高分求中国科技大学【半导体物理】 课件徐军PPT!100分!!!!!!!

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先给你一些关于古代的科技成就的吧!

一、天文学

1、中国古代的天象记录

2、中国古代在天体测量方面的成就

3、浑仪和简仪——中国古代测天仪器的成就

4、中国古代的历法成就

5、中国古代的宇宙理论

二、数学

1、十进位值制、筹算和珠算

2、出入相补原理

3、割圆术和圆周率

4、刘徽割圆术

5、中国剩余定理

6、高次方程数值解法和天元术

7、内插法和垛积术

8、中国古代的无穷小分割思想

三、物理学

1、中国古代的力学知识

2、中国古代的声学知识

3、指南针和中国古代的磁学知识

4、中国古代光学成就

5、四化学和化工

6、造纸术的发明和发展

7、火药和火药武器

8、驰名世界的中国瓷器

9、中国古代的油漆技术和漆器

10、古代炼丹术中的化学成就

五、地理学

1、中国古代对天气现象的观测和理论

2、中国古代的物候历和物候知识

3、中国古代的旅行考察事业

4、中国古代的水利工程和水文知识

5、马王堆出土的地图和裴秀制图六体

6、中国古代的矿物学和采矿技术

7、中国古代对海陆变迁的认识

8、中国古代的地震测报和防震抗震

六、生物学

1、中国现存的几部古代动植物志

2、中国古代的动植物分类

3、中国古代关于遗传育种的研究

4、中国古代认识和利用微生物的成就

七、农学

1、中国古代几部重要农书

2、精耕细作是中国农业技术的优良传统

3、历史悠久的中国园艺技术

4、茶

5、中国古代养蚕科学技术的发展和传播

6、中国古代畜牧兽医方面的成就

八、医药学

1、从两部古典的中医名著看中国医学的早期成就

2、中药学的突出成就

3、中国医学独特的针灸疗法

4、中国古代医学的突出成就之一——脉诊

5、中国古代的外科学成就

6、免疫法的先驱

7、世界第一部法医学专著

九、印刷术

印刷术的发明发展和外传

十、纺织

1、中国古代的纺车和织机

2、中国古代的丝绸和丝织技术

3、中国古代的葛、麻纺织

4、中国古代的染色技术

十一、冶金铸造

1、中国古代冶金技术的成就

2、炼钢技术

3、湿法冶金的起源——胆铜法

4、中国古代三大铸造技术

十二、机械

1、中国古代的农业机械

2、中国古代原动力的利用——人力的进一步发挥和自然力的有效利用

3、中国古代各种车辆、指南车和记里鼓车

4、水运仪象台

十三、建筑

1、雄伟的万里长城

2、中国古桥成就

3、世界历史名城——唐代的长安城

4、辉煌灿烂的故宫建筑

5、颐和园——中国古典园林建筑的珍贵遗产

6、中国古代高层砖石建筑——嵩岳寺塔和其他

7、世界上现存最高的古代木构建筑——山西应县木塔

十四、造船和航海

1、中国古代造船工程技术成就

2、中国古代航海技术上的成就

十五、军事技术

1、中国古代的兵器成就

2、中国古代战车、战船和城防技术成就

十六、少数民族的科技成就

1、蒙古族在我国古代科学上的贡献

2、藏族医学的成就

3、新疆古代少数民族在农业科学技术上的贡献

4、美丽精致的壮布和壮锦

5、彝族的火器——“葫芦飞雷”

这有新中国的:

1.形成了比较完整的科学研究与技术开发体系,整体科技发展水平位居发展中国家前列。2000年国内科学研究与试验发展(R&D)经费总支出为896亿元,占当年国内生产总值(GDP)的比重为1.0%,跃居发展中国家前列。在R&D经费总支出中,基础研究占5.2%;应用研究占17.0%;试验发展占77.8%。其中各类企业支出占国内 R&D经费总支出的60.3%,已经接近发达国家的水平,表明企业逐步成为我国R&D活动的主体。

目前,已建成国家级重点实验室217个(其中包括国防科技重点实验室60个)、国家工程中心 188个,认定国家级企业技术中心294个;国际权威检索机构收录的我国科技论文数44536篇,本国居民的专利授权量92101件,其中发明专利 3097件。2000年,高新技术产品出口额247亿美元;53个国家级高新技术开发区的技工贸总收入6774.8亿元,工业增加值1476.2亿元。

2.科技体制改革取得了突破性进展,国家确定的科技体制改革阶段性目标基本实现。科技工作的战略重点正在转向国民经济建设主战场,企业科技力量得到进一步加强,242个国家级技术开发类研究院所已基本完成转制工作,多数科研机构的运作直接面向市场需求,知识创新工程试点取得初步成效,高校管理体制改革基本完成,科技资源得到了优化配置;民营科技企业迅速崛起,技术市场发展迅猛;宏观科技管理体制逐步完善,适应社会主义市场经济的新型科技体制初步形成,国家创新体系的建设正在逐步展开。

