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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划光电子材料的种类及应用半导体材料的分类及应用能源、材料与信息被认为是当今正在兴起的新技术革命的三大支柱。材料方面,电子材料的进展尤其引人注目。以大规模和超大规模集成电路为核心的电脑的问世极大地推动了现代科学技术各个方面的发展,一个又一个划时代意义的半导体生产新工艺、新材料和新仪器不断涌现,并迅速变成生产力和生产工具,极大地推动了集成电路工业的高速发展。半导体数字集成电路、模拟集成电路、存储器、专用集成电路和微处理器,无论是在集成度和稳定可靠性的提高方面,还是在生产成本不断降低方面都上
2、了一个又一个新台阶,有力地促进了人类在生物工程、航空航天、工业、农业、商业、科技、教育、卫生等领域的全面发展,也大大地方便和丰富了人们的日常生活。半导体集成电路的发展水平,是衡量一个国家的经济实力和科技进步的主要标志之一,然而半导体材料又是集成电路发展的一个重要基石。“半体体材料”作为电子材料的代表,在生产实践的客观需求刺激下,科技工作者已经发现了数以千计的具有半导体特性的材料,并正在卓有成效在研究、开发和利用各种具有特殊性能的材料。1元素半导体周期表中有12种具有半导体性质的元素(见下表)。但其中S、P、As、Sb和I不稳定,易发挥;灰Sn在室温下转变为白Sn,已金属;B、C的熔点太高,不易
3、制成单晶;Te十分稀缺。这样只剩下Se、Ge和Si可供实用。半导体技术的早期(50年代以前)。表1具有半导体性质的元素周期AAAAABCSiPSGeAsSeSnSbTeISe曾广泛地用作光电池和整流器,晶体管发明后,Ge迅速地兴起,但很快又被性能更好的Si所取代。现在Se在非晶半导体器件领域还保留一席之地,Ge在若干种分立元件(低压、低频、中功率晶体管以及光电探测器等)中还被应用,而Si则一直是半导体工作的主导材料,这种情况预计到下个世纪初也不会改变。Si能成为主角的原因是:含量极其丰富(占地壳的27%),提纯与结晶方便;禁带宽度1.12eV,比Ge的0.66eV大,因而Si器件工作温度高;更
4、重要的是SiO2膜的纯化和掩蔽作用,纯化作用使器件的稳定性与可靠性大为提高,掩蔽作用使器件的制和实现了平面工艺,从而实现了大规模自动化的工业生产和集成化,使半导体分立器件和集成电路以其低廉的价格和卓越的性能迅速取代了电子管,微电子学取代了真空电子学,微电子工程成为当代产业中的一支生力军。据报导,1995年世界半导体器件销售额为1464亿美元,硅片销费量约为30.0亿平方英寸,1996年市场规模为1851亿美元,增长了26.4%,消费硅片则达33.46亿平方英寸。硅材料分为多晶硅,单晶硅和非晶硅。单晶硅分为直拉单晶硅(CZ)、区熔单晶硅(FZ)和外延单晶硅片(EPI)。其中,CZ单晶硅的特点是直
5、径大、机械强度高、电阻率低、氧含量较高,主要用于制造集成电路、晶体管、低电压小功率二极管、传感器和太阳能电池;FZ单晶硅的特点是电阻率高、补偿度小、少数载流子寿命长、NTD单晶硅电阻率均匀性好,主要用于电力电子器件(SR、SCR、GTO等)高反压晶体管和射线探测器;外延单晶硅片的特点是薄膜单晶、气相生产表面,主要用于各种类型晶体管,近年来为克服集成电路的软失效(Softerror)和锁存效应(Catchup),用于高速CMOS电路;浇铸多晶硅和淀积或溅射非晶硅,主要用于低成本太阳能电池。为提高计算机的贮存容量的速度以及不断地降低成本,要求其贮存器芯片尽量减少每个元件的面积并提高集成度,需要大面
