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1、XJTU教授教授 信息功能材料信息功能材料985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报2 2 材料与人类文明材料与人类文明思考题：思考题： 1） 以最新款手机为例，讨论以最新款手机为例，讨论该电子设备所包括的信息材料该电子设备所包括的信息材料类型及各自的研究发展方向？类型及各自的研究发展方向？ 2）以半导体技术发展为例讨）以半导体技术发展为例讨论信息材料发展方向？论信息材料发展方向？材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报3 3 材料与人类文
2、明材料与人类文明课间作业：课间作业：写写5 5种你认为种你认为不常见不常见的信息材料的信息材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报4 4 材料与人类文明材料与人类文明2.1 2.1 引言及材料分类引言及材料分类能源材料能源材料金属材料金属材料无机非金属材料无机非金属材料光电材料光电材料有机高分子材料有机高分子材料智能材料智能材料生物材料生物材料生态环境材料生态环境材料复合材料复合材料单晶单晶多晶多晶非晶非晶准晶准晶液晶液晶建筑材料建筑
3、材料航空航天材料航空航天材料结构材料结构材料功能材料功能材料信息材料信息材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报5 5 材料与人类文明材料与人类文明传感器件传感器件半导体芯片半导体芯片半导体技术半导体技术液晶材料液晶材料光学材料光学材料金属材料金属材料磁性材料磁性材料移动通讯移动通讯数码拍照数码拍照拍照功能拍照功能显示功能显示功能金属外壳金属外壳信号接受信号接受对话功能对话功能电子线路电子线路照片存储照片存储功能材料功能材料介电材料介
4、电材料2.1 2.1 引言及材料分类引言及材料分类材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报6 6 材料与人类文明材料与人类文明材料可分为材料可分为单晶、多晶、非晶、准晶和液晶单晶、多晶、非晶、准晶和液晶 材料则可分为材料则可分为无机材料与有机材料无机材料与有机材料。 材料可分为材料可分为结构材料和功能材料结构材料和功能材料。 按状态分，按状态分，从化学的角度，从化学的角度，从应用来看，从应用来看，根据材料的用途，根据材料的用途，材料可分为
5、材料可分为信息材料、能源材料、生物材料、信息材料、能源材料、生物材料、建筑材料、航空航天材料建筑材料、航空航天材料等。等。但就大的类别可以分为但就大的类别可以分为金属材料、无机非金属材料、高分子金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料材料和复合材料四大类。四大类。2.1 2.1 引言及材料分类引言及材料分类材料可分为材料可分为0D, 1D, 2D, 3D, 即即纳米颗粒纳米颗粒, 纳米线，纳米片，块体纳米材料纳米线，纳米片，块体纳米材料。 按照产物的维数，按照产物的维数，材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥
6、)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报7 7 材料与人类文明材料与人类文明2.1 2.1 信息与信息材料信息与信息材料活字印刷术火星探测器信息既非物质也非能量，却是信息既非物质也非能量，却是构成世界的要素构成世界的要素。信息已经成为一种宝贵的资源信息已经成为一种宝贵的资源。现现代代信信息息技技术术对对各各种种信信息息的的收收集集、存存储储、处处理理、传传递递和和显显示示是是通通过过各各种种信信息息功功能能器器件件来来实实现现的的，而而信信息功能器件又是以各种信息材料为主构成的。息功能器件又是以各种信息材料为主构成的。材料与人类文材料与人类文材料与人类文
7、材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报8 8 材料与人类文明材料与人类文明2.1 2.1 信息与信息材料信息与信息材料 信息材料产品信息材料产品 信息时代信息时代信信息息材材料料就就是是指指与与现现代代信信息息技技术术相相关关、用用于于信信息息的的收集、存储、处理、传递和显示收集、存储、处理、传递和显示的材料。的材料。材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件