3.基础科学研究领域取得成果。人类基因测序、纳米碳管和纳米新材料、寒武纪生命大爆发研究、微机电系统研究、南海大洋钻探等方面取得了重大成果。表面科学非线性科学、认知科学以及地球系统科学等新兴交叉学科得到迅速发展。中国大陆科学钻探工程、大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜等八项国家重大科学工程的建设,为我国的基础科学研究创造了良好条件。

4.高技术研究及产业化方面有所突破。载人航天技术、运载火箭及卫星技术等航天高技术取得了重大突破。两系法杂交水稻、基因工程药物、转基因动植物、重大疾病的相关基因测序和诊断治疗等技术的突破,使我国生物技术总体水平接近发达国家。高清晰度电视、"神威"计算机、大尺寸单晶硅材料、皮肤干细胞再生技术等重大成就的取得,使我国在相应领域跃入世界先进行列。国防科技的发展为增强国防实力奠定了坚实基础,促进了国防工业的技术进步。

5.工农业科技获得进展。农业科技方面,仅"九五"期间共培育出600多个新品种,单产增产10%左右。推广水稻旱育稀植和节水技术、ABT植物调节剂和小麦旱地全生育期地膜覆盖栽培等重大技术,有力地保障了我国粮食增产目标的实现。

工业科技取得了若干重大技术突破,提升了重点产业技术水平。数字程控交换机、氧煤强化炼铁技术、镍氢电池、非晶材料等的产业化方面获得一系列重大成果。结合三峡工程、国民经济信息化、集成电路、泰山核电站二期等一系列国家重大建设工程,通过引进、消化吸收与创新,攻克了一批关键技术,掌握了若干重大成套技术装备的设计和制造技术。计算机辅助设计(CAD)、计算机集成制造系统(CIMS)等一批重大共性技术的推广应用,大幅度提高了企业技术创新能力。创新药物、水资源利用和保护、小康住宅、夏商周断代工程等一批重大项目的实施,中国科技馆二期工程及一批科普设施的建设,为社会事业的发展做出了贡献。

我国科技发展的重大成就

(一) 背景材料

1.人类基因研究成就巨大

(1) 1999年12月1日,由英、美、日等国科学家组成的研究小组宣布已被译出首对人体染色体遗传密码,这是人类科学领域的又一重大突破。人类基因组计划是人类历史上与曼哈顿原子d工程及阿波罗登月计划齐名的人类三大科学工程之一,但其价值和对人类社会的影响将远远超过前两个计划。

(2) 2000年6月26日,人类有史以来第一个基因组草图终于绘制完成,我国科学家参与并高质量地完成了人类基因组工作草图绘制百分之一的测序任务表明中国科学家有能力起跻身国际科学前沿,并做出重要贡献。

(3) 2000年2月12日,参与人类基因组计划的六国科学家联合公布了人类基因组图谱及其分析结果,人类基因组的完成图将于今年绘制出。绘制出完整的人类基因组图谱,破译出人类全部遗传信息。这一计划的实施将为人类自身疾病的诊断和防治提供依旧,给医药产业带来不可估量的变化,将促进生命科学、信息科学及一批高新技术产业的发展。

2.航空航天技术发展迅速

(1) 2000年12月21日,我国自行研制的第二颗“北斗导航试验卫星”发射成功,它与2000年10月31日发射的第一颗“北斗导航试验卫星”一起构成了“北斗导航系统”。这标志着我国将拥有自主研制的第一代卫星导航定位系统,这个系统建成后,主要为公路交通、铁路运输、 海上作业等领域提供导航服务,对我国国民经济建设将起到积极的作用。

(2) 2001年1月10日,我国自行研制的“神舟二号”在中国酒泉卫星发射中心升空,并成功进入预定轨道。1月16日,“神舟二号”无人飞船准确返回并成功着陆。这是中国航天在新世纪的首次发射,也是我国载人航天工程的第二次飞行试验,它标志着我国向实现载人飞行迈出了重要的一步。

3.在纳米技术领域屡创佳绩

我国科学家在纳米科技研究方面,居于国际科技前沿。最近的一次,我国科学家在世界上首次直接发现纳米金属的“奇异”性能—超塑延展性,纳米铜在室温下竟可延伸50多倍而不折不绕,被誉为“本领域的一次突破,它第一次向人们展示了无空隙纳米材料是如何变形的”。从总体看,目前我国有关纳米论文总数排行世界第四,在纳米材料研究方面已在国际上占一席之地。

