第二章光信息材料
光信息材料是指光信息存储材料。光信息存储技术是在激光光源出现以后开始发展起来的，由于它具有信息存储密度高(比磁盘高几百倍)，易于快速随机存取，能存储图像与数字两种信息等优点，从20世纪70年代初露头角以来，得到世界各国的普遍重视。
光信息存储技术有全息存储和逐点存储两种类型。全息存储是利用全息照相原理将信息存储在记录介质中，读出时通过光电探测器将光信号再转变成电信号输出。逐点存储是通过受信号调制的激光束与记录介质相互作用时产生的状态变化(如熔化、相变)逐点记录信号的，读小时再用激光束投射到记录介质表面，从反射光的强度变化中读出信息。全息存储所用的记录介质称为全息材料，逐点存储所用的记录介质对应于磁盘而被称为光盘材料。本章在介绍有关光信息存储技术的基本原理的基础上，对这两种材料分别予以介绍。
2．1全息材料
全息照相术是一种与普通照相术完全不同的照相技术。普通照相是利用透镜成像原理，在感光放片上记录被摄物体表面光强分布的平面像，只能从一定角度，一个侧面反映被摄物体。全息成像过程则是利用光的干涉和衍射现象，在照相干板或胶片上以干涉条纹形式把图像记录下来，然后以光照射这种干板，就能以立体形式再现物体的原来图像。由于它记录了物体的全部信息(振幅和相位)，所以称为全息照相术(Holography),源于希腊语，“完全记录”的意思。
1．基本原理
全息照相术的基本原理如图14—1所示，(a)中从点光源发出的相干激光束A与从另一方向射来的激光束B在照相干板上叠加而产生干涉，形成(b)、(c)所示的干涉条纹。如果将这种干板显影，则可变成一种衍射光栅，即全息照片。如果将全息照片置于原来的位置，并在与记录干涉条纹时参考光照射的方向相同的方向上用相干光照射，则此照射光在显影了的干板(衍射光栅)上位衍射。由图14—1(d)可知，在衍射光栅的栅格间距小的地方，光的衍射角大；在衍射光栅的栅格间距大的地方，光的衍射角小。结果，整个衍射光就好像从原来点光源所在位置传播过来的方向亡被衍射。同理，非常复杂的干涉条纹被记录下来，如果用相干光照射物体时，光在与原物体存在时相同的方向上被衍射。换言之，在物体原来所在的位置上将再现出它的像，这就是全息照相术的基本原理。
2．全息过程的数学描述
在了全息术的基本原理以后，可将全息过程用简单的数学公式来去示。为此先作一些规定。将坐标xy取在全息图平面上．原点o在全息图中心，z轴垂直于全息图平面，xz面平行于参考光束和物光束主光线的入射面。光波自左向右传播。物在xy的左边为实物，在右边为虚物；像在xy面的左边为虚像，在右边为实保。
设在全息图平面上物光、参考光和再现用的照明光的复振幅分别为
在xy平面上，参考光和物光相叠加以后的光强度(I)公式可写成下述形式
二、全息图的分类
全息图分类的依据为：记录全息图所采用的几何配置的方式；强加在照明光波上的调制的类型；记录材料的厚度和成像的方法：表14—1列出了全息因的分类。
表中各类全息图中的任何一种，可被记录成厚全息图或薄全息图。薄全息图亦称平面全息图，它的记录介质的厚度比所记录的条纹间隔要小；厚全息图亦称体积全息图，其记录介质的厚度等于或大于所记录的条纹间隔。通常用Q参量来区分体积全息图和平面全息图,Q参量定义为
式中 λ——照明光波的波长；
n ——记录材料的折射率
d ——记录材料的厚度；
A ——被记录到的条纹的间隔。
一般把Q ＞10的全息图看作体积全息图，而把其余情况下的全息图看作平面全息图。
全息图包可根据再现照明波的衍射机理进行分类。在振幅型全息图中、干涉图记录到的是记录介质发生的密度变化，而当再现时，照明光波的振幅就被进行了相应的调制；而在位相全息图中，被加在再现照明波上的是相位调制。
三、全息材料的特征值
1、曝光量H
曝光量表示在全息材料表面上单位面积所接受的光能多少，它等于光强度与曝光时间的乘积，用下式表示H=Φt
式中 H —曝光量（mJ/cm 2）；
Φ—光强度[单位时间内通过单位面积的能量（mJ/cm 2·s ）]；
t —曝光时间（s ）。
2、衍射效率η
衍射效率η等于总的有效成像光强度Φ衍射与用来照明全息图的总光强度Φ
入射之比，即η=Φ衍射/Φ入射
表2-2列出了各类全息图的最大理论衍射效率值。
表2-2 各类全息图的最大理论衍射效率值
3、灵敏度和光谱灵敏度
灵敏度是指全息材料在接受光的作用后，其反应的灵敏程度。在全息技术中，材料的灵敏度φ用下式表示H V /ηφ=
式中 η—衍射效率；
V —报光强度的条纹反衬度；
H—平均曝光量。
上式表明在获得相同的衍射效率的情况下，所需的V值和Hm值越小时越灵敏。
每种全息材料都有一波长的红限，波长大于红限的光不能与材料起光化学反应；另外每种全息材料都有它自己的吸收带，在吸收带内的波长才能起光化学反应，这就是光谱灵敏度。
4、分辨率
全息材料的分辨率是指它所能记录的光强空间调制的最小周期，其单位是cy/mm。
分辨率并不完全取决于全息材料本身，还与全息图种类、记录夹角等因素有关。表1—3为反射体积全息图对分辨率的要求。
四、全息材料的种类
常用的全息材料种类，见图14—4。
1卤化银乳胶
卤化银乳胶是将颗粒很细的(0．1—2μm)卤化银混合弥散在明胶中，再加一定的敏化剂制成。常见的银盐干板是由乳胶层、底层、玻璃板和防光晕层组成。
卤化银乳胶记录全息图的机理与普通记录原理相同，即潜影形成的理论，这里不再赘述。
卤化银乳胶材料的最大优点是灵敏度比其他材料高，并可成为全色。它的光谱灵敏度在蓝光的紫外光谱区域，常在乳剂表面吸附一层对长波光谱区有吸收的染料，使卤化银乳剂的感光灵敏度扩展到长波区域。卤化银乳胶的缺点是分辨率不高，噪声大和容易引起光散射。表14—5列出了部分卤化银乳胶及性能。
2．重铬酸盐明胶
重铬酸盐明胶是将明胶溶液加入少量的重铬酸盐溶液配制而成，是一种重要的全息材料。
重铬酸盐明胶的光化学过程为：溶解在明胶中的重铬酸盐是感光敏化剂，当曝光时，由于光的吸收作用，使Cr6+变为Cr3+，而Cr3+与明胶分子起反应，引起交联使明胶硬化。接着在水中洗掉未曝光的重铬酸盐部分，和在异丙醇中快速脱水干燥，使曝光部分的折射率提高，成为高衍射效率的位相全息图。
重铬酸盐明胶材料的优点是分辨率高和衍射效率高。用它记录平面全息图时，分辨率最高到1000cy／mm，衍射效率达30％；作体积全息图时，分辨率最高达10000cy√mm，衍射效率约为90％，几乎接近于理论值。重铬酸盐明胶的缺点是感光度低，而且灵敏波长在蓝光部分。如果要用633nm波长还需要加其他的
染料敏化，常用的染料有亚甲基蓝和亚甲基绿。重铬酸盐明胶的另一缺点是全息图经醇脱水后，乳胶面呈现白色，即产生“白膜”(milk white)。白膜的出现增加了全息图的散射，降低了衍射效率。白膜的形成机理：认为白膜是溶于热水中的低分子量明胶和较能旋转的明胶分子长支链或交联度低的明胶分子的长端链，经不良溶剂脱水后蜡缩成较紧缩无规线团沉积在明胶表面上。这种线团的直径与可见光波长属同一数量级时，就会散射入射光而呈乳白色，即形成白膜。如选择适当溶解度的溶剂使蜷缩的无规线团溶剂化而舒展、又不对明胶主体内交联度高的高分子链有明显作用，就既以既消除白膜，又不降低衍射效率。经研究实验找到了二甲基亚矾、甲酰胺和乙二醇三种溶剂，分别用异丙醇和乙醇为前两者和后者的脱除剂，用天津I型或Kodak649型全息干版做记录介质，在控制相对湿度和干版不受潮的情况下，按所订的可消除白膜全漂白工艺过程操作，所制得的今息光栅的衍射效率可稳定在70％左右，透过率在80％以上。
3．光导热塑料
光导热塑料是一种浮雕型位相全息记录材料。这种材料是在玻璃片基上镀上透明的导电膜，再在上面徐布厚度为2—3μm的光电导体和厚度约为1μm的热塑性塑料而构成的。