8、件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报9 9 材料与人类文明材料与人类文明根据信息材料的功能，根据信息材料的功能，可把信息材料主要分为：可把信息材料主要分为：信息信息收集收集材料材料信息信息存储存储材料材料信息信息处理处理材料材料信息信息传递传递材料材料信息信息显示显示材料材料 信息收集传感器信息收集传感器 信息存储器信息存储器 信息处理芯片信息处理芯片 信息传递与发射信息传递与发射 信息显示器信息显示器2.1 2.1 信息材料分类信息材料分类材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课
9、课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报1010 材料与人类文明材料与人类文明人人体体本本身身就就是是集集收收集集、存存储储、处处理理、传传递递和和显显示示信信息息功功能能之之大成的一个大成的一个信息系统信息系统。眼睛眼睛具有具有视觉视觉功能；功能；耳朵耳朵具有具有听觉听觉功能；功能；鼻子鼻子具有具有嗅觉嗅觉功能；功能；舌头舌头具有具有味觉味觉功能；功能；皮肤皮肤具有具有触觉触觉功能；功能；各种神经细胞各种神经细胞将得到信息传递给大脑；将得到信息传递给大脑；大大脑脑可可以以分分析析、判判断断、处处理理、存存储储信信息息，通通过过神神经经网网络络向向四四肢肢传递信息、发布命令传递信息、
10、发布命令；肌肉、四肢肌肉、四肢根据大脑指令对感知信息迅速做出反应。根据大脑指令对感知信息迅速做出反应。 收集信息收集信息传送信息传送信息存储和处理信息存储和处理信息显示显示信息信息信息收集材料信息收集材料信息存储材料信息存储材料 信息处理材料信息处理材料 信息传递材料信息传递材料信息显示材料信息显示材料 2.1 2.1 信息材料分类信息材料分类材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报1111 材料与人类文明材料与人类文明信息材料分类信息材
11、料分类信息收集材料信息收集材料信息存储材料信息存储材料 信息处理材料信息处理材料 信息传递材料信息传递材料信息显示材料信息显示材料 材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报1212 材料与人类文明材料与人类文明信息材料分类信息材料分类信息收集材料信息收集材料信息存储材料信息存储材料 信息处理材料信息处理材料 信息传递材料信息传递材料信息显示材料信息显示材料 材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方
12、信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报1313 材料与人类文明材料与人类文明信信息息收收集集材材料料是是指指用用于于信信息息传传感感和和探探测测的的一一类类对对外外界信息敏感界信息敏感的材料。的材料。在在外外界界信信息息如如力力、热热、光光、磁磁、电电、化化学学或或生生物物信信息息的的影影响响下下，这这类类材材料料的的物物理理或或化化学学性性质质( (主主要要是是电电学学性性质质) )会会发发生生相相应应变变化化，通通过过测测量量这这些些变变化化可可方方便便精确地探测、接收和了解外界信息变化。精确地探测、接收和了解外
13、界信息变化。信信息息传传感感材材料料主主要要包包括括力力敏敏传传感感材材料料、热热敏敏传传感感材材料料、光光敏敏传传感感材材料料、磁磁敏敏传传感感材材料料、气气敏敏材材料料、湿湿敏材料、压敏材料、生物传感材料等敏材料、压敏材料、生物传感材料等。2.2 2.2 信息收集材料信息收集材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报1414 材料与人类文明材料与人类文明力力敏敏传传感感材材料料是是指指在在外外力力作作用用下下电电学学性性质质会会发发
14、生生明明显显变变化化的的材材料料，主主要要分分为为金金属属应应变变电电阻阻材材料料和和半半导导体体压压阻阻材材料料两大类。两大类。金金属属应应变变电电阻阻材材料料主主要要有有康康铜铜系系合合金金、锰锰铜铜合合金金、镍镍铁铁铝铁合金、镍铬合金、铁铬铝合金铝铁合金、镍铬合金、铁铬铝合金等。等。半导体压阻材料主要是半导体压阻材料主要是单晶硅单晶硅。金属应变电阻材金属应变电阻材料料- -康铜合金康铜合金半导体压阻材料半导体压阻材料- -单晶硅片单晶硅片2.2 2.2 信息收集材料信息收集材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉
15、祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报1515 材料与人类文明材料与人类文明半半导导体体压压阻阻材材料料便便于于力力敏敏传传感感器器件件的的微微型型化化和和集集成成化化，在在常常温温下下有有大大量量应应用用，逐逐步步取代金属型应变计。取代金属型应变计。金金属属应应变变电电阻阻材材料料的的电电阻阻温温度度系系数数、温温度度灵灵敏敏度度系系数数等等都都比比半半导导体体好好，具具有有很很高高的的延延展展性性和和抗抗拉拉强强度度，在在耐耐高高温温、大大应应变变、抗抗辐辐射射等等场场合合得到广泛使用。得到广泛使用。力敏传感器力敏传感器2.2 2.2 信息收
16、集材料信息收集材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报1616 材料与人类文明材料与人类文明热热敏敏传传感感材材料料是是指指对对温温度度变变化化具具有有灵灵敏敏响响应应的的材材料料,主主要是电阻随温度显著变化的半导体热敏电阻陶瓷。要是电阻随温度显著变化的半导体热敏电阻陶瓷。根根据据电电阻阻温温度度系系数数的的正正负负，可可分分为为正正温温度度系系数数(BaTiO3、V2O5为为基基的的热热敏敏陶陶瓷瓷)和和负负温温度度系系数数(过过渡
17、渡金金属氧化物为基的热敏陶瓷属氧化物为基的热敏陶瓷)热敏材料两类。热敏材料两类。热敏热敏PTCPTC传感器传感器 热敏热敏NTCNTC传感器传感器 2.2 2.2 信息收集材料信息收集材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报1717 材料与人类文明材料与人类文明光光敏敏传传感感材材料料在在光光照照下下会会因因各各种种效效应应产产生生光光生生载载流流子子，用用于于制作光敏电阻、光敏三极管、光电耦合器和光电探测器。制作光敏电阻、光敏三极管
18、、光电耦合器和光电探测器。最最常常用用的的光光学学敏敏感感材材料料是是锗锗、硅硅和和II-VI族族、IV-VI族族中中的的一一些半导体化合物等些半导体化合物等，如，如CdS、CdSe和和PbS等半导体化合物。等半导体化合物。光敏二极管光敏二极管 光敏三极管光敏三极管 光电耦合器光电耦合器 2.2 2.2 信息收集材料信息收集材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报1818 材料与人类文明材料与人类文明磁磁敏敏电电阻阻材材料料是是指指具
19、具有有磁磁性性各各向向异异性性效应的磁敏材料。效应的磁敏材料。这这类类材材料料在在磁磁化化方方向向平平行行电电流流方方向向时时，阻阻值值最最大大；在在磁磁化化方方向向垂垂直直于于电电流流方方向向时时，阻阻值值较较小小。改改变变磁磁化化方方向向与与电电流流方方向向夹夹角角，即即可可改改变变磁磁敏敏电电阻阻材材料料的阻值。的阻值。强强磁磁性性簿簿膜膜磁磁敏敏电电阻阻材材料料主主要要是是NiCo和和NiFe合合金金薄薄膜膜，可可制制备备磁磁敏敏二二极极管管或或三三极极管管，灵灵敏敏度度高高、温温度度特特性性好好，可用于磁场测量。可用于磁场测量。薄膜磁敏电阻薄膜磁敏电阻 2.2 2.2 信息收集材料信
20、息收集材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报1919 材料与人类文明材料与人类文明巨磁阻效应巨磁阻效应是指是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无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外磁场作用时存在巨大变化的现象.法国科学家阿尔贝和德国科学家彼得分别独立发现巨磁阻效法国科学家阿尔贝和德国科学家彼得分别独立发现巨磁阻效应，共同获得应，共同获得2007年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。开发的小型大容量硬
21、盘已得到广泛应用。开发的小型大容量硬盘已得到广泛应用。2007年诺贝尔物理学奖获得者阿尔贝年诺贝尔物理学奖获得者阿尔贝(右右)和彼得和彼得(左左)2.2 2.2 信息收集材料信息收集材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报2020 材料与人类文明材料与人类文明传统磁头的磁致电阻变化仅为传统磁头的磁致电阻变化仅为1-2之间，之间，读取数据要求读取数据要求一定强度的磁场，且磁道密度不能太大一定强度的磁场，且磁道密度不能太大，硬盘最大容量只
22、，硬盘最大容量只能达到能达到20Mb/in2。1994年，年，IBM公司研制成功巨磁阻效应读出磁头，磁头存公司研制成功巨磁阻效应读出磁头，磁头存储密度迅速提高到储密度迅速提高到3Gb/in2，磁盘记录从，磁盘记录从4Gb提升到提升到600Gb或或更高。更高。 硬盘读写磁头工作原理硬盘读写磁头工作原理2.2 2.2 信息收集材料信息收集材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报2121 材料与人类文明材料与人类文明采用采用Spin-val