4.超级计算机智能化

2000年11月29日,我国独立研制的第一台具有人类外观特征、可以模拟人行走与基本 *** 作功能的类人型机器人,在长沙国防科技大学首次亮相。类人型机器人的问世,标志着我国机器人技术已跻身国际先进行列。

5.国家“863“计划15周年成就展览举行

2001年3月,国家在北京展览馆举办了“863”计划15周年成就展。“863”计划自1986年3月实施以来,共获国内外专利2000多项,发表论文47000多篇,累计创造新增产值560多亿元,产生间接经济效益2000多亿元。863计划重点支持的高技术领域的研究开发水平与世界先进水平的整体距离明显缩小,开始在世界高技术领域占有一席之地,60%以上的技术从无到有,如今已进入或接近国际先进水平,另有25%仍然落后于国际先进水平,但在原来的基础上也有很大进步。

(二) 与教材结合点分析

1. 从经济常识看:

(1) 科学技术是第一生产力。当今生产力的发展,科学技术起着决定性的作用;当今世界的竞争,说到底是科技与人才的竞争。

(2) 财政的巨大作用。经济发展靠科学,科学进步靠人才,人才培养靠教育。而这些事业单位的发展必须依靠财政的大力支持,背景材料中所列举的大量科技成果与财政的支持是分不开的。

(3) 当今国际经济的国际化,科技开发与应用的国际化是其中重要的表现。人类基因组草图从一开始就是个国际合作计划,由美国启动,英、日、法、德、中科学家先后加盟。

2. 从哲学常识看:

(1) 客观规律和人的主观能动性的关系。一系列科技成果的取得,一方面是由于科学家尊重了客观规律,另一方面是他们顽强拼搏、锐意进取、充分发挥主观能动性的结果。

(2) 事物都是一分为二的,我们应坚持两点论和两分法。如人类基因研究取得了突破性进展,这必将促进生命科学、信息科学及一批高新技术产业的发展,同时人们又面临着基因垄断、基因成果被过分用于追求商业利益等新问题。

(3) 认识深化发展的观点。人们应当在实践基础上不断深化、扩展认识,把认识向前推移。人类基因技术的研究过程和我国航天技术发展情况等事实,都是认识深化发展的必然结果。

3. 从政治常识看:

(1) 国际竞争的实质。当今世界竞争的实质是以经济和科技实力为基础的综合国力的较量。能否在科技发展上取得优势,增强以经济和科技为基础的综合国力,最终将决定本国在国际上的地位。

(2国家领导和组织社会主义现代化建设的职能和组织社会主义精神文明

建设的职能。国家大力发展高新技术并运用到经济建设中去,促进经

济的发展。

半导体的应用, 半导体有哪些常见的应用

半导体一般指矽晶体,它的导电性介于导体和绝缘体之间。

半导体是指导电能力介于金属和绝缘体之间的固体材料。按内部电子结构区分,半导体与绝缘体相似,它们所含的价电子数恰好能填满价带,并由禁带和上面的导带隔开。半导体与绝缘体的区别是禁带较窄,在2~3电子伏以下。

典型的半导体是以共价键结合为主的,比如晶体矽和锗。半导体靠导带中的电子或价带中的空穴导电。它的导电性一般通过掺入杂质原子取代原来的原子来控制。掺入的原子如果比原来的原子多一个价电子,则产生电子导电;如果掺入的杂质原子比原来的原子少一个价电子,则产生空穴导电。

半导体的应用十分广泛,主要是制成有特殊功能的元器件,如电晶体、积体电路、整流器、镭射器以及各种光电探测器件、微波器件等。

半导体的应用的问题

1楼2楼耸人听闻,哪有那么严重。在半导体材料投入使用以前二战都已经结束了,大量采用电子管的电器装置已经投入民用。众所周知的事实是前苏联半导体材料发展极度落后,无论米格-25歼击机还是联盟号宇宙飞船都还使用着电子管装置,直到九十年代以后俄罗斯才逐步跟上来。

对日常生活的影响,简单地说——

一切使用微控制器也就是所谓“电脑板”的电器都重归机械控制;

不会出现微型计算机,只有巨型机/大型机/小型机,即便有了个人电脑也要衣柜那么大个,耗电量惊人,绝对奢侈品,笔记本就更不用说了;

没有微机当然更没有游戏机了,玩魂斗罗超级玛丽警察抓小偷永远是幻想;

收音机最小也要新华词典那么大,注意:是辞典不是字典;

电视机仍然是阴极射线管的,因为根本生产不出液晶板,不过幸好还能看到彩电;

微波炉可能要洗碗柜那么大吧?因为电子管是很占体积的;

洗衣机是半自动型的,使用机械定时器——微波炉也是。

冰箱一定是外形大大,立升小小,噪音隆隆,前苏联就有那种玩意的实物;

照相机继续用胶卷的,什么数码DC/DV统统不存在;