6、积无缺陷的硅单晶片作保证。目前16兆的动态随机贮存器(DRAM)及0.5m工艺已实现大批量生产,64兆位的DRAM正在开发,预计XX年将生产出IG的DRAM。与此相应,硅材料制备技术已达到十分完美的程度。5英寸和6英寸的硅单晶片已占硅片生产总量的70%以上,1994年以后世界各国都在大力扩大8英寸片的生产能力,12英寸的单晶硅也已问世。另方面,高压大功率器件的发展,区熔硅单晶生产水平也有很大提高,4英寸和5英寸区熔硅单晶已可工业化生产,6英寸的也已研制成功,并投入生产。2化合物半导体及其固溶体人们在探索元素半导体以外的半导体材料的努力中,很自然地把目标转向化合物材料。50年代就开始了对化合物半
7、导体的研究,1952年WelkeV首先把化合物半导体作为新的重要半导体族,现在已经发现了许多种具在半导体性质的化合物,包括族与、族;族与、族;族与、族;族与、族;族与族;族与族的许多化合物。但这当中有实用价值或工艺上目前达到实用阶段的并不多,主要集中在及族化合物及其多元固溶体上。早期(上世纪末至二战前)曾广泛使用的天然矿石检波器(方铅矿、黄铁矿、闪锌矿)及Cu2O整流器是人们最早使用的化合物半导体,如今只有史料价值了。2.1族化合物及其固溶体半导体族合化物指周期表中A(B、Al、Ga、In)与VA(N、P、As、Sb)族元素构成的16种化合物,但B系及N系化合物由于制备困难、能源过宽以及自补偿
8、效应等原因,只BN及AIN有一些研究报导。Al系化合物一般不稳定、易潮解,只在三元系固溶体中作为一个组元而被使用。因此,研究得较多的是Ga、In与As、P和Sb的化合物,尤其是GaAs和InP。GaAs的能隙为1.43eV,因而有比Si更高的使用温度(可达400),其载流子电子的迁移率是Si的6倍,是制作高速器件的理想材料,此外其抗辐射能力也比Si强。因此在高速集成电路的领域已向硅提出了强有力的挑战。目前构成砷化镓基超高速集成电路(GaAsVHSIC)的主要器件是GaAsMESFET(金属半导体场效应晶体管)、HEMT(高电子迁移率晶体管)和HBT(异质结双极晶体管)。GaAsMESFET是1
9、974年研制成功的,在GaAsVHSIC中用得最多,也是最基本的有源器件。HEMT和HBT分别在1980年和1984年问世,它们都是采用MBE(分子束外延)或MOCVD(金属有机化学汽相淀积)技术制得的。GaAsVHSIC的发展借鉴了Si-IC的经验,例如CAD技术、全离子注入平面结构、干法刻蚀、难熔金属栅或替代式栅自对准工艺等。砷化镓集成电路的制作水平已达100mm的圆片和0.4m线宽,数字电路35万门的产品已投入市场。在固体微波器件领域,微波频率的低端(4GHz以下)Si双极晶体管是功率器件的主流,在4GHz以上,微波固态功率源则是以GaAsMESFET器件为主流产品,并且借用MBE、MO
10、CVD等高质量超薄层生长技术以及亚微米微细加工技术,HEMT及HBT等微波和毫米波新器件得到很大发展,基保GaAs、InP及AlGaAs等-族材料的优越性能得到了充分利用。而InP在许多方面呈现出比GaAs更好的特性,它的主要特性是:速度高、耐辐射,可进行光化学蚀刻,频率高,导热性好,击穿场强高。现业已证实,InP制造的晶体管与用其它任何材料制造的器件相比其速度快50%。InP是制造高频器件、结型场效应晶体管、抗核辐射器件以及光电集成电路最有希望的基础材料。由于电子战、雷达、通信和智能武器能军用要求,以及移动通信、卫星通信和汽车通信等商用要求,高频、高速、低噪、宽带大功率的小型可靠的半导体器件
11、和电路成为发达国家竞相发展的重点,微波毫米波单片集成电路(MIMIC)从80年代以来得到迅速的发展,现在MIMIC电路已将微波电路本身的集成、微波与数字电路的集成以及微电子与光电子的集成结合在一起(宏单元电路),MIMIC工艺已进入了3英寸0.1m的水平。半导体光电子器件包括半导体发光器件、光探测器件和光电子集新型光电子器件概述名称：姓名：学号：专业：日期：新型光电子器件概述新型光电子器件概述【摘要】本文主要论述了一些新型光电子器件及其发展方向【关键词】：新型光电子器件发展方向应用【前言】所谓光电子器件，广义上讲是指通过以光电互相转换为主要形式的光效应完成信息或能量转换的功能性器件，它是光电系
