科技的发展推动了信息传递方式的变化,通过对历史的研究可以发现信息科技的发展是半导体信息功能与材料的进步和创新,尤其是在当今社会,半导体光电信息时时刻刻都在影响着人们的生活,并且近几年光电信息功能材料的完善在各个行业得到了广泛运用,比如在储存信息的过程中消除了低级别限制,储存量达到了KT等级,并且为了更显限度发挥光电信息材料的优势和作用,光电信息材料生产商不断的优化功能和材料,这使得光电信息功能和材料得到了迅速的发展,有效推动了社会经济的发展并且提高了人们的生活质量。
一、 半导体光电信息和功能材料的总结
在当今信息时代的背景下人们的生活和工作离不开信息技术,然而信息技术材料作为信息技术研发的基础起到了绝对的作用,可以说信息技术的材料直接影响着信息技术的应用质量和效率。在信息技术研发的过程中利用特殊的材料和技术能够找到现代科学技术发展的规律和特点,比如一些学者对两字物理的研究后发现电子运动的规律,特别是原子外层的电子运动对新型材料的研发有着重要的作用。比如金属材料的应用可以追溯到千年之前,步入新社会以来金属材料也有了突破性的发展,比如不锈钢材料和特殊刚才等金属材料等等。然而钢材料仅在力学性能上可以发挥作用,想要推动信息技术的发展必须要研制出新的光电信息材料,这样才能为信息技术的发展奠定基础,在此背景下经过多年的研究和实验,半导体材料逐渐走进了人们的视野当中。从整体功能材料来分析,半导体材料占据着至关重要的位置,并且当今科学研究中对成熟的材料和功能性材料依赖性加强,因为功能性材料可以发挥其独特的功能,例如光纤材料可以实现信息的传递,通过激光技术传送信息,这样人们使用信息技术获取信息时就可以提高体验。但是光纤技术传送信息的速率较慢,遇到较大文件和信息传送时会延长传送的时间,因此为了满足当前人们信息传递的需求,很多电信企业重视对传送材料的研发投入,并且我国在政策上给予了相应的支持,半导体光电信息技术经过多年的研发和实验逐渐代替了光纤技术,并且半导体光电信息利用光电转换以及光储存的方式提高了信息储存与传送的速度,这使得网络信息传输速度加快,人们的生活质量提升信息获取的渠道更加广泛。
二、 电子材料和光学材料研究的意义
量子论的提出为人们研究电子在原子中的运动规律提供了引导和依据,并且解释了原子最外层的运动规律,并且近几年通过对原子的研究极大促进了有色合金以及不锈钢金属材料的发展和研究。另外,半导体材料的开发推动了信息技术的发展,推动了信息技术的普及,并且很多小型的电子原件和继承电路都和电子材料与光学研究有着密切的联系,提高了人们的生活质量。再加上最近半个世纪光纤技术的发展推动了技术的改革,光学材料研究也在此背景下取得了突出的发展成就,光学材料研究可以推动光纤技术的改革与发展,推动了信息技术的改革,这使得光线信息功能材料研究的范围扩大,多媒体和光纤通信技术逐渐的结合起来,极大的推动了网络技术的发展和改革,实现了信息交流和传播速度加快,改变了传统媒体信息传递与交流存在的限制。在当今信息时代背景下半导体光电信息研究提高了科学技术水平,这使得我国国际地位得到了提升,从大方面角度可以看出我国在国际地位得到提升,而在小方面可以看出人们的生活质量得到提升,所以发展半导体光电信息材料无论是科技发展、经济发展都发挥着重要的意义。
三、 半导体光电信息和功能材料研究取得的进展