摄像机会相当笨重,只能用录影带;

您好!这里是邮电局,打电话请用拨盘拨号,如需拨往外地请让我为您转接……呃,这位同志,程控交换机是什么东西?——某人工接线员;

不存在什么VCD、DVD,录影机/放像机也不太会普及——太大、太贵;

没有了微型计算机你会感觉到练得一笔好字的必要性;

飞机导d卫星飞船空间站照样满天飞,战舰航母潜艇坦克照样满世界溜达;

网际网路可能会有,但那将是各国官方、军方和科研机构御用的玩意,跟咱老百姓没啥关系;

……能想起来的差不多都写上了。

半导体的应用,最好说详细点。

试想过你的生活缺少了数字是什么概念吗?那将是一个混乱的世界,无论是你的手机号码、你的身份z号码、还是你家的门牌号,这些全部都是用数字表达的!电子游戏、电子邮件、数码音乐、数码照片、多媒体光碟、网路会议、远端教学、网上购物、电子银行和电子货币……几乎一切的东西都可以用0和1来表示。电脑和网际网路的出现让人们有了更大的想象和施展的空间,我们的生活就在这简单的“0”“1”之间变得丰富起来、灵活起来、愉悦起来,音像制品、手机、摄像机、数码相机、MP3、袖珍播放机、DVD播放机、PDA、多媒体、多功能游戏机、ISDN等新潮电子产品逐渐被人们所认识和接受,数字化被我们随身携带着,从而拥有了更加多变的视听新感受,音乐和感觉在数字化生活中静静流淌……

数字生活已成为资讯化时代的特征,它改变着人类生活的方方面面,在此背后,隐藏着新材料的巨大功勋,新材料是数字生活的“幕后英雄”。

计算机是数字生活中的重要装置,计算机的核心部件是中央处理器(CPU)和储存器(RAM),它们是以大规模积体电路为基础建造起来的,而这些积体电路都是由半导体材料做成的,Si片是第一代半导体材料,积体电路中采用的Si片必须要有大的直径、高的晶体完整性、高的几何精度和高的洁净度。为了使积体电路具有高效率、低能耗、高速度的效能,相继发展了GaAs、InP等第二代半导体单晶材料。SiC、GaN、ZnSe、金刚石等第三代宽禁带半导体材料、SiGe/Si、SOI(Silicon On Insulator)等新型矽基材料、超晶格量子阱材料可制作高温(300~500°C)、高频、高功率、抗辐射以及蓝绿光、紫外光的发光器件和探测器件,从而大幅度地提高原有矽积体电路的效能,是未来半导体材料的重要发展方向。

人机交换,常常需要将各种形式的资讯,如文字、资料、图形、影象和活动影象显示出来。静止资讯的显示手段最常用的如印表机、影印机、传真机和扫描器等,一般称为资讯的输出和输入装置。为提高解析度以及输入和输出的速度,需要发展高灵敏度和稳定的感光材料,例如镭射印表机和影印机上的感光鼓材料,目前使用的是无机的硒合金和有机的酞菁染料。显示活动影象资讯的主要部件是阴极射线管(CRT),广泛地应用在计算机终端显示器和平面电视上,CRT目前采用的电致发光材料,大都使用稀土掺杂(Tb3+、Sn3+、Eu3+等)和过渡元素掺杂(Mn2+)的硫化物(ZnS、CdS等)和氧化物(Y2O3、YAlO3)等无机材料。

为了减小CRT庞大的体积,资讯显示的趋势是高解析度、大显示容量、平板化、薄型化和大型化,为此主要采用了液晶显示技术(LCD)、场致发射显示技术(FED)、等离子体显示技术(PDP)和发光二极体显示技术(LED)等平板显示技术,广泛应用在高清晰度电视(HDTV)、电视电话、计算机(台式或可移动式)显示器、汽车用及个人数字化终端显示等应用目标上,CRT不再是一支独秀,而是形成与各种平板显示器百花争艳的局面。

在液晶显示技术中采用的液晶材料早已在手表、计算器、膝上型电脑、摄像机中得到应用,液晶材料较早使用的是苯基环己烷类、环己基环己烷类、吡啶类等向列相和手征相材料,后来发展了铁电型(FE)液晶,响应时间在微秒级,但铁电液晶的稳定性差,只能用分支法(side-chain)来改进。目前趋向开发反铁电液晶,因为它们的稳定性较高。

液晶显示材料在大萤幕显示中有一定的困难,目前作为大萤幕显示的主要候选物件为等离子体显示器(PDP)和发光二极体(LED)。PDP所用的荧光粉为掺稀土的钡铝氧化物。用类金刚石材料作冷阴极和稀土离子掺杂的氧化物作发光材料,推动场发射显示(FED)的发展。制作高亮度发光二极体的半导体材料主要为发红、橙、黄色的GaAs基和GaP基外延材料、发蓝光的GaN基和ZnSe基外延材料等。