光导热塑料的记录原理如图14—3所示，进行曝光前，在光导热塑料上装上电极，当用4—8kv的电压使之产生电晕放电后，就使热塑性塑料带电并具有感光性能。然后在材料上曝光，同时使电流流到片基的透明电极上，当发热到60℃左右时，利用其产生的热量使热塑性塑料变软。再使柔软的热塑性塑料表面带电，依靠静电力可使塑料产牛与曝光量相应的变形，光导热塑料可以擦除后重复使用，擦除的方法是适当的加热，恢复到原来的情况后冷却。
光导热塑料作为全息材料的优点是对可见光敏感，干法显影，适合于实时观察；衍射效率高，能重复使用。缺点是分辨率较低(＜2000cy／mm)，高质量薄膜制造田困难。
4．光致抗蚀剂
光致抗蚀剂是用于制造集成电路或超大规模集成电路的材料。把光致抗蚀剂以几微米的厚度涂布在玻璃支持体上制成干板，曝光之后通过显影，没有曝光部分的抗蚀剂就被溶解掉，产生浮雕像。光致抗蚀剂分为负性和正性光致抗蚀剂两种。负性光致抗蚀剂是指那些光交联型光敏树脂，如聚肉桂酸酪型、双叠氮——环化橡胶型等，它是在曝光的地方吸收光，变得不溶解，显影后未曝光部分被溶解掉。正性光致抗蚀剂是指那些光分解型光敏树脂，如邻醌偶氮型等，它是曝光部分被溶解掉。
光致抗蚀剂是一种位相型全息材料，其优点是衍射效率高，分辨率在1000cy ／mm左右。缺点是感光度很低，如用448nm的氩离子激光器记录．曝光量约为2000J／cm2。常用的光致抗蚀剂参见表14—6。
5．光致变色材料
光致变色材料的光化学过程和材料种类见表14—7。用于全息存储时，无机光致变色材料多于有机材料。这类材料的优点是不需显影，而且可以用热或光的方式擦除后重复使用。缺点是灵敏度较低，存储信息时间短。
6．光致聚合物
光致聚合物作为全息材料的基本原理是由于光的作用、使小分子或单体被聚合成大分子或聚合物，使材料在曝光前后产生折射率差。光致聚合物由单体材料，如丙烯酸、内烯腈、苯乙烯和光敏剂、交联剂等组分组成。
光致聚合物的灵敏度比光致抗蚀剂和光致变色材料的高，分辨率可达到3000cy/mm 。其优点是干显影和快速处理，可以得到高分辨率的全息图。当曝光
充足时，可长期保存。表14—8列出了几种常用聚合物商品型号及性能。
编者课题组研究的丙烯酸锂型全息记录材料把丙烯酸锂作为单体，聚乙烯亚胺为活化剂、业甲基兰染料作敏化剂在玻璃基片上作成干版。它原料便宜，工艺简单，不需湿法处理，衍射效率可达70％，且可用红光记录。此外，还发现N —乙烯基咔唑对PMMA型感光片有络合增感作用。用514．5nm光在其上记录全息光栅，在相同的曝光量(2—14J．cm+2)下，折射率差△n可以提高三倍左右。
7．光折变材料
光折变材料是能吸收外来光而产生材料内载流子的迁移，由此形成一个空间载流子的重新分布和相应的电场，通过电光效应，使材料的折射率受到调制的材料。材料中产生光折变效应的必要条件是：①能生成可移动的载流子；②对光有吸收；③能传输载流子；④有能浦获载流子的势阱；⑤有一定的电光系数，对于有机分子要求有二阶非线性光学性质。
光折变材料有四类：⑦某些电光晶体，如BaTi05、KNbO3、LiNb03、LiTaO3、Sr1-xBaxNb205和KTal—xNbx03等铁电体；⑦非铁电氧化物，如Bi12(Si，Ce，TiO20)等；⑦半导体化合物，如GeAs、InP、CdTe等：④光折变聚合物，如DMNPAA ／PVK／ECZ/TNF体系，当其质量比为50；33：16：1时，衍射效率可接近100%。
五、应用
上述各类光全息存储材料已分别在干涉计量、材料与元件的无损探伤、制作防伪商标以及图书资料的高密度存储等方面得到实际应用。另外，全息材料还可做成全息光学元件，如全息透镜、全息光栅、全息空间滤波器、分束器等，由于
全息光学元件重量轻、性能好，用它装配整机，可以使整机的重量减轻许多。
2.2 光盘材料
光盘是新一代记录媒质，与塑料软盘、固定磁盘和磁带相比，它具有记录密度高、非接触、可靠性高和使用寿命长等特点。光盘可作为计算机的档案库或数据库的文字存储器，能将正文、图形图表和语言等信息编写统一的数字信号再进行存取。因此，光盘技术和光盘材料的研究引起世界各国的广泛关注。
光盘所用的材料称光盘材料，是一种具有记录（写入）、存储和读出功能的材料。光盘材料有光盘基板材料和光记录材料两部分组成。
一、光盘记录和读出原理
光盘上的信息位有激光束径准直、整形、分束和聚焦后产生的微小光斑（直径约1μm）进行擦除、记录和读取。
图2-4是随录随放光盘记录/读出系统框图。激光束通过调制器受输入信号调制，成为载有信息的激光脉冲。经光学系统、偏振分束棱镜和λ/4波片导入大数值孔径物镜，在光盘介质表面汇聚成成直径小于1μm光斑。激光束与介质相互作用后，在介质表面蚀成孔或形成相变，以此记录信息（介质表面激光作用区与未受激光作用区，形成某一物理性质有显著差别的两个状态，如反射率差别、
折射率差别、透射率差别，这两个状态被分别定义为“1”和“0”）。当物镜沿径向移动，光盘在转台上旋转时，在光盘表面形成螺旋状或同心圆信息轨道。用小功率激光束反射强度的变化经调制后还原所记录的信息。
在激光记录时，光盘表面所产生的光斑因记录介质的不同有烧蚀坑、鼓包和绒面—镜面等七种光记录形式，图2—5。其中（a）是烧蚀凹坑式，即通过激光加热可在记录膜上产生凹坑记录信息，这类记录介质多为碲、铋、锗、硒等元素及其合金薄膜。(b)所示的记录介质是采用两种不同材料的薄膜构成，如金属铑膜和非晶硅膜层，在激光照射处这两种材料相互作用可形成合金，以此记录信息。
(c)为绒面--镜面结构，激光照射处，绒面薄膜被熔化可形成一个小的平坦区域（镜面），以此记录信息。(d)所示的记录介质是一种有微小颗粒组成的膜层，在激光作用下这些微粒重新结合形成较大的颗粒，以此记录信息。图(e)为起泡式记56，这种光记录介质由两层不同材料的膜层构成，下面一层为易汽化的聚合物薄膜，上面—层为高熔点的金属薄膜诸如金膜或铂膜在激光照射处可形成气泡记录信息。图(f)所示的光记录薄膜为相变型材料，激光照射处记录薄膜可由晶相转变为非晶相记录信息。图(g)所示光记录膜为一种态变型材料，这种材料在激光照射下始终保持非晶相，只是非晶相的微观结构发生了细微变化，导致薄膜的光学参数发生改变来记录信息。
二、光盘分类及结构
光盘按功能分为可擦除光盘和不可擦除光盘两种。不可擦除光盘又有只读型(ROM)和一次写入多次读出型(WORM)两种。光盘结构有多种形式。已商品化的不可擦除光盘结构有单层膜型、三层膜消反射型和空气‘夹心饼”型三种：
(1)单层膜型。单层膜型光盘结构如图14—6所示。采用玻璃或聚氯乙烯基板，表面蒸镀蹄合金膜，激光辐射烧蚀合金膜，形成反射率突变的凹坑，实现信号写入。
(2)三层膜消反射型。光盘结构如图14—7所示，在基板材料上蒸镀三层膜，截面设汁成消反射结构，几乎能完全吸收入射光。透明涂层使三层膜免受尘埃、擦伤等影响。SiO
2
热阻挡层改善了光—热转换效率。激光辐射烧蚀薄金属膜使反射层暴露。
(3)空气“夹心饼”型。光盘结构如图14—8所示，由两张各自镀有一层灵敏的蹄合金薄膜的PMMA盘片组成，用两个垫圈在信息带的内外径处隔开，将薄膜密封在“夹心饼”结构中。在薄膜上面用激光加工微孔，写入情息。
三、光盘基板材料
光盘对基板材料的主要要求是：透光性好，很小的双折射性，良好的物理和化学稳定性，基板上的记录膜不发生剥离，价格便宜。
光盘基板材料主要有无机材料和高分了材料两大类。
无机材料有金属(如铝、铝合金)、Al
2O
3
和玻璃等。金属基板价格便宜、坚
固耐磨。但是它会影响光磁性能，因而不适用于制作磁光盘。玻璃基板具有良好的光学特性、耐热性、尺寸稳定性和寿命长等优点。
