漫談邁入21世紀新材料-全文預覽
【正文】 耐蝕（代不銹鋼） 冷軋硅鋼片。限于篇幅不一一列舉。磁光盤的介質主要是稀土 過渡族金屬，如 TbFeCo、 GdTbFe、 NdFeCo，最新的是 Pb/Co多層調制膜或 Bi石榴石薄膜。（ 4）下一代集成電路的探索 光集成 原子操縱光電子材料21世紀光電子材料將得到更大發(fā)展 電子質量： 1031 Kg / 電子 電子運動：磁場、電阻熱、電磁干擾、光高速、 傳輸（容量大、損耗低、高速、不受 電磁干擾、省材料）光電子材料包括：（ 1） 激光材料（ 20世紀 60年代初） 激光：高亮度、單色、高方向性 紅寶石（ Cr+++:Al2O3 ） 摻釹釔鋁石榴石（ Nd:YAG)（ 2） 非線性光學晶體（變頻晶體） KDP（磷酸二氫鉀）、 KTP（磷酸鈦氫鉀） LN（鈮酸鋰）、 BBO（偏硼酸鋁）、 LBO（三硼酸鋰） …（ 3）紅外探測材料（軍用為主） HgCdTe、 InSb、 CdZnTe、 CdTe（ 4）半導體光電子材料，見表 2表 2 主要化合物半導體及其用途領域 材 料 器 件 用 途微電子 GaAs、 InP 超高速 IC 電腦GaAs FET 攜帶電話光電子 GaAs InP Sb InAs LD 光通訊GaAs 紅外 LED 遙控耦合器GaP、 GaAs、 GaAsP、GaAlAs、 InGaAlP LEP 出外顯示器CdTe、 CdZnTe、 HgCdTe — 熱成像儀InSb、 CdTe、 HgCdTe、PbS、 PbZnTe— 紅外探測器GaAs、 InP、 GaSb — 太陽能電池（ 5）顯示材料 發(fā)光二級管（ LED）如表 3發(fā) 光 尺 襯 底 發(fā)光顏色 波長（ nm) GaAs 紅 660 (N) GaP 紅 650 (N) GaP 橙 610 (N) GaP 黃 583 GaP Gap 綠 555 GaN ΑAl2O3 藍 490 SiC SiC 藍 480(全包顯示屏)液晶顯示 (LCD)材料 (1968年發(fā)明 )為 21世紀上半葉主要顯示材料表 3 LED 發(fā)光材料及可見光區(qū)表 4 光纖發(fā)展階段及所需材料發(fā)展階段 波長 (?m) 模 數(shù) 衰 耗 (dB/km) 中繼距離 (Km)第一階段 多 模 10第二階段 單 模 60第三階段 單 模 500第四階段 2 5 3104 2500(6)光纖與光纜材料 (網(wǎng)絡 )(表 4) 一條光纖帶寬所容納信息量相當于全世界無線電帶寬的1000倍 . (25 T bps vs 25 G bps )光纖材料 : ? 石英玻璃： SiO SiO2GeO SiO2B2O3F ? 多組分玻璃： SiO2GaONa2O、 SiO2B2O3–Na 2O ? 紅外玻璃： 重金屬氧化物、鹵化物 ? 摻稀土元素玻璃： Er、 Nd、 …多模只適于小容量近距離（ 40Km,100M bps)單?？蓚鬏斦{制后的信號 ≥40Gbps 到 200Km， 而不需放大 。表 1 集成電路發(fā)展對材料質量的要求首批產(chǎn)品出現(xiàn)年代 1999 2023 2023 2023工藝水平（ ?m) DRAM 256 M 1 G 4 G 16 G硅片直徑 (mm) 200 300 300 450表面關鍵雜質 (At / cm 2) (10 9)? 13 ? ? 5 ? 局部平坦度（ nm) ? 180 ? 130 ? 100 ? 100光散射缺陷 (個 / cm2) ? ? ? ? (2)第二代半導體材料是 ⅢⅤ 族化合物 GaAs 電子遷移率是 Si的 6倍（高速），禁帶寬（高溫）廣泛用于高速、高頻、大功率、低噪音、耐高溫、抗輻射器件。 * 集成系統(tǒng) （ IS， Integrated System)： 在單個芯片上完成整系統(tǒng)的功能，集處理器、存儲器直到器件設計于一個芯片 (System on a Chip)。芯片特征尺寸以每三年縮小 計 , 到 2023年可能到極限 ()（量子效應、磁場及熱效應、制作困難、投資大）。邁入 21世紀新材料2023 年 2 月目 錄l 序言l 信息功能材料– 半導體材料– 光電子材料l 能源功能材料– 超導材料– 磁性材料– 貯能材料– 燃料電池 l生物材料與智能材料– 醫(yī)用生物材料– 仿生材料– 工業(yè)生產(chǎn)中的生物模擬– 智能材料及智能系統(tǒng)l 宇航及動力機械材料l 材料制備工藝及檢測l 納米材料科學技術l 材料設計l 不同類型材料的發(fā)展– 金屬結構材料– 工程陶瓷及其它無機非金屬材料– 有機高分子材料– 先進復合材料– 碳素材料l 結束語 序 言 (1) 人口、資源 (能源 )、環(huán)境（生態(tài)）三大壓力 。半導體材料(1) 以硅為基礎的微電子技術仍將占十分重要位置。 SOI器件用于便攜式通信系統(tǒng)，既耐高溫又抗輻照。表 1為集成電路的發(fā)展對材料質量的要求 。（ 3）第三代半導體材料是禁帶更寬的 SiC、
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