由于因特网和多媒体技术的迅速发展,人类要处理、传输和储存超高资讯容量达太(兆兆)数字位(Tb,1012bits),超高速资讯流每秒达太位(Tb/s),可以说人类已经进入了太位资讯时代。现代的资讯储存方式多种多样,以计算机系统储存为例,储存方式分为随机记忆体储、线上外储存、离线外储存和离线储存。随机记忆体储器要求整合度高、资料存取速度快,因此一直以大规模整合的微电子技术为基础的半导体动态随机储存器(DRAM)为主,256兆位的随机动态储存器的电晶体超过2亿个。外储存大都采用磁记录方式,磁储存介质的主要形式为磁带、磁泡、软磁碟和硬磁碟。磁储存密度的提高主要依赖于磁介质材料的改进,相继采用了磁性氧化物(如g-Fe2O3、CrO2、金属磁粉等)、铁氧体系、超细磁性氧化物粉末、化学电镀钴镍合金或真空溅射蒸镀Co基合金连续磁性薄膜介质等材料,磁储存的资讯储存量从而有了很大的提高。固体(闪)储存器(flash memory)是不挥发可擦写的储存器,是基于半导体二极体的积体电路,比较紧凑和坚固,可以在记忆体与外存间插入使用。记录磁头铁芯材料一般用饱和磁感大的软磁材料,如80Ni-20Fe、Co-Zr-Nb、Fe-Ta-C、45Ni-55Fe、Fe-Ni-N、Fe-Si、Fe-Si-Ni、67Co-10Ni-23Fe等。近年来发展起来的巨磁阻(GMR)材料,在一定的磁场下电阻急剧减小,一般减小幅度比通常磁性金属与合金的磁电阻数值约高10余倍。GMR一般由自由层/导电层/钉扎层/反强磁性层构成,其中自由层可为Ni-Fe、Ni-Fe/Co、Co-Fe等强磁体材料,在其两端安置有Co-Cr-Pt等永磁体薄膜,导电层为数nm的铜薄膜,钉扎层为数nm的软磁Co合金,磁化固定层用5~40nm的Ni-O、Ni-Mn、Mn-In、Fe-Cr-Pt、Cr-Mn-Pt、Fe-Mn等反强磁体,并加Ru/Co层的积层自由结构。采用GMR效应的读出磁头,将磁碟记录密度一下子提高了近二十倍,因此巨磁阻效应的研究对发展磁储存有着非常重要的意义。

半导体的具体应用

最常见的:半导体收音机、掌上计算器、电脑内的主机板显示卡等硬体都要用道半导体、电视机里的部件也要用半导体晶片、手机内部的部件、汽车内也要用到的一些部件。目前大部分将用电器都要用到数字晶片,而不是模拟的(DSP),这些晶片说白了就是用半导体做成的。

半导体镭射器的应用

半导体二极体镭射器在镭射通讯、光储存、光陀螺、镭射列印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用

还可以作为固体镭射器的泵浦源,安防领域照明光源,现在应用的领域非常广了

半导体的三个广泛应用:

一、在无线电收音机(Radio)及电视机(Television)中,作为“讯号放大器/整流器”用。

二、近来发展太阳能(Solar Power),也用在光电池(Solar Cell)中。

三、半导体可以用来测量温度,测温范围可以达到生产、生活、医疗卫生、科研教学等应用的70%的领域,有较高的准确度和稳定性,解析度可达0.1℃,甚至达到0.01℃也不是不可能,线性度0.2%,测温范围-100~+300℃,是价效比极高的一种测温元件。

参考百度百科,仅供参考!

半导体在生活中的应用

试想过你的生活缺少了数字是什么概念吗?那将是一个混乱的世界,无论是你的手机号码、你的身份z号码、还是你家的门牌号,这些全部都是用数字表达的!电子游戏、电子邮件、数码音乐、数码照片、多媒体光碟、网路会议、远端教学、网上购物、电子银行和电子货币……几乎一切的东西都可以用0和1来表示。电脑和网际网路的出现让人们有了更大的想象和施展的空间,我们的生活就在这简单的“0”“1”之间变得丰富起来、灵活起来、愉悦起来,音像制品、手机、摄像机、数码相机、MP3、袖珍播放机、DVD播放机、PDA、多媒体、多功能游戏机、ISDN等新潮电子产品逐渐被人们所认识和接受,数字化被我们随身携带着,从而拥有了更加多变的视听新感受,音乐和感觉在数字化生活中静静流淌……