高分子基板材料以聚甲基丙烯酸甲酪(PMMA)和聚碳酸酯(PC)为主流，其次是环氧树脂和聚烯烃树脂(PO)，以及乙烯酸树脂、紫外线硬化树脂等。结晶高分子能产生很强的双折射性使光的透过率降低，因而要使用非晶高分子材料作光盘基板。表14—9列出光盘基板材料的制备方法及其特性。
四、光记录材料
光记录材料是光盘材料的核心，在理论上应该具有高灵敏度(数毫瓦量级记录功率)、高分辨率(＞1000cy/mm)、高信噪比、随录随放功能(具有实时记录特性)、高的抗缺陷性以及使用寿命长等性能.
1．不可擦除的光记录材料
对不可擦除的光记录材料的主要要求是：
①所记录的比特尺寸应足够小，约为1μm；②记录能量适中；③记录和非记录区信号对比度大；④介质噪声小；⑤介质物理化学性能稳定，信息存储寿命长。
不可擦除的光记录材料的种类很多，包括有元素金属或其合金，如Au、Pt、Cr、Bi、Cu及Pb等；元素半导体，如Te、Si、Ge、Se、S和它们之间或其他元素如As、In、0、H、C等所形成的合金；还有染料／聚合物等都可以做记录介质。在上述材料中．以蹄(Te)为主要成分的膜材料最引人注日，因此可将这类材料简单地分为碲系记录材料和非碲系记录材料两种。
蹄系记录材料包括碲和碲系合金，碲碳混合物和碲的低价氧化物等。这类材料由于具有记录密度高(5xl07位／cm2)，信号输入速度快(50兆位／s)，信息位价格低(每位10-8美分)，位出错率低(10-6)，信噪比高(50dB)，快速随机存取(1s左右)，半永久性存储寿命(10年以上)，与计算机联机方便等优点。成为第一代不可擦除光盘介质的主流。表14—10列出了碲系记录材料的有关特性。
非碲系记录材料主要包括碲系玻璃，金、铂系贵金属及合金材料等等。表14—11列出了这些材料的有关性质。
记录，记录的信号不因外界环境或偶然的误操作而消失。
2、可擦除的光记录材料
可擦除型光记录材料按记录信号的不同机理分为态变形、相变形、磁光型和光致变色型四种。
1) 态变形材料。这类材料主要是一些不成化学计量比的氧化物，如MoOx、SbOx、TeOx、GeOx等。用这类材料制成的薄膜在光辐照和热作用下光透过率大幅度下降，图2—9所示。在这些材料中加入少量Ge、Sn，薄膜的光学性质可随激光辐射条件发生可逆变化，以此做成可擦除型光盘。例如用蒸发法制得的TeOx(Ge5%、Sn10%)薄膜，在记录频率为5MHz时获得的载波噪比为55dB，可擦次数达106。2）相变形材料。相变光盘是用相变材料的光致晶态←→非晶态转变进行记录的。当用激光进行扫描时，材料融融后急剧冷却而变成非晶态时进行信号记录；材料达到结晶温度而变成晶态时则进行信号消除。
常用的相变记录材料主要有硫系半导体薄膜和一些低熔点合金材料，如TeOx、MoOx、SbOx等金属氧化物或半金属化合物薄膜、GeTeSb薄膜、TnSbTe薄膜、Ag-ZnAg-Al-Cu之类的二元或三元合金等。
例如非晶态Te
81Ce
15
Sb
2
S
2
薄膜，用He—Cd激光(0.440μm)或Ar+激光(0．488μm)
辐照，记录功率为10mW，在μs内熔融，冷却后得多晶，以后可用20mW激光μs 脉冲恢复为非晶态(擦除)：表14—12列出了三种相变型可擦除记录介质的有关特性。
(3)磁光型材料。用磁光型记录材料做成的光盘称为磁光盘，它是利用磁光效
应来记录的。磁光记录再生原理是磁光盘用激光对矫顽力大的垂直磁化膜进行部分加热，使磁化反向，通过这种反向部分组合把信息记录在磁性膜上。读出信息是借助战性克尔效应的反射光或者法拉第效应透过光的偏光面旋转获得的。
高密度磁光盘需要高灵敏、高密度、可擦除的光记录介质。良好的磁光记录材料应该具有高矫顽力的垂直磁化膜、大的磁光克尔效应或法拉第效应、物理化学性质稳定、缺陷或晶界等的介质噪音源小、低的居里温度(250—300℃以下)等待性。
主要的磁光记录材料有铁柘榴石单晶膜，MnBi 、PtCo 等多晶膜和稀土过渡金属非晶膜等三大类，其材料的特性及其制作方法如表14—13所示。
(4)光致变色型材料。这种可擦除光盘是用激光重复着色、脱色的光致变色化合物做的，可用不同波长的激光来改变其颜色进行读取和改写。
用于光盘的光致变色材料是一些无色光致变色型硫系玻璃。如As 2S 3、As 2Se 3、AsSeGe 等和有机光致变色化合物，如二烯马来酸二甲基衍生物、俘精酸酐、螺吡喃和偶氮苯等。
五、光盘材料的应用及发展趋势
光盘材料主要用于制造光盘。光盘的应用已深入到极其广泛的领域，首先是
半导体信息功能材料 11级材料化学陈天炜 01162033 历史发展表明，半导体信息功能材料和器件是信息科学技术发展的物质基础和先导。晶体管的发明、硅单晶材料和硅集成电路(ICs)的研制成功，导致了电子工业大革命；光导纤维材料和以砷化镓为基础的半导体激光器的发明，超晶格、量子阱微结构材料和高速器件的研制成功，使人类进入到光纤通信、移动通信和高速、宽带信息网络的时代。纳米科学技术的发展和应用，极有可能触发新的技术革命，必将彻底地改变人类的生产和生活方式。信息技术涉及到信息的获取、发射、传输、接收、存储、显示和处理等方方面面。 一. 半导体信息功能材料与器件研究现状 1.半导体硅材料 半导体硅材料(semiconductor silicon)是最主要的元素半导体材料，包括硅多晶、硅单晶、硅片、硅外延片、非晶硅薄膜等，可直接或间接用于制备半导体器件。 制备 结晶态硅材料的制备方法通常是先将硅石(SiO2)在电炉中高温还原为冶金级硅(纯度95%～99%)，然后将其变为硅的卤化物或氢化物，经提纯，以制备纯度很高的硅多晶。包括硅多晶的西门子法制备、硅多晶的硅烷法制备。在制造大多数半导体器件时，用的硅材料不是硅多晶，而是高完整性的硅单晶。通常用直拉法或区熔法由硅多晶制得硅单晶。 目前世界上直拉硅单晶和区熔硅单晶的用量约为9：1，直拉硅主要用于集成电路和晶体管，其中用于集成电路的直拉硅单晶由于其有明确的规格，且其技术要求严格，成为单独一类称集成电路用硅单晶。区熔硅主要用于制作电力电子元件，纯度极高的区熔硅还用于射线探测器。硅单晶多年来一直围绕着纯度、物理性质的均匀性、结构完整性及降低成本这些问题而进行研究与开发。 材料的纯度主要取决于硅多晶的制备工艺，同时与后续工序的玷污也有密切关系。材料的均匀性主要涉及掺杂剂，特别是氧、碳含量的分布及其行为，在直拉生长工艺中采用磁场(见磁控直拉法单晶生长)计算机控制或连续送料，使均匀性得到很大改善；对区熔单晶采用中子嬗变掺杂技术，大大改善了均匀性。在结构完整性方面，直拉硅单晶早已采用无位错拉晶工艺，目前工作主要放在氧施主、氧沉淀及其诱生缺陷与杂质的相互作用上。 氧在热处理中的行为非常复杂。直拉单晶经300～500℃热处理会产生热施主，而经650℃以上热处理可消除热施主，同时产生氧沉淀成核中心，在更高温度下处理会产生氧沉淀，形成层错和位错等诱生缺陷，利用这些诱生缺陷能吸收硅中有害金属杂质和过饱和热点缺陷的特性，发展成使器件由源区变成“洁净区”的吸除工艺，能有效地提高器件的成品率。 对硅单晶锭需经切片、研磨或抛光(见半导体晶片加工)后，提供给器件生产者使用。 某些器件还要求在抛光片上生长一层硅外延层，此种材料称硅外延片。 非晶硅材料具有连续无规的网格结构，最近邻原子配位数和结晶硅一样，仍为4，为共价键合，具有短程有序，但是，键角和键长在一定范围内变化。由于非晶硅也具有分开的价带和导带，因而有典型的半导体特性，非晶硅从一晶胞到另一晶胞不具有平移对称性，即具