最近几年虽然我国科学技术水平得到了迅速的发展,并且在多项领域位居世界领先水平,但是和发达国家相比我国半导体光电信息和功能材料的研究仍旧处在落后的阶段,比如在半导体光电信息和功能材料研究的过程中由于科技水平发展较慢受到阻碍,而半导体光电信息和功能材料的研究对科技水平要求较高,只有提高整体科技水平和科研能力才能有效的开展半导体光电信息的研究和功能材料的研发。另外,半导体光电信息和功能材料研发中专业人员缺乏,虽然我国加强了对半导体光电信息和功能材料相关专业人才的培训,但是缺乏国外先进的研发经验与教育经验,所以导致半导体光电信息和功能材料的专业人才缺少,无法推动我国半导体光电信息和功能材料的发展。最后是在相关的政策上缺乏完善的制度和监管,比如在研究半导体光电信息材料的过程中国家缺乏对研发过程的监督和引导,又或者是缺乏科学的研究规范等等,这就导致研发的过程中缺乏统一的标准,研发效率受到了限制。所以半导体光电信息和功能材料的研发应从多个角度给予支持,首先是在人才方面加强培训,再或者是给予相关的政策支持和引导,向发达国家学习经验等等,从而推动我国半导体光电信息发展和功能材料的研发。
四、 当前半导体光电信息应用的现状分析
(一) 半导体光电材料的应用分析
半导体是新型功能材料中的一种,该材料电学性能在绝缘体和导体间,而半导体在应用的过程中主要是为了实现电能想光能的转换,并且在转换的过程中通过半导体处理光电信号。最近几年半导体材料一直都是光电企业研究的重点,也是当前光电领域研究的方向,研究的目标是为了实现更高效的光转换,难点则是集中半导体量子物理和半导体异质结构的匹配上。硅材料在微电子材料的发展中发挥着重要的作用,通过硅微电子材料可以实现光能转化成电能,所以硅材料一般用于集成电路芯片制作,并且在当前高科产业和太阳能生产当中硅材料也得到了有效的运用。再加上近几年我国太阳能技术的发展,半导体行业取得了突破性成就。另外,归为电子材料是一种常用并且新型的能源材料,具有便于携带和轻量的特点,在集成电路中应用功能之后可以提高电路的质量。但是硅材料在使用中由于体积因素印象导致信息储存和传输存在局限性,并且在增加半导体硅材料尺寸的过程中出现了密度上升以及不均匀的现象,因此硅材料在半导体光电信息中的应用还需要不断的探索和优化。
除了硅材料之外超晶格材料和量子阱材料在通信领域的应用得到了迅速发展,量子晶材料研发是分子束外延技术和量子工程技术的整合,解决了传统半导体材料应用中存在的局限性,同时经过多年的发展量子级联激光器技术在光源制造方面、通信领域的应用都发挥了突出的作用,并且蕴含着较大的发展潜力。
光子带隙功能材料是结晶体材料中的一种,但是光子在特殊的功能晶体材料中运动存在周期性,并且运动轨迹按照函数进行。另外,光子带隙功能材料中的管子可以发生光子晶体反应,该晶体放映最终可以控制光色散。此外,光子带隙功能材料在制作计算机芯片时得到了有效的运用,因为使用光子带隙功能材料制作芯片可以提高计算机的运算速度和信息传输的速度。但是当前三维光子晶体研发速度较慢,在研发过程中可见光和近红外波三维光子晶体制作难度较高,因此研发速度缓慢,计算机芯片制作无法全部依赖和使用光子带隙工鞥材料。
(二) 纳米光电功能材料应用分析
纳米光电功能材料从字面意义来分析指的是材料之间以纳米为单位进行尺寸和间距的衡量,材料中的粒子尺寸一般在1mm到100mm之间的被称之为纳米材料。纳米级材料的半导体光电功能材料属于光电材料转化的一种,利用纳米级光电材料可以将光能转化成电能或者是化学能,所以纳米光电材料重要利用在以光为储存媒介的设备上,比如光传感器、光信号器等设备就蕴含着纳米光材料的应用。