数字生活已成为资讯化时代的特征,它改变着人类生活的方方面面,在此背后,隐藏着新材料的巨大功勋,新材料是数字生活的“幕后英雄”。

计算机是数字生活中的重要装置,计算机的核心部件是中央处理器(CPU)和储存器(RAM),它们是以大规模积体电路为基础建造起来的,而这些积体电路都是由半导体材料做成的,Si片是第一代半导体材料,积体电路中采用的Si片必须要有大的直径、高的晶体完整性、高的几何精度和高的洁净度。为了使积体电路具有高效率、低能耗、高速度的效能,相继发展了GaAs、InP等第二代半导体单晶材料。SiC、GaN、ZnSe、金刚石等第三代宽禁带半导体材料、SiGe/Si、SOI(Silicon On Insulator)等新型矽基材料、超晶格量子阱材料可制作高温(300~500°C)、高频、高功率、抗辐射以及蓝绿光、紫外光的发光器件和探测器件,从而大幅度地提高原有矽积体电路的效能,是未来半导体材料的重要发展方向。

人机交换,常常需要将各种形式的资讯,如文字、资料、图形、影象和活动影象显示出来。静止资讯的显示手段最常用的如印表机、影印机、传真机和扫描器等,一般称为资讯的输出和输入装置。为提高解析度以及输入和输出的速度,需要发展高灵敏度和稳定的感光材料,例如镭射印表机和影印机上的感光鼓材料,目前使用的是无机的硒合金和有机的酞菁染料。显示活动影象资讯的主要部件是阴极射线管(CRT),广泛地应用在计算机终端显示器和平面电视上,CRT目前采用的电致发光材料,大都使用稀土掺杂(Tb3+、Sn3+、Eu3+等)和过渡元素掺杂(Mn2+)的硫化物(ZnS、CdS等)和氧化物(Y2O3、YAlO3)等无机材料。

为了减小CRT庞大的体积,资讯显示的趋势是高解析度、大显示容量、平板化、薄型化和大型化,为此主要采用了液晶显示技术(LCD)、场致发射显示技术(FED)、等离子体显示技术(PDP)和发光二极体显示技术(LED)等平板显示技术,广泛应用在高清晰度电视(HDTV)、电视电话、计算机(台式或可移动式)显示器、汽车用及个人数字化终端显示等应用目标上,CRT不再是一支独秀,而是形成与各种平板显示器百花争艳的局面。

在液晶显示技术中采用的液晶材料早已在手表、计算器、膝上型电脑、摄像机中得到应用,液晶材料较早使用的是苯基环己烷类、环己基环己烷类、吡啶类等向列相和手征相材料,后来发展了铁电型(FE)液晶,响应时间在微秒级,但铁电液晶的稳定性差,只能用分支法(side-chain)来改进。目前趋向开发反铁电液晶,因为它们的稳定性较高。

液晶显示材料在大萤幕显示中有一定的困难,目前作为大萤幕显示的主要候选物件为等离子体显示器(PDP)和发光二极体(LED)。PDP所用的荧光粉为掺稀土的钡铝氧化物。用类金刚石材料作冷阴极和稀土离子掺杂的氧化物作发光材料,推动场发射显示(FED)的发展。制作高亮度发光二极体的半导体材料主要为发红、橙、黄色的GaAs基和GaP基外延材料、发蓝光的GaN基和ZnSe基外延材料等。

由于因特网和多媒体技术的迅速发展,人类要处理、传输和储存超高资讯容量达太(兆兆)数字位(Tb,1012bits),超高速资讯流每秒达太位(Tb/s),可以说人类已经进入了太位资讯时代。现代的资讯储存方式多种多样,以计算机系统储存为例,储存方式分为随机记忆体储、线上外储存、离线外储存和离线储存。随机记忆体储器要求整合度高、资料存取速度快,因此一直以大规模整合的微电子技术为基础的半导体动态随机储存器(DRAM)为主,256兆位的随机动态储存器的电晶体超过2亿个。外储存大都采用磁记录方式,磁储存介质的主要形式为磁带、磁泡、软磁碟和硬磁碟。磁储存密度的提高主要依赖于磁介质材料的改进,相继采用了磁性氧化物(如g-Fe2O3、CrO2、金属磁粉等)、铁氧体系、超细磁性氧化物粉末、化学电镀钴镍合金或真空溅射蒸镀Co基合金连续磁性薄膜介质等材料,磁储存的资讯储存量从而有了很大的提高。固体(闪)储存器(flash memory)是不挥发可擦写的储存器,是基于半导体二极体的积体电路,比较紧凑和坚固,可以在记忆体与外存间插入使用。记录磁头铁芯材料一般用饱和磁感大的软磁材料,如80Ni-20Fe、Co-Zr-Nb、Fe-Ta-C、45Ni-55Fe、Fe-Ni-N、Fe-Si、Fe-Si-Ni、67Co-10Ni-23Fe等。近年来发展起来的巨磁阻(GMR)材料,在一定的磁场下电阻急剧减小,一般减小幅度比通常磁性金属与合金的磁电阻数值约高10余倍。GMR一般由自由层/导电层/钉扎层/反强磁性层构成,其中自由层可为Ni-Fe、Ni-Fe/Co、Co-Fe等强磁体材料,在其两端安置有Co-Cr-Pt等永磁体薄膜,导电层为数nm的铜薄膜,钉扎层为数nm的软磁Co合金,磁化固定层用5~40nm的Ni-O、Ni-Mn、Mn-In、Fe-Cr-Pt、Cr-Mn-Pt、Fe-Mn等反强磁体,并加Ru/Co层的积层自由结构。采用GMR效应的读出磁头,将磁碟记录密度一下子提高了近二十倍,因此巨磁阻效应的研究对发展磁储存有着非常重要的意义。