信息技术基础复习材料 第一单元认识信息世界： 1.信息及信息技术 信息：信息就是消息，是以语言、文字、图形、图像等作为载体呈现的消息。 信息的特征：普遍性、传递性（口耳相传）、不完全性（盲人摸象）、时效性、价值性、依附性、可知性、共享性等。 信息的作用：能够告知消息、提供决策依据、控制主体的行为，还有认知、使动、欣赏、学习以及研究等作用。 信息技术：一切与信息的收集、存储、传递、应用等有关的技术和手段均可视为信息技术（广义）。现代信息技术包括感测技术、通信技术和计算机技术（狭义）。 信息素养：包括文化素养、信息意识和信息技能三个层面。 高中信息技术课程以义务教育阶段课程为基础，以进一步提高学生的信息素养为宗旨。 2.计算机组成 1946年，美国宾夕法尼亚大学为满足导弹弹道设计的需求研制成世界上第一台电子计算机——电子数字积分计算机，ENIAC。根据计算机使用的主要元部件，将计算机划分为以下几代： 第一代——电子管数字计算机；第二代——晶体管计算机 第三代——集成电路计算机；第四代——大规模集成电路计算机 第五代——智能计算机 计算机发展的方向：智能化、微型化、巨型化、网络化 计算机病毒（Virus）：是一组能够自我复制的计算机指令或程序代码，独立存在或插入在计算机程序中，以破坏计算机功能或者毁坏数据，从而影响计算机的正常使用为目的（部分病毒可破坏硬件）。病毒的特点：传染性、寄生性、潜伏性、隐蔽性、破坏性； 黑客（Hacker）：是指那些采用技术破解其他网络系统的安全措施，私自侵入并控制网络的主要计算机，并干扰网络系统正常工作的“不速之客”。 计 算 机
计算机中最基本的存储单位为Byte字节，最小的存储单位为Bit位（二进制中的位），表示信息的最基本的单位为Byte。 单位换算： 1Byte=8Bit 1KB=1024Bit 1MB=1024KB 1GB=1024MB 进制数之间的转换： （100101）2=1×20+0×21+1×22+0×23+0×24+1×25 要求：能够识别计算机中常见硬件以及它们的连接方式。详细参考“硬件识别.ppt” 3.文件及文件夹操作 文件命名规则： 文件名由两部分组成“主文件名.扩展名”，其中扩展名标识文件的类型，如txt表示文本文档，doc表示WORD文档、PPT表示幻灯片、htm和html表示网页、exe表示可执行程序、avi、rm、rmvb、wma、mpeg等表示视频、mp3、wav表示音频、swf表示动画、psd是photoshop专用格式、bmp、jpeg、gif表示图片等； 主文件名不超过255个字符，可以是英文、数字也可以是特殊符号但是不能包含*、\、|、“、”<、>、？、/、：中的符号； 文件名不区分大小写。 ①、文件、文件夹的新建、删除、复制、移动操作 文件和文件夹的新建：右键快捷菜单中选择新建新建扩展名为txt的文件就是新建文本文档。 删除操作：选中要删除的文件和文件夹，右键选择“删除”，或者点击键盘上的“Delete”键删除：放到了回收站中 彻底删除：Shift+Delete 回收站：在计算机硬盘上开辟的一块磁盘空间，用来存放计算机中用户暂时不要的文件。计算机关机后回收站中的文件不丢失，回收站中的文件可以还原，可以一次清空。软盘和移动存储器上的文件删除，不会放到回收站中。 复制操作：复制Ctrl+C——粘贴Ctrl+V 移动操作：剪切Ctrl+X——粘贴Ctrl+V 连续文件的选择：按住Shift加鼠标单击 选择不连续的文件：Ctrl+鼠标单击 全部选定Ctrl+A ②、文件的查找： 通配符：* 代表任意的字符串？代表任意的一个字符 例如：查找文件扩展名为htt的文件需要在搜索对话框“全部或部分文件名”框中
第28卷第1期 中国材料进展v。1.28N。.1 2009年1月MATERIALS CHINA Jan.2009 半导体信息功能材料与器件的研究新进展 王占国 (中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室,北京100083 摘要:首先简要地介绍了作为现代信息社会基础的半导体材料和器件极其重要的地位,进而同顾了近年来半导体光电信息功能材料,包括半导体微电子、光电子材料,宽带隙半导体材料,自旋电子材料和有机光电子材料等的研究进展,最后对半导体信息功能材料的发展趋势做了评述。 关键词:半导体微电子;光电子材料;宽带隙半导体材料;自旋电子材料;有机光电子材料 中图法分类号:TN304:TB34文献标识码:A文章编号:1674—3962(2009Ol-0026一05 Recent Progress of Semiconductor Information Functional Materials WANG Zhanguo (Institute ofSemiconductors,Chinese Academy ofSciences,Beijing100083,China Abstract:The extreme importance of semiconductor materials and devices as a foundation of the modern informational society js briefly introduced first in this paper,Then the recent progress of semiconductor microelectronic and optoeleetron?iC materiMs including silicon,GaAs and InP crystals and itS mierostructures,wide band gap semiconductors materials, spintronic materisis and organic semiconductor optoelectronic
初中信息技术基础知识学习材料 信息技术基础知识包括了信息与信息技术的基本概念、计算机基础知识和基本操作、信息的数字化表示等内容。要求学生通过本章的学习，明确信息与信息处理、信息与数据、信息与计算机的关系，并能够从信息处理的角度认识计算机的结构，了解计算机的工作原理与工作特点，掌握计算机的系统构成，特别是微机的系统构成，以及信息存储容量的单位概念及各种单位之间的换算关系。 一、知能点睛 1．信息与信息技术 信息是事物存在的表达形式，指通过物质载体所表现出来的各种形式的数据中所包含的一切可传递和可交换的内容。信息与物质、能源一样，已成为人类生存和社会发展的基本资源。 信息技术的内容主要包括微电子技术、光电子技术、通信技术、计算机技术、多媒体技术和网络技术。其中，微电子技术、通信技术和计算机技术构成了信息技术的基础。 2．计算机与信息技术 信息技术所要解决的主要问题是对信息的处理。计算机正是人们进行信息处理的工具，是信息社会的信息处理机。 计算机具有高速的运算能力，计算结果精密准确，强大的存储能力，“逻辑判断”能力和工作自动化等五大特点。其应用包括：科学计算、数据处理(信息处理)、过程控制、计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助教学(CAl)、多