23、ve材料研制的新一代硬盘读出磁头存储密度已提材料研制的新一代硬盘读出磁头存储密度已提高到高到560Gb/in2；随着低电阻高信号的；随着低电阻高信号的TMR材料获得，磁头存材料获得，磁头存储密度达到储密度达到1000Gb/in2。 2007年，全球最大硬盘厂商希捷科技宣布，第四代年，全球最大硬盘厂商希捷科技宣布，第四代DB35系列系列硬盘已达到硬盘已达到1TB容量容量。巨磁阻技术已成为全世界所有电脑、数码相机、移动存储介巨磁阻技术已成为全世界所有电脑、数码相机、移动存储介质的标准技术。质的标准技术。 MP4MP52.2 2.2 信息收集材料信息收集材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与
24、人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报2222 材料与人类文明材料与人类文明气气敏敏材材料料是是对对气气体体敏敏感感，电电阻阻值值会会随随外外界界气气体体种种类类和和浓浓度度变变化化的的材材料料，如如SnO2、ZnO、Fe2O3、ZrO2、TiO2和和WO2等等n型或型或p型金属氧化物半导体型金属氧化物半导体。气气敏敏材材料料用用于于制制作作气气敏敏传传感感器器，吸吸附附气气体体后后载载流流子子数数量量变变化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。将导致表面电阻
25、率变化，进而对气体的种类和浓度进行探测。SnO2气敏传感器气敏传感器 矿用矿用SnO2瓦斯检测器瓦斯检测器2.2 2.2 信息收集材料信息收集材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报2323 材料与人类文明材料与人类文明湿敏材料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。些材料。陶瓷湿敏材料主要有陶瓷湿敏材料主要有MgCr2O3系、系、ZnCr2O3系和系和MnWO4、NiW
26、O4等等。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高分子电解质膜，如吸湿性树脂、硝化纤维系高分子膜，如吸湿性树脂、硝化纤维系高分子膜。湿敏电阻器件湿敏电阻器件 2.2 2.2 信息收集材料信息收集材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报2424 材料与人类文明材料与人类文明信息材料分类信息材料分类信息收集材料信息收集材料信息存储材料信息存储材料 信息处理材料
27、信息处理材料 信息传递材料信息传递材料信息显示材料信息显示材料 材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报2525 材料与人类文明材料与人类文明信信息息存存储储材材料料是是指指用用来来制制作作各各种种信信息息存存储储器器的的一一些些能能够够记录和存储信息记录和存储信息的材料。的材料。在在外外加加物物理理场场（如如电电场场、磁磁场场、光光照照等等）的的影影响响下下，信信息存储材料发生物理或化学变化，实现对信息的存储。息存储材料发生物理或化学变
28、化，实现对信息的存储。主要介绍主要介绍磁记录材料磁记录材料和和光存储材料光存储材料。磁记录材料磁记录材料 光存储材料光存储材料 2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报2626 材料与人类文明材料与人类文明磁记录材料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；磁性存贮器具有容量大、成本低等优点；磁磁记记录录装装置
29、置可可将将记记录录下下来来的的信信号号进进行行放放大大或或缩缩小小，使使科科研研中的数据处理更为方便灵活；中的数据处理更为方便灵活；磁磁卡卡可可用用于于存存取取款款、图图书书保保存存以以及及乘乘坐坐交交通通工工具具的的票票证证等等，方便人们生活。方便人们生活。磁卡磁卡 录像带录像带 2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报2727 材料与人类文明材料与人类文明颗粒涂布型磁记录介质颗粒涂布型磁记录介质
30、颗颗粒粒涂涂布布型型磁磁记记录录介介质质是是将将磁磁粉粉、非非磁磁性性胶胶粘粘剂剂和和少少量量添添加加剂剂等等形形成成的的均均匀匀磁磁性性浆浆料料，涂涂布布于于聚聚酯酯薄薄膜膜上制成。上制成。磁粉包括磁粉包括-Fe2O3、BaO-Fe2O3、金属粉、金属粉等。等。颗粒涂布型磁记录介质颗粒涂布型磁记录介质录像带录像带 2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报2828 材料与人类文明材料与人类文明金属磁