声视领域内镭射唱片和镭射唱机的兴起,得益于光储存技术的巨大发展,光碟存贮是通过调制镭射束以光点的形式把资讯编码记录在光学圆盘镀膜介质中。与磁储存技术相比,光碟储存技术具有储存容量大、储存寿命长;非接触式读/写和擦,光头不会磨损或划伤盘面,因此光碟系统可靠,可以自由更换;经多次读写载噪比(CNR)不降低。光碟储存技术经过CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disk)发展到将来的高密度DVD(HD-DVD)、超高密度DVD(SHD-DVD)过程中,储存介质材料是关键,一次写入的光碟材料以烧蚀型(Tc合金薄膜,Se-Tc非晶薄膜等)和相变型(Te-Ge-Sb非晶薄膜、AgInTeSb系薄膜、掺杂的ZnO薄膜、推拉型偶氮染料、亚酞菁染料)为主,可擦重写光碟材料以磁光型(GdCo、TeFe非晶薄膜、BiMnSiAl薄膜、稀土掺杂的石榴石系YIG、Co-Pt多层薄膜)为主。光碟储存的密度取决于镭射管的波长,DVD盘使用的InGaAlP红色镭射管(波长650nm)时,直径12cm的盘每面储存为4.7千兆位元组(GB),而使用ZnSe(波长515nm)可达12GB,将来采用GaN镭射管(波长410nm),储存密度可达18GB。要读写光盘里的资讯,必须采用高功率半导体镭射器,所用的镭射二极体采用化合物半导体GaAs、GaN等材料。

镭射器除了在光碟储存应用之外,在光通讯中的作用也是众所周知的。由于有了低阈值、低功耗、长寿命及快响应的半导体镭射器,使光纤通讯成为现实。光通讯就是由电讯号通过半导体镭射器变为光讯号,而后通过光导纤维作长距离传输,最后再由光讯号变为电讯号为人接收。光纤所传输的光讯号是由镭射器发出的,常用的为半导体镭射器,所用材料为GaAs、GaAlAs、GaInAsP、InGaAlP、GaSb等。在接受端所用的光探测器也为半导体材料。缺少光导纤维,光通讯也只能是“纸上谈兵”。低损耗的光学纤维是光纤通讯的关键材料,目前所用的光学纤维感测材料主要有低损耗石英玻璃、氟化物玻璃和Ga2S3为基础的硫化物玻璃和塑料光纤等,1公斤石英为主的光纤可代替成吨的铜铝电缆。光纤通讯的出现是资讯传输的一场革命,资讯容量大、重量轻、占用空间小、抗电磁干扰、串话少、保密性强,是光纤通讯的优点。光纤通讯的高速发展为现代资讯高速公路的建设和开通起到了至关重要的作用。

除了有线传播外,资讯的传播还采用无线的方式。在无线传播中最引人注目的发展是行动电话。行动电话的使用者愈多,所使用的频率愈高,现在正向千兆周的频率过渡,电话机的微波发射与接收亦是靠半导体电晶体来实现,其中部分Si电晶体正在被GaAs电晶体所取代。在手机中广泛采用的高频声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)及体声波BAW(Bulk Surface Acoustic Wave)器件中的压电材料为a-SiO2、LiNbO3、LiTaO3、Li2B4O7、KNbO3、La3Ga5SiO14等压电晶体及ZnO/Al2O3和SiO2/ZnO/DLC/Si等高声速薄膜材料,采用的微波介质陶瓷材料则集中在BaO-TiO2体系、BaO-Ln2O3-TiO2(Ln=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd)体系、复合钙钛矿A(B1/3B¢2/3)O3体系(A=Ba,Sr;B=Mg,Zn,Co,Ni,Mn;B¢=Nb,Ta)和铅基复合钙钛矿体系等材料上。