媒体技术、人工智能模拟等。 3.计算机的系统构成与工作原理 完整的计算机系统由硬件和软件两大部分组成。硬件是组成计算机系统的物理设备，软件则是计算机工作所需要的程序和有关文件。 计算机的硬件系统由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成，微型计算机的硬件系统同样也是由上述五大部分组成的。 在硬件设备具备的情况下，只有通过软件才能让计算机工作。根据软件的功能和用途，可以将计算机软件分为两大类：系统软件和应用软件。 4.信息的数字化表示 在计算机中，所有的信息都是采用二进制代码表示。 计算机存储信息容量的基本单位是字节(Byte，简写为B)，一个字节包含八位二进制码。如果要存放一个汉字的信息，则需要两个字节。除字节外，信息存储容量的单位还有千字节(KB)、兆字节(MB)和吉字节(CB)，它们之间的换算关系是： 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 5．计算机安全与道德法规 为了有效地保证计算机中存储的信息不遭破坏，防止系统运行过程中各种故障的发生，必须加强计算机系统的安全防护，有效地防治计算机病毒。计算机病毒(Vires)是人为制造的隐藏在计算机系统可存取信息资源中的、能自我复制和传播的程序，计算机病毒的隐蔽性、潜伏性、传染性和破坏性等特征与生物病毒相似。为了保证计算机系统不受病毒的攻击，最有效的办法是采取预防为主的方针，堵塞传播病毒的各种渠道。
新型功能材料发展趋势 功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。功能材料按使用性能分，可分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机敏（智能）材料。由于我们已把电子信息材料单独作为一类新材料领域，所以这里所指的新型功能材料是除电子信息材料以外的主要功能材料。 功能材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，功能材料约占 85 % 。随着信息社会的到来，特种功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。 鉴于功能材料的重要地位，世界各国均十分重视功能材料技术的研究。 1989年美国200多位科学家撰写了《90年代的材料科学与材料工程》报告，建议政府支持的6类材料中有5类属于功能材料。从1995年至2001年每两年更新一次的《美国国家关键技术》报告中，特种功能材料和制品技术占了很大的比例。2001年日本文部省科学技术政策研究所发布的第七次技术预测研究报告中列出了影响未来的100项重要课题,一半以上的课题为新材料或依赖于新材料发展的课题,而其中绝大部分均为功能材料。欧盟的第六框架计划和韩国的国家计划等
3.在未加偏置电压的条件下，由于截流子的扩散运动，p 区和n 区之间的pn 结附近会形成没有电子和空穴分布的耗尽区。在pn 结附近，由于没有电子和空穴，无法通过电子-空穴对的复合产生光辐射。加上正向偏置电压，驱动电流通过器件时，p 区空穴向n 区扩散，在pn 结附近形成电子和空穴同时存在的区域。电子和空穴在该区通过辐射复合，并辐射能量约为Eg 的光子，复合掉的电子和空穴由外电路产生的电流补充。 5要满足以下条件a 满足粒子数反转条件，即半导体材料的导带与价带的准费米能级之差不小于禁带宽度即B.满足阈值条件，半导体由于粒子数产生的增益需要能够补偿工作物质的吸收、散射造成的损耗，以及谐振腔两个反射面上的透射、衍射等原因产生的损耗。即 第二章课后习题 1、工作物质、谐振腔、泵浦源 2、粒子数反转分布 5a.激光介质选择b.泵浦方式选择c 、冷却方式选择d 、腔结构的选择e 、模式的选择f 、整体结构的选择 第三章课后习题 10.要求：对正向入射光的插入损耗值越小越好，对反向反射光的隔离度值越大越好。原理：这种光隔离器是由起偏器与检偏器以及旋转在它们之间的法拉第旋转器组成。起偏器将输入光起偏在一定方向，当偏振光通过法拉第旋转器后其偏振方向将被旋转45度。检偏器偏振方向正好与起偏器成45度，因而由法拉第旋转器出射的光很容易通过它。当反射光回到隔离器时，首先经过起偏器的光是偏振方向与之一至的部分，随后这些这些光的偏振方向又被法拉第旋转器旋转45度，而且与入射光偏振方向的旋转在同一方向上，因而经过法拉第旋转器后的光其偏振方向与起偏器成90度，这样，反射光就被起偏器所隔离，而不能返回到入射光一端。 15.优点：A 、采用光纤耦合方向，其耦合效率高；纤芯走私小，使其易于达到高功率密度，这使得激光器具有低的阈值和高的转换效率。B 、可采用单模工作方式，输出光束质量高、线宽窄。C 、可具有高的比表面，因而散热好，只需简单风冷即可连续工作。D 、具有较多的可调参数，从而可获得宽的调谐范围和多种波长的选择。E 、光纤柔性好，从而使光辉器使用方便、灵巧。 由作为光增益介质的掺杂光纤、光学谐振腔、抽运光源及将抽运光耦合输入的光纤耦合器等组成。 原理:当泵浦激光束通过光纤中的稀土离子时，稀土离子吸收泵浦光，使稀土原子的电子激励到较高激发态能级，从而实现粒子数反转。反转后的粒子以辐射跃迁形式从高能级转移到基态。 g v c E F F 211ln 21R R L g g i th
竭诚为您提供优质文档/双击可除 信息系统经验材料 篇一：(定稿)信息化经验交流材料 围绕中心完善功能推进新农保信息系统规范化建设 -----巴东县新农保信息化建设经验交流材料 为加快建立健全覆盖城乡居民的社会养老保障体系，着力保障和改善民生，巴东县新农保信息化建设始终围绕“为民服务”的指导思想，按照“公正、便民、高效”的基本要求，坚持高起点规划，高标准配臵，高效率运行，高质量服务，整合人、机、系统资源，充分发挥管理信息系统在新农保经办工作中的支撑作用，不断完善服务功能，提升系统运行效能，以信息系统的规范化建设促进新农保工作扎实有序地向前推进。 一、推进新农保信息化建设的主要经验和做法 （一）明确要求，统一规划，稳步推进信息化建设 新农保信息化建设是推进新农保业务工作不断规范、完善的重要举措。根据信息数据“完整、正确、统一、及时”的特点和“数据向上集中，服务向下延伸”的指导思想，巴
东县作为国家第二批试点县，在省、州、县各级领导和部门的大力支持下，初步建成了县—乡（镇）两级网络经办服务平台，实现了“五有”目标，即有场子（办公场所）、有机子（电脑、复印件、打印机、应用软件等办公设备）、有位子（设立乡镇人社服务中心）、有银子（工作经费）、有人员（经办服务工作人员），基本满足了新农保经办服务要求。 县级核心平台严格按照“征收、支付、稽查”三分开，“经办、审核、发放“三分离的原则，严格按省经办规程的要求进行 业务经办，强化了系统内部控制。管理信息系统具备业务经办、公共服务、基金监管和决策支持功能。同时，县农保局信息中心组织举办了各乡镇业务经办员的业务培训班，通过现场讲解示范、个人上机模拟操作、实践考核评价、信息反馈校正等环节，进一步让乡镇业务经办员明确了要求，锻炼了业务能力，提升了经办服务水平，促进了管理信息系统的科学运用。 （二）严格规程，细化职能，充分发挥网络系统作用 通过使用统一的业务管理软件，全县新农保经办流程进一步趋于规范，实现了村级办理、乡镇受理、县级处理、省级管理的新农保运行管理体系，为新农保业务规范化、制度化打下了坚实基础。参保人员基础数据、缴费人员数据、基金征缴数据、个人账户数据、待遇审核数据、基金支付数据、
智慧树知到《材料工程基础》章节题答案 第1章单元测试 1、高炉炼铁时，炉渣具有重要作用。下面哪项不属于炉渣的作用? 答案：添加合金元素 2、常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、( ) 答案：铝 3、为什么铝的电解在冰晶石的熔盐中进行? 答案：降低电解温度 4、冰铜的主要成分是( ) 答案：FeS和Cu2S 5、( )是炼钢的最主要反应 答案：脱碳 第2章单元测试 1、通过高压雾化介质，如气体或水强烈冲击液流或通过离心力使之破碎、冷却凝固来实现的粉末的方法称为( ) 答案：雾化法 2、粉末颗粒越小，流动性越好，颗粒越容易成形。 答案：错 3、国际标准筛制的单位“目数”是筛网上( )长度内的网孔数 答案：1英寸