但是在实际使用的过程中由于纳米材料的石村较少,所以在使用的过程中纳米光材料还出现了一些新的特性,比如纳米材料的纯只能在1mm到100mm之间,而原子的尺寸大约在0.1mm之间,从表面分析纳米材料的尺寸在原子材料的范围之内,但是100mm的纳米材料又接近于微纳米,所以纳米材料的只存特征在宏观物体的尺寸特点与量子尺寸的特点之间。另外,纳米材料属于小尺寸功能材料,生产小尺寸纳米材料的主要原因是单位体积之内纳米材料粒子数量较多,但是其表面积较大、粒子直径较小,因此晶面之间的间距较小。而表面积大也是的纳米材料出现了表面特性,比如在量子领域方面纳米材料有量子隧道效应以及尺寸效应等等,同时在光、热和磁等方面都可以表现出其特性。
光折变功能材料指的是采用光电效应的原理,改变光在材料中的折射率,属于一种新型的功能性材料,该材料在光线照射到光折变功能材料的时候能够吸收量子,并且使材料中的电负荷发生移动和变化,而移动的电负荷会在材料商特定的空间内产生电场,光子则会在电场的下侧产生光电效应。所以光折变功能材料对环境的要求不高,并且只需要低功率就可以在室内完成光学信息运算,在信息处理和信息传送的过程中有着宽广的前景。另外,光折变材料在数据储存的过程中可以提高储存效率和速度,同时还可以放大光信号。并且通过光折变功能材料学者们也深入的了解了光电效应,为日后光电效应的应用和研发奠定了基础。
五、 光电信息功能材料常见的制作工艺分析
(一) 物理气相沉积
在半导体光电信息和功能材料的制备过程中,最常见的方法之一是气相沉积法,并且在使用该方法的过程中可以详细的划分为两种:物理沉积法和化学气相沉积法。而物理气相沉积法中有包括了磁控溅射的方法和电弧度法以及激光脉冲等技术,尽管这些技术在手法上有着较多的差异,但是在其原理上前两种制备工艺都是采用靶材料当作沉淀的材料,将这些材料经过高速运动让等离子体撞击靶材料产生溅射,将建设出的原粒子进行沉积形成较薄的膜。但是激光辅助脉冲趁机工艺就和前两种制备工艺存在差异,该制备工艺通过激光照射在靶材料的表面并且产生高温,从而使靶材料蒸发出原子后沉积在基片上方。以上所陈述的物理沉淀法可以制备出多种类型并且较高质量的半导体材料,并且经过多年的发展该制备方式较为成熟,为半导体光电信息的发展提供了支持。
(二) 等离子化学气相沉积
等离子化学气相沉积是通过等离子体让含有薄膜组成的气态物质产生化学反应,但是基板上沉积薄膜的这种方法非常适合半导体薄膜与化合物薄膜的组合,在业界被看作第二代薄膜技术。由于该技术通过反应气体放电制备薄膜,从根本上改变反应提的能量供应方式,从而有效的使用非平衡等离子的反应特征。再加上等离子体中电子原件温度可以达到一万度以上,所以等离子体中有足够的热量促使等离子中的分子激发和电离子分解,有效条反应活性,冷却之后可以获得纳米级的晶粒,这些晶粒的尺寸更加便于控制,因此等离子体化学气相沉积技术被广泛的应用到纳米向前符合模式的制作上。
结束语:
总而言之,我国半导体光电信息和功能材料的研究与发展仍处在基础时期,各方面的制度和管理仍旧需要不断完善,就像半导体光电信息材料的研究中,我国没有明确的提出相关措施,并且在技术方面缺乏专业人才。所以想要推动半导体光电信息和材料的研发需要不断的努力,相关部门应给予支持和帮助,无论是在经济上还是人才上都应加以重视,从而让更多的企业、学者投入到半导体光电信息和材料的研究中,推动我国半导体光电信息和功能材料的发展。
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作者简介:杨昕仪(1990.07-),女,汉,重庆人,研究生,工程师,研究方向:光电半导体方向