随着智慧化仪器仪表对高精度热敏器件需求的日益扩大,以及手持电话、掌上电脑PDA、膝上型电脑和其它行动式资讯及通讯装置的迅速普及,进一步带动了温度感测器和热敏电阻的大量需求,负温度系数(NTC)热敏电阻是由Co、Mn、Ni、Cu、Fe、Al等金属氧化物混合烧结而成,其阻值随温度的升高呈指数型下降,阻值-温度系数一般在百分之几,这一卓越的灵敏度使其能够探测极小的温度变化。正温度系数(PTC)热敏电阻一般都是由BaTiO3材料新增少量的稀土元素经高温烧结的敏感陶瓷制成的,这种材料在温度上升到居里温度点时,其阻值会以指数形式陡然增加,通常阻值-温度变化率在20~40%之间。前者大量使用在镍镉、镍氢及锂电池的快速充电、液晶显示器(LCD)影象对比度调节、蜂窝式电话和移动通讯系统中大量采用使用的温度补偿型晶体振荡器等中,来进行温度补偿,以保证器件效能稳定;此外还在计算机中的微电机、照相机镜头聚焦电机、印表机的列印头、软盘的伺服控制器和袖珍播放机的驱动器等中,发现它的身影。后者可以用于过流保护、发热器、彩电和监视器的消磁、袖珍压缩机电机的启动延迟、防止膝上型电脑常效应管(FET)的热击穿等。

为了保证资讯执行的通畅,还有许多材料在默默地作著贡献,例如,用于制作绿色电池的材料有:镍氢电池的正、负极材料用MH合金和Ni(OH)2材料、锂离子电池的正、负极用LiCoO2、LiMn2O4和MCMB碳材料等电极材料;行动电话、PC机以及诸如数码相机、MD播放机/录音机、DVD装置和游戏机等数字音/视讯装置等中钽电容器所用材料;现代永磁材料Fe14Nd2B在制造永磁电极、磁性轴承、耳机及微波装置等方面有十分重要的用途;印刷电路板(PCB)及超薄高、低介电损耗的新型覆铜板(CCL)用材料;环氧模塑料、氧化铝和氮化铝陶瓷是半导体和积体电路晶片的封装材料;积体电路用关键结构与工艺辅助材料(高纯试剂、特种气体、塑封料、引线框架材料等),不一而足,这些在浩瀚的材料世界里星光灿烂的新材料,正在数字生活里发挥着不可或缺的作用。

随着科技的发展,大规模积体电路将迎来深亚微米(0.1mm)矽微电子技术时代,小于0.1mm的线条就属于奈米范畴,它的线宽就已与电子的德布罗意数相近,电子在器件内部的输运散射也将呈现量子化特性,因而器件的设计将面临一系列来自器件工作原理和工艺技术的棘手问题,导致常说的矽微电子技术的“极限”。由于光子的速度比电子速度快得多,光的频率比无线电的频率高得多,为提高传输速度和载波密度,资讯的载体由电子到光子是必然趋势。目前已经发展了许多种镭射晶体和光电子材料,如Nd:YAG、Nd:YLF、Ho:YAG、Er:YAG、Ho:Cr:Tm:YAG、Er:YAG、Ho:Cr:Tm:YLF、Ti:Al2O3、YVO4、Nd:YVO4、Ti:Al2O3、KDP、KTP、BBO、BGO、LBO、LiNbO3、K(Ta,Nb)O3、Fe:KnBO3、BaTiO3、LAP等,所有这些材料将为以光通讯、光储存、光电显示为主的光电子技术产业作出贡献。随着资讯材料由电子材料、微电子材料、光电子材料向光子材料发展,将会出现单电子储存器、奈米晶片、量子计算机、全光数字计算机、超导电脑、化学电脑、生物电脑和神经电脑等奈米电脑,将会极大地影响着人类的数字生活。

本世纪以来,以数字化通讯(Digital Communication)、数字化交换(Digital Switching)、数字化处理(Digital Processing)技术为主的数字化生活(Digital Life)正在向我们招手,一步步地向我们走来——清晨,MP3音箱播放出悦耳的晨曲,催我们按时起床;上班途中,开启随身携带的膝上型电脑,进行新一天的工作安排;上班以后,通过网际网路召开网路会议、开展远端教学和实时办公;在下班之前,我们远端启动家里的空调和溼度调节器,保证家中室温适宜;下班途中,开启手机,悠然自在观看精彩的影视节目;进家门前,我们接收网上订购的货物;回到家中,和有线电视台进行互动,观看和下载喜欢的影视节目和歌曲,制作多媒体,也可进入社群网际网路,上网浏览新闻了解天气……这一切看上去是不是很奇妙?似乎遥不可及。其实它正在和将要发生在我们身边,随着新一代家用电脑和网际网路的出现,如此美好数字生活将成为现实。当享受数字生活的同时,饮水思源,请不要忘记为此作出巨大贡献的功臣——绚丽多彩的新材料世界!


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