4、粉体细化到纳米粉时会表现出一些异常的功能，主要是由于粉体的总表面积增加所导致的结果。 答案：对 5、雾化法制粉增大合金的成分偏析，枝晶间距增加。 答案：错 第3章单元测试 1、高分子材料之所以具备高强度、高弹性、高粘度、结构多样性等特点，是由( )结构所衍生出来的。 答案：长链 2、高分子聚合时，用物理或化学方法产生活性中心，并且一个个向下传递的连续反应称为( ) 答案：连锁反应 3、悬浮聚合的主要缺点是( ) 答案：产品附有少量分散剂残留物 4、聚合物聚合反应按反应机理分为加聚和缩聚反应。 答案：错 5、工业上悬浮聚合对于悬浮分散剂一般的要求是( ) 答案：聚合后都可以清洗掉 第4章单元测试 1、将液态金属或半液态金属浇入模型内，在高压和高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固获得铸件的方法是( ) 答案：压力铸造
2、铸铁的充型能力好于铸钢。 答案：对 3、在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注而获得铸件的一种成形工艺方法是( ) 答案：熔模铸造 4、下列不属于铸造缺陷的是( ) 答案：收缩 5、熔融合金的液态收缩和凝固收缩表现为液体体积减小，是应力形成的主要原因。 答案：错 第5章单元测试 1、冷变形过程中，材料易产生( ) 答案：加工硬化 2、轧辊的纵轴线相互平行，轧制时轧件运动方向、延伸方向与轧辊的纵轴线垂直，这种轧制方法为( ) 答案：纵轧 3、挤压变形时，( ) 答案：金属在变形区处于三向压应力状态 4、缩尾是挤压工艺容易出现的缺陷，它出现在挤压过程的哪个阶段? 答案：终了挤压
1.根据信息材料的功能，可把信息材料主要分为信息收集材料,信息存储材料,信息处理材料,信息传递材料,信息显示材料2还有一类重要的信息材料是半导体激光器材料。 光信息的存储、处理、传递和显示并不是基于半导体激光材料在外场作用下发生某种物理或化学变化来实现，但这些功能都必须有半导体激光器产生的激光参与才得以实现。 3.半导体激光器是信息功能器件的核心器件和通用器件，半导体激光材料也是信息材料中重要的部分。 4.信息收集材料是指用于信息传感和探测的一类对外界信息敏感的材料。 在外界信息如力、热、光、磁、电、化学或生物信息的影响下，这类材料的物理或化学性质(主要是电学性质)会发生相应变化，通过测量这些变化可方便精确地探测、接收和了解外界信息变化。 5.信息传感材料主要包括力敏传感材料、热敏传感材料、光敏传感材料、磁敏传感材料、气敏材料、湿敏材料、压敏材料、生物传感材料等。 6.力敏传感材料是指在外力作用下电学性质会发生明显变化的材料，主要分为金属应变电阻材料和半导体压阻材料两大类。金属应变电阻材料主要有康铜系合金、锰铜合金、镍铁铝铁合金、镍铬合金、铁铬铝合金等。半导体压阻材料主要是单晶硅。(半导体压阻材料便于力敏传感器件的微型化和集成化，在常温下有大量应用，逐步取代金属型应变计。金属应变电阻材料的电阻温度系数、温度灵敏度系数等都比半导体好，具有很高的延展性和抗拉强度，在耐高温、大应变、抗辐射等场合得到广泛使用。) 7.热敏传感材料是指对温度变化具有灵敏响应的材料,主要是电阻随温度显著变化的半导体热敏电阻陶瓷。根据电阻温度系数的正负，可分为正温度系数(BaTiO3、V2O5为基的热敏陶瓷)和负温度系数(过渡金属氧化物为基的热敏陶瓷)热敏材料两类。 8.光敏传感材料在光照下会因各种效应产生光生载流子，用于制作光敏电阻、光敏三极管、光电耦合器和光电探测器。最常用的光学敏感材料是锗、硅和II-VI族、IV-VI族中的一些半导体化合物等，如CdS、CdSe和PbS等半导体化合物，9.磁敏电阻材料是指具有磁性各向异性效应的磁敏材料。这类材料在磁化方向平行电流方向时，阻值最大；在磁化方向垂直于电流方向时，阻值较小。改变磁化方向与电流方向夹角，即可改变磁敏电阻材料的阻值。强磁性簿膜磁敏电阻材料主要是NiCo和NiFe合金薄膜，可制备磁敏二极管或三极管，灵敏度高、温度特性好，可用于磁场测量。 10.巨磁阻效应是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象(巨磁阻效应读出磁头，磁头存储密度迅速提高到3Gb/in2，磁盘记录从4Gb提升到600Gb或更高) 11.气敏材料是对气体敏感，电阻值会随外界气体种类和浓度变化的材料，如SnO2、ZnO、Fe2O3、ZrO2、TiO2和WO2等n 型或p型金属氧化物半导体。气敏材料用于制作气敏传感器，吸附气体后载流子数量变化将导致表面电阻率变化，进而对气体的种类和浓度进行探测。 12.湿敏材料是指电阻值随环境湿度增加而显著增大或降低的一些材料。陶瓷湿敏材料主要有MgCr2O3系、ZnCr2O3系和MnWO4、NiWO4等。高分子湿敏材料是指吸湿后电阻率或介电常数会发生变化的高分子电解质膜，如吸湿性树脂、硝化纤维系高分子膜。 13.信息存储材料是指用来制作各种信息存储器的一些能够记录和存储信息的材料。 在外加物理场（如电场、磁场、光照等）的影响下，信息存储材料发生物理或化学变化，实现对信息的存储。 14.磁记录材料 磁记录材料可方便地进行数据的存储和读取工作。磁性存贮器具有容量大、成本低等优点； 磁记录装置可将记录下来的信号进行放大或缩小，使科研中的数据处理更为方便灵活；磁卡可用于存取款、图书保存以及乘坐交通工具的票证等，方便人们生活。 15.颗粒涂布型磁记录介质是将磁粉、非磁性胶粘剂和少量添加剂等形成的均匀磁性浆料，涂布于聚酯薄膜上制成。 磁粉包括γ-Fe2O3、BaO-Fe2O3、金属粉等。 16.金属磁粉特点是具有较高的磁感应强度和矫顽力。纯铁磁化强度达1700emu/cm3，可在较薄的磁层内得到较大的读出信号；小针状铁粒子可提供较高矫顽力，使磁记录介质承受较大的外场作用。金属磁粉缺点是稳定性差，易氧化或发生其它反应，常用表面钝化或合金化等办法控制表面氧化，但降低粒子的磁化强度 17.钡铁氧体来源丰富，成本低，有较高的矫顽力和磁能积，抗氧化能力强，是一种应用广泛的永磁材料。钡铁氧体矫顽力高达398kA/m，本不适于作磁记录介质，以下特点使其可成为理想高密度磁记录材料：六方形平板结构和垂直于平板
材料工程基础复习要点 第一章粉体工程基础 粉体：粉末质粒与质粒之间的间隙所构成的集合。 *粉末：最大线尺寸介于0.1～500μm的质粒。 *粒度与粒径：表征粉体质粒空间尺度的物理量。 粉体颗粒的粒度及粒径的表征方法： 1.网目值表示——（目数越大粒径越小）直接表征，如果粉末颗粒系统的粒径相等时 可用单一粒度表示。 2.投影径——用显微镜测试，对于非球形颗粒测量其投影图的投影径。 ①法莱特（Feret）径D F：与颗粒投影相切的两条平行线之间的距离 ②马丁（Martin）径D M：在一定方向上将颗粒投影面积分为两等份的直径 ③克伦贝恩（Krumbein）径D K：在一定方向上颗粒投影的最大尺度 ④投影面积相当径D H：与颗粒投影面积相等的圆的直径 ⑤投影周长相当径D C：与颗粒投影周长相等的圆的直径 3.轴径——被测颗粒外接立方体的长L、宽B、高T。 ①二轴径长L与宽B ②三轴径长L与宽B及高T 4.球当量径——把颗粒看做相当的球，并以其直径代表颗粒的有效径的表示方法。（容 易处理） *粉体的工艺特性：流动性、填充性、压缩性和成形性。 *粉体的基本物理特性： 1.粉体的能量——具备较同质的块状固体材料高得多的能量。 分体颗粒间的作用力——高表面能，固相颗粒之间容易聚集（分子间引力、颗粒间异性静电引力、固相侨联力、附着水分的毛细管力、磁性力、颗粒表面不平滑引起的机械咬合力）。 3.粉体颗粒的团聚。 第二章粉体加工与处理 粉体制备方法： 1.机械法——捣磨法、切磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法。 ①脆性大的材料：捣磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法 ②塑性较高材料：切磨法、涡旋磨法、气流喷射粉碎法 ③超细粉与纳米粉：气流喷射粉碎法、高能球磨法 2.物理化学法 ①物理法（雾化法、气化或蒸发-冷凝法）：只发生物理变化，不发生化学成分的 变化，适于各类材料粉末的制备 ②物理-化学法：用于制备的金属粉末纯度高，粉末的粒度较细 ③还原法：可直接利用矿物或利用冶金生产的废料及其他廉价物料作原料，制的 粉末的成本低 ④电解法：几乎可制备所有金属粉末、合金粉末，纯度高 3.化学合成法——指由离子、原子、分子通过化学反应成核和长大、聚集来获得微细 颗粒的方法
