节能无污染，具有很强的竞争优势。另外，SiGe-HBT材料和器件的研究也是半导体材料的研究热点。SiGe-HB71是一种异质结双极性晶体管，这种异质结结构的特性可以通过提高载流子的迁移率、饱和速度、气浓度等来降低功耗。由于SiGe-HBT击穿电压较低，更适合高频小功率的应用坏境，在这种环境下，可以在较低的电压下获得较大的驱动电流，因此可以降低功耗。ZBM公司曾经研制了一种宽带低噪声SiGe—HBT,该产品具有很低的噪声系数和工作电压，因此可以同时降低功耗与成本。随着这种外延技术的发展，该产品已经广泛地应用到无线通信、光纤通信等数字、模拟电路中，甚至包括微波通信，超高速电路等领域。三、光电子材料液晶材料是电子工业中常用的显示材料，已经被广泛地应用到高新技术领域。液晶材料具有光线扭曲向列型的特性，该特性确保了可以通过电路的断续改变液晶的排列，从而使得光线根据电流发生通断。与其他显示材料与器件相比，液晶耗能更低，准确性更高，色调、灵敏度、安全性等皆为上乘。液晶是一种非线性光学材料，并且为软凝聚态物质，因此具有光折变效应，这一特性可以应用于智能玻璃、投影显示、全系光学中。或者也可以利用光的干涉，使液晶材料的折射率发生有规律的变化，从而产生周期性的折射率光栅，这一特性则可以应用到光学滤波等相关领域。电子封装材料实现了高性能与无毒、绿色、环境友好相结合的特点，绿色电子封装材料要求不得使用含有铅或含卤素的材料，并减少有害挥发溶出物在板内残留。这种新型优质绿色封装材料的研发，积极优化的质量和工艺，对营造一个健康、绿色的电子封装工业有重要意义。覆铜板材料过去广泛地应用在开发印刷电路中，而近日，环保型覆铜板材料也得到了很人的发展，这种新型材料是通过各种阻燃元素的合理配置，利用协同效应实现阻燃效果。环保型覆铜板基体屮移除了卤素和锐素，其氯、漠含量要比传统覆铜板低很多。在光电子领域，SiGe扮演着一个非常重要的角色，Si基光电集成成本低，具有半导体中通常出现的声子复型谱线和非声子线。这一特点可以促使为SiGe合金应用在光电子领域。SiGe合金在常压下为立方晶系金刚石结构。它有许多独特的物理性质和应用价值，在微电子、光电子器件的设计上，人们从传统的杂质工程转向新型的能带工程。随着Ge的掺入，能带可调性在光电池、光探测器等领域展现出其优势。通过将SiGe作为衬底，InGaP实现了在Si基上的集成为硅基光电子集成电路的发展提供了途径。SiGe合金晶体在太阳光谱低频波长区的敏感度高，禁带宽度随组分不同可调，所以在光电转换、热电转换红外器件等领域具有极优良的特点。这些性质使其可以进行虫响应特性和载流子较大的数值模拟器件的制备，又可将波长扩展到光通讯的两个主要波段波长可在一定范围内之间调制，这对光通讯领域实用意义极大。四、展望目前中国已经成为中小尺寸单晶硅最大的生产国，从事电子信息材料的企业已近千家。电子信息材料和相关产品支撑着通信、计算机、网络技术等现代信息产业的发展，广泛应用于智能电网、物联网、半导体照明等领域，这些领域将给电子信息材料产业提供巨大的市场空间。然而，中国的电子信息材料产业仍然需要改变其世界制造工厂的身份。中国电子材料行业的确取得了很大进展，但材料制造业基础薄弱，具有自主知识产权的创新产品较少，独创技术匮乏，无法适应国民经济和信息产业发展的需要。在今后大发展里，国内电子信息材料行业应该肩负起替代进口产品，实现高端电子材料国产化的重任。参考文献袁桐.(2004).电子信息材料发展现状及展垦•中国创业投资与髙科技弋、弋仝A.杨遇春.(1996).半导体技术的新领域——掺稀土元素半导体材料.半导体技术、(6),20-22.⑶李晓延.(2013).第三代半导体材料双雄并立，难分高下.今夕笛子，⑴，23-23.[4]梁秀红，&张颖怀.(2001).一种新型光电子材料—SiGe合金晶体.河北工业大学成人教育学院学报、(001),24-26附录：课程感想这个学期选择了理工科的材料与人类文明作为选修课，选修了这样的课程才知道，原来，我们的生活，都离不开材料。材料的用途广泛，在我们日常生活中发挥着不可替代的作用。老师通过授课，视频教学等方式，介绍了很多材料领域前沿的知识。印象比较深刻的是3D打印技术，在其他的课程学习中，曾经对这一技术略知一二，但也只知道这是一种快速成型技术。但老师介绍的器官打印，则是医学界与机械技术的融合，非常新奇。这门课让我增长了知识，开