31、粉金属磁粉金属磁粉特点是金属磁粉特点是具有较高的磁感应强度和矫顽力具有较高的磁感应强度和矫顽力。纯纯铁铁磁磁化化强强度度达达1700emu/cm3，可可在在较较薄薄的的磁磁层层内内得得到到较较大大的的读读出出信信号号；小小针针状状铁铁粒粒子子可可提提供供较较高高矫矫顽顽力力，使使磁磁记记录录介介质承受较大的外场作用。质承受较大的外场作用。金金属属磁磁粉粉缺缺点点是是稳稳定定性性差差，易易氧氧化化或或发发生生其其它它反反应应，常常用用表表面面钝钝化化或或合合金金化化等等办办法法控控制制表表面面氧氧化化，但但降降低低粒粒子子的的磁磁化化强强度。度。工业纯工业纯Fe粉粉 小粒径小粒径Fe粉微观形貌：
32、针状和球状粉微观形貌：针状和球状 2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报2929 材料与人类文明材料与人类文明钡铁氧体磁粉钡铁氧体磁粉钡钡铁铁氧氧体体来来源源丰丰富富，成成本本低低，有有较较高高的的矫矫顽顽力力和和磁磁能能积积，抗抗氧氧化化能能力力强强，是是一一种种应应用广泛的永磁材料。用广泛的永磁材料。钡钡铁铁氧氧体体矫矫顽顽力力高高达达398kA/m，本本不不适适于于作作磁磁记记录录介介质质，
33、以以下下特特点点使使其其可可成成为为理理想想高密度磁记录材料：高密度磁记录材料：六六方方形形平平板板结结构构和和垂垂直直于于平平板板的的易易磁磁化化轴轴使它适合作使它适合作垂直记录垂直记录介质；介质；用用Co2+和和Ti2+离离子子取取代代部部分分Fe2+，适适当当降降低低其矫顽力；其矫顽力；可制备出直径很小的粒子。可制备出直径很小的粒子。钡铁氧体器件钡铁氧体器件 2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项
34、目汇报3030 材料与人类文明材料与人类文明垂直记录垂直记录1英寸磁英寸磁盘，容量为盘，容量为10G垂直记录硬盘垂直记录硬盘垂直记录硬盘工作原理垂直记录硬盘工作原理2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报3131 材料与人类文明材料与人类文明高记录密度连续膜介质高记录密度连续膜介质为为在在减减薄薄磁磁层层的的同同时时仍仍得得到到足足够够高高的的输输出出电电压压，须须采采用连续薄膜型介质用连续薄膜型介
35、质。连续型磁性薄膜与涂布型非连续磁性介质性能比较连续型磁性薄膜与涂布型非连续磁性介质性能比较介质特性介质特性磁粉涂布型介质磁粉涂布型介质连续膜介质连续膜介质矫顽力矫顽力/(A/m)660900剩磁感应强度剩磁感应强度/T0.1250.65磁层厚度磁层厚度/m5.00.1矩形比矩形比0.80.90.75MHz时射频输出时射频输出/dB0-14.5MHz时射频输出时射频输出/dB0-172.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立
36、项项目汇报拟立项项目汇报3232 材料与人类文明材料与人类文明连续膜介质的磁性能、信噪比优于颗粒涂布介质连续膜介质的磁性能、信噪比优于颗粒涂布介质。颗颗粒粒涂涂布布型型介介质质磁磁粉粉间间存存在在胶胶粘粘剂剂，间间隔隔较较远远，静静磁磁耦耦合合较较弱弱，磁磁滞滞回回线线矩矩形形度度较较差差，剩剩磁磁亦亦低低。连连续续膜膜介介质质无无须须采采用用粘粘合合剂剂等等非非磁磁性性物物质质，晶晶粒粒间间的的磁磁性性耦耦合也较强合也较强，磁滞回线矩形度较好，剩磁高。，磁滞回线矩形度较好，剩磁高。颗颗粒粒涂涂布布型型介介质质的的噪噪声声与与磁磁粉粉平平均均粒粒径径成成正正比比，连连续续膜膜介介质质的的噪噪声
37、声与与晶晶粒粒平平均均尺尺寸寸成成正正比比。在在一一个个记记录录空空间间内内连连续续膜膜包包含含的的晶晶粒粒数数是是颗颗粒粒涂涂布布型型介介质质中中颗颗粒粒数数的的10-50倍倍，因而连续膜的噪声要低得多。，因而连续膜的噪声要低得多。高记录密度连续膜介质高记录密度连续膜介质2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报3333 材料与人类文明材料与人类文明磁头材料磁头材料从录音带到计算机都要用磁头。从录音
38、带到计算机都要用磁头。磁磁头头的的基基本本功功能能是是与与磁磁记记录录介介质质构构成成磁磁性性回回路路，对对信信息息进进行行加加工工，包包括括记记录录(录录音音、录录像像、录录文文件件)、重重放放(读出信息读出信息)、消磁消磁(抹除信息抹除信息)3种功能。种功能。硬盘磁头硬盘磁头录音磁头录音磁头2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报3434 材料与人类文明材料与人类文明晶态磁性合金晶态磁性合金最早