《光电子材料与器件》题库 选择题: 1. 如下图所示的两个原子轨道沿z轴方向接近时，形成的分子轨道类型为( A ) (A) *σ(B) σ(C) π(D) *π 2. 基于分子的对称性考虑，属于下列点群的分子中不可能具有偶极矩的为（C）（A）C n（B）C n v（C）C2h（D）C s 3. 随着温度的升高，光敏电阻的光谱特性曲线的变化规律为（B）。 （A）光谱响应的峰值将向长波方向移动 （B）光谱响应的峰值将向短波方向移动 （C）光生电流减弱 （D）光生电流增强 4. 利用某一CCD来读取图像信息时，图像积分后每个CCD像元积聚的信号在同一时刻先转移到遮光的并行读出CCD中，而后再转移输出。则该CCD的类型为（B ） （A）帧转移型CCD （B）线阵CCD （C）全帧转移型CCD （D）行间转移CCD 5. 对于白光LED器件，当LED基片发射蓝光时，其对应的荧光粉的发光颜色应该为（D） （A）绿光（B）紫光（C）红光（D）黄光 6. 在制造高效率太阳能电池所采取的技术和工艺中，下列不属于光学设计的为（C） （A）在电池表面铺上减反射膜; （B）表面制绒; （C）把金属电极镀到激光形成槽内; （D）增加电池的厚度以提高吸收 7. 电子在原子能级之间跃迁需满足光谱选择定则，下列有关跃迁允许的表述中，不正确的是（B ）： （A）总角量子数之差为1 （B）主量子数必须相同 （C）总自旋量子数不变
（D）内量子数之差不大于2 8. 物质吸收一定波长的光达到激发态之后，又跃迁回基态或低能态，发射出的荧光波长小于激发光波长，称为（B）。 （A）斯托克斯荧光（B）反斯托克斯荧光（C）共振荧光（D）热助线荧光9. 根据H2+分子轨道理论，决定H原子能否形成分子的主要因素为H原子轨道的（A ） （A）交换积分（B）库仑积分（C）重叠积分（D）置换积分 10. 下列轨道中，属于分子轨道的是（C） （A）非键轨道（B）s轨道（C）反键轨道（D）p 轨道 11. N2的化学性质非常稳定，其原因是由于分子中存在（D ） （A）强σ 键（B）两个π键（C）离域的π键（D）N N≡三键12. 测试得到某分子的光谱处于远红外范围，则该光谱反映的是分子的（B ）能级特性。 （A）振动（B）转动（C）电子运动（D）电声子耦合 13．下列的对称元素中，所对应的对称操作属于虚动作的是（C ） （A）C3 （B）E（C）σh（D）C6 14. 某晶体的特征对称元素为两个相互垂直的镜面，则其所处的晶系为（C）（A）四方晶系（B）立方晶系（C）正交晶系（D）单斜晶系 15. 砷化镓是III-V族化合物半导体，它的晶体结构是（D）。 （Ａ）NaCl 结构（B）纤锌矿结构（C）钙钛矿结构（D）闪锌矿结构16. 原子轨道经杂化形成分子轨道时，会发生等性杂化或非等性杂化。下列物质中化学键属于不等性杂化的是（B）。 （A）CH4（B）H2O （C）石墨烯（D）金刚石 17. 关于金属的特性，特鲁德模型不能成功解释的是（A ） （A）比热（B）欧姆定律（C）电子的弛豫时间（D）电子的平均自由程18. 下列有关半导体与绝缘体在能带上的说法中，正确的是（B ）。 （A）在绝缘体中，电子填满了所有的能带 （B）在0 K下，半导体中能带的填充情况与绝缘体是相同的 （C）半导体中禁带宽度比较大 （D）绝缘体的禁带宽度比较小 19. 在非本征半导体中，载流子（电子和空穴）的激发方式为（B）？ （A）电（B）热（C）磁（D）掺杂 20．在P型半导体材料中，杂质能级被称之为（C）。 （A）施主能级（B）深陷阱能级（C）受主能级（D）浅陷阱能级
5、电了计算机正向着巨型化、彳网络化等诸多方向发展。 信息技术学科复习材料（基础知识） 概述 1、信息、物质、能源是人类社会的三大基木资源。 2、现代信息技术是以微电子技术、计算机技术、现代通信技术为基础的信息处理技术。 3、第一台电了计算机的各知识点（1946年诞生于美国、ENIAC、18000个电了管、每秒5000 次运 算、电子管） 4、电了计算机的发展经历了四代：电子管时代、晶体管时代、集成电路时代、大规模和超 大规模集成电路时代。 第一单元信息与信息技术 迄今为止的电了计算机基木上是按照冯。诺依曼的“存储程序”的思想设计的。 1、用来描述各种事物的特征、变化及相互关系的数据所表达的内容就是信息。 注意：信息不是实体，必须通过载体来实现 信息主要特征：传载性、共享性、可处理性、时效性。 计算机是常见的信息处理工具，计算机处理信息的基础是信息的数字化。 2、计算机内部处理的信息都是用二进制形式表示的。 进制标识：B二进制 D十进制 H 3、二进制数 （1）计算机内部处理的信息都是用二进制形式表示，其基本单位是字节（Byte,简写B）, 一个字节由八个二进制位（bit,简称b）构成。 （2）二进制数与十进制数相互转换（整数部分）见教材p4-5 ?二进制转十进制 将每位二进制数和该数位的权（2的相应次藉）相乘再取和。 1011B=l *23+0*22+1*21+1 *2°= 11D ?十进制转二进制： “除以2取余数法”（余数逆序排列）。
低位 高位 x<=a or x>b and x<=c 把十进制数“2 9”转换为二进制。 2 |2 9 2 1 4 .................. 余数为1 2| 7 . ............ 余数为0 2| 3 .. ............ 余数为1 2 1 .............. 余数为1 0 .............. 余数为1 商为0,则转换结束。 29D=111O1B （3）二进制数的运算 ?算术运算 加、减、乘、除 运算规则逢二进一： 0+0=0 0+1 = 1 1+1=10 ?关系运算 比较二个数据是否相同，若不相同再区分大小 关系运算包括“大于”、“小于”、“等于”、“大于等于”、“小于等于”和“不等于” 六种。运算结果为一个逻辑值（1或（）） ?逻辑运算 对逻辑数据的操作称为逻辑运算 逻辑数据只有两种值:T （True 真）和F （False 假），或者相应地用“1”和“0” 三种基本逻辑运算： 逻辑与 AND （只有当两边条件同时成立时，结果为真） 逻辑或 OR （只要有一边条件成立，结果为其） 逻辑非 NOT （取反） 优先级为not>and>or 举例： rm e __ 1 a b c