12、统及其应用的基础，它是光学和光电子学与其应用之间以及与其它学科之间联系的重要纽带，因此它对光学和光电子以及相关学科的发展起着关键性促进作用。光电子器件的种类有很多，本文重点论述了纳米光电子器件、光通信光电子器件、光显示用光电子器件等1、纳米光电子器件：紫外纳米激光器继微型激光器、微碟激光器、微环激光器、量子雪崩激光器问世之后，美国加利福尼亚伯克利大学的化学家杨佩东及其同事制作成室温纳米激光器。它在光激励下，发射线宽小于03nm，波长385nm的激光。这种氧化锌(ZnO)纳米激光器被认为时世界上最小的激光器，也是纳米技术的首批实际器件之一。由于能制作高密度纳米线阵列，所以ZnO纳米激光器能开发许
13、多今天的GaAs器件不可能涉及的应用领域。这种短波长纳米激光器可应用于光计算、信息存储和纳米分析领域。微型激光器XX年左右，蚀刻到半导体上线条的宽度将窄到100nm以下。在这些电路中穿行的将只有少数几个电子，因此增加一个或者减少一个电子都会造成很大差异，这就明确地把片制造商放到了量子世界中。量子阱激光器由直径小于20rim的一堆堆物质构成或者相当于60个硅原子排成一串的长度的量子点，可以控制非常小的电子群的运动而不与怪异的量子效应冲突。量子阱激光器是由两层其他材料夹着一层超薄的半导体材料制成的。处在中间的电子被圈在一个量子平原上，只能够在两堆空间中移动。这使得为产生激光而向这些电子注入能量变得
14、容易一些。其结果是，用较少的能量可以产生较多的激光。1.4量子点激光器科学家们希望用量子点方法代替量子线方法来获得更大的收获，但是研究人员已制成的量子点激光器却不尽人意。原因是多方面的，包括制造一些大小几乎完全相同的电子群有困难。大多数量子装置要在极低的温度条件下工作。甚至微小的热量也会使电子变得难以控制，并且陷入量子效应的困境。但是，最近已制成可在室温下工作的单电子晶体管。不过很多问题仍有待解决。因此，大多数科学家正在努力研制全新的方法，而不是试图仿照目前的计算机设计量子装置。专家预言，有朝一日数以十亿计的量子点可能会堆在平常传统的硅片上，这有望成为一台尖端的超级计算机。这一前景使得量子点激
15、光器成为最热门的研究开发课题。微碟激光器微碟激光器是贝尔实验室的RichartESlusber及其同事们开发出来的。运用先进的腐蚀工艺，刻出了直径只有几微米、厚度只有lOOnm的极薄的微碟。这些半导体碟的周围是空气，下面靠一个微小的底座支撑(类似于制造计算机芯片时使用的光刻技术)。由于半导体和空气的折射率相差很大，微碟内产生的光在此结构内发射，直到所产生的光波积累足够多的能量后，沿着它的边缘掠射出去，这种激光器工作效率很高、能量阈值很低，工作时只需大约100llA的电流。微控激光器时当代半导体研究领域的热点之一，半导体激光器的应用覆盖了整个光电子学领域。已成为当今光电子科学的核心技术。忧郁半导体激光器阵列在军事领域的重要作用，该类激光器阵列在工业、医疗、信息显示等领域具有广泛的应用前景，也可以用于军事上的跟踪、制导、武器模拟、点火引爆、雷达等诸多方面。长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室和中国科学院北京半导体研究所制成了InGaAsInGaAsP多量子阱碟状微控激光器。长春光机与物理所的科技人员在国内首次研制出直径分别为8IJm，45lJm和2um的光泵浦InGaAsInGaAsP微碟激光器，其中2llm直径的微碟激光器在77K温度下激射阙值功率为5lIW，是目前国际上报道的最好水平；他们还在国际上首