39、应用的磁头是用磁性合金片叠成的。最早应用的磁头是用磁性合金片叠成的。最最重重要要的的三三种种合合金金是是钼钼坡坡莫莫合合金金(4Mo，17Fe-Ni)铝铝铁铁合合金金(16Al-Fe)和和铝铝硅硅铁铁合合金金(5.4A1，9.6Si-Fe)。磁头用晶态合金的磁性能磁头用晶态合金的磁性能材料材料磁导率磁导率/1kHz矫顽力矫顽力/(A/m)剩磁剩磁/T电阻率电阻率(cm)维氏硬度维氏硬度钼坡莫合金钼坡莫合金110002.00.8100120铝铁合金铝铁合金40003.00.8150290铝硅铁合金铝硅铁合金8000200.8854802.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类
40、文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报3535 材料与人类文明材料与人类文明钼钼坡坡莫莫合合金金和和铝铝硅硅铁铁合合金金可可使使材材料料的的磁磁致致伸伸缩缩接接近近零零，加加上饱和磁化强度高，具有良好的记录特性上饱和磁化强度高，具有良好的记录特性。钼钼坡坡莫莫合合金金的的磨磨损损率率相相对对高高，对对腐腐蚀蚀敏敏感感，导导磁磁率率随随工工作作频率提高迅速下降，必须压成薄片使用；频率提高迅速下降，必须压成薄片使用；铝硅铁合金铝硅铁合金硬度高，机械加工的难度很大
41、；硬度高，机械加工的难度很大；铝铝铁铁合合金金性性能能介介于于钼钼坡坡莫莫和和铝铝硅硅铁铁之之间间，容容易易加加工工，虽虽然然磁导率较低，但在较多情况下仍广泛使用。磁导率较低，但在较多情况下仍广泛使用。坡莫合金坡莫合金(NiFe)器件器件AlFeSi合金器件合金器件晶态磁性合金晶态磁性合金2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报3636 材料与人类文明材料与人类文明非晶态磁性合金非晶态磁性合金钴钴基
42、基非非晶晶材材料料磁磁导导率率高高，磁磁致致伸伸缩缩系系数数为为零零，磁磁感感应应强强度度相相当当高高，居居里里温温度度高高，很很适适于于做做磁磁头头材材料料，但但价价格格贵贵，一一定定程程度度上上限制其大规模应用；限制其大规模应用；铁铁基基非非晶晶材材料料Fe72Cr8P13C7，磁磁感感应应强强度度可可达达1.3T，硬硬度度Hv达达到到850-900，比比铁铁铝铝硅硅还还高高，但但加加工工容容易易，成成本本低低，是是理理想想的的磁头材料。磁头材料。铁基非晶材料铁基非晶材料钴基非晶材料钴基非晶材料2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明
43、( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报3737 材料与人类文明材料与人类文明软磁铁氧体软磁铁氧体用用于于磁磁头头的的高高磁磁导导率率铁铁氧氧体体有有NiZn铁铁氧氧体体和和MnZn铁铁氧氧体体，磁性随，磁性随Ni/Zn或或Mn/Zn比而变化。比而变化。MnZn铁铁氧氧体体在在几几十十兆兆赫赫时时有有仍仍具具有有较较高高的的磁磁导导率率，较较低低的矫顽力，较高的饱和磁感应强度，应用十分广泛的矫顽力，较高的饱和磁感应强度，应用十分广泛。NiZn铁氧体具有更高的电阻率，应用频率高。铁氧体具有更高的
44、电阻率，应用频率高。MnZn铁铁氧体器件氧体器件NiZn铁氧铁氧体器件体器件2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报3838 材料与人类文明材料与人类文明光存储材料光存储材料将将要要存存储储的的信信息息、模模拟拟量量或或数数字字量量，通通过过调调制制激激光光聚聚焦焦到到记记录录介介质质上上，使使介介质质的的光光照照微微区区发发生生物物理理或或化化学学的的变变化实现记录，化实现记录，这就是信息的这就是
45、信息的写入写入。读读出出信信息息时时，低低功功率率密密度度的的激激光光扫扫描描信信息息轨轨道道，反反射射光光通过光电检测器检测、解调取出所要信息通过光电检测器检测、解调取出所要信息。存储光盘存储光盘2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报3939 材料与人类文明材料与人类文明光光存存储储材材料料是是由由记记录录介介质质层层、反反射射层层以以及及保保护护层层等等构构成成的的、具具有有光光学学匹匹配配的
46、的多多层层结结构构。这这种种在在衬衬盘盘上上沉沉积积了了光光存存储储材材科科的盘片称为的盘片称为光盘光盘。多多层层膜膜通通常