材料科学基础第一章习题答案 1. (P80 3-3) Calculate the atomic radius in cm for the following: (a) BCC metal with a 0=0.3294nm and one atom per lattice point; and (b) FCC metal with a 0=4.0862? and one atom per lattice point. Solution: (a) In BCC structures, atoms touch along the body diagonal, which is 3a 0 in length. There are two atomic radii from the center atom and one atomic radius from each of the corner atoms on the body diagonal, so 340r a = 430a r ==0.14263nm=1.4263 810-?cm (b) In FCC structures, atoms touch along the face diagonal of the cube, which is
02a in length. There are four atomic radii along this length —two radii from the face-centered atom and one radius from each corner, so 240r a =, 420 a r ==1.44447 ?=1.44447810-?cm 2.(P80 3-4) determine the crystal structure for the following: (a) a metal with a0=4.9489?, r=1.75?, and one atom per lattice point; and (b) a metal with a0=0.42906nm, r=0.1858nm, and one atom per lattice point. Solution: We know the relationships between atomic radii and lattice parameters are 430 a r =
材料】功能材料发展趋势 功能材料发展趋势 功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。功能材料按使用性能分，可分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机敏（智能）材料。由于我们已把电子信息材料单独作为一类新材料领域，所以这里所指的新型功能材料是除电子信息材料以外的主要功能材料。 功能材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，功能材料约占85%。随着信息社会的到来，特种功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。 鉴于功能材料的重要地位，世界各国均十分重视功能材料技术的研究。1989年美国200多位科学家撰写了《90年代的材料科学与材料工程》报告，建议政府支持的6类材料中有5类属于功能材料。从1995年至2001年每两年更新一次的《美国国家关键技术》报告中，特种功能材料和制品技术占了很大的比例。2001年日本文部省科学技术政策研究所发布的第七次技术预测研究报告中列出了影响未来的100项重要课题,一半以上的课题为新材料或依赖于新材料发展的课题,而其中绝大部分均为功能材料。欧盟的第六框架计划和韩国的国家计划等在他们的最新科技发展计划中,都把功能材料技术列为关键技术之一加以重点支持。各国都非常强调功能材料对发展本国国民经济、保卫国家安全、增进人民健康和提高人民生活质量等方面的突出作用。 1、新型功能材料国外发展现状 当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等
说明:仅供参考. 试题结构和类型 1.简答题(简单回答)30× 2.5分 2.问答题(详细回答)2×8分 3.思考题(没有标准答案,与本课程相关度不高)例如:如何节约能源等. 张老师授课部分约占三分之一,苏老师授课部分约占三分之二. 复习范围[个人总结非官方] 张怀武部分 1.集成电路的发展展望 目标:提高集成度,提高可靠性,提高运行速度,降低功耗和成本 努力方向:降低线宽,增大晶片直径,提升设计技术 2.芯片制造的纵向加工,横向加工,工艺流程/步骤 横向加工:图形的产生和转移(又称为光刻,包括曝光,显影,刻蚀等) 纵向加工:薄膜的制备(制备途径包括:蒸发,溅射,氧化,CVD等) 掺杂(掺杂方法包括:热扩散,离子注入,中子嬗变等) 典型的双极集成电路工艺 衬底制备->一次氧化->隐埋层光刻->隐埋层扩散->外延淀积->热氧化->隔离光刻->隔离扩散->热氧化->基区光刻->基区扩散->再分布及氧化->发射区光刻->（背面掺金）->发射区扩散->再分布及氧化->接触孔光刻->铝淀积->反刻铝->铝合金->淀积钝化层->压焊块光刻->中测 3. “自旋”自旋效应(磁随机存储) 自旋电子学?基于电子自旋效应 自旋电子学是利用载流子（电子与电子空穴）自旋传导的电子学。以研究自旋极化输运特性及基于这些特性而设计,开发新电子器件为主要内容的学科.涉及自旋极化,自旋相关散射和隧穿,自旋积累和弛豫,
电荷自旋-轨道-晶格间相互作用等强关联和量子干涉效应. 计算机硬盘—自旋阀效应/MRAM芯片—自旋隧道效应/自旋晶体管—自旋输运效应 4.微波铁氧体器件的类型/种类 类型:小型化微波铁氧体器件(环行器,隔离器,移相器,开关),薄膜化微波铁氧体器件,LTCC微波铁氧体器件微波铁氧体器件的种类:环形器,隔离器,移相器,开关等. 结构分类:体形器件,微带器件,LTCC/LTCF,薄膜器件 5.LTCC的优点 高密度集成：器件尺寸更小;批量化制作：一致性及可靠性更高;器件工作频率更高、带宽更宽、信号传输速率更大;可内埋置与基板中;器件功能更为复杂、先进. 6.复合双性材料的优点 复合双性材料具有较高的介电常数和磁导率,同时具有电容和电感两种属性,在既需要电容又需要电感的LC滤波器设计中应用广泛,可以大大的减小器件的尺寸.但是该复合双性材料仅适用于低频情况,在高频下应用受到很大的限制.现在急需寻找中心频率较高,带宽较大的复合双性材料. 7.集成电子薄膜的概念 将具有电、磁、声、光、热的信息功能材料通过固态薄膜的形式与衬底（金属、氧化物、半导体、有机物）集成生长在一起的一种人工新材料. 8.薄膜应用 压控铁电薄膜的应用:可调微波器件(可变电容,介质移相器),相控阵雷达T/R组件,智能射频前端,可调匹配网络的相位延迟和调频元件. 超导薄膜的应用:射频(RF)和微波通讯用的高频电子学,极弱磁场探测用的超导量子干涉器件,以及用于高效输电和用电系统的超导电线等. BST红外薄膜的应用:敏感元芯片,红外探测器,气体传感器等. YIG薄膜的应用:磁光领域(磁光开关,隔离器等),微波器件(环形器,延迟线,滤波器),静磁表面滤波器,THz
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。大直径（6－8英寸）GaAs、InP单晶和片材规模生产、制备技术，GaAs、InP基为代表的Ⅲ－V族化合物半导体微结构材料、器件和集成芯片批量制造技术，硅基高效发光材料和硅基混合光电集成芯片材料与电路以及有机半导体光电子材料与器件的研发等为主要研发内容。 （3）第三代（高温宽带隙）半导体材料与器件：以氮化镓和碳化硅等为代表的第三代半导体材料，以其优异的物理和化学性能在国防、航空、航天、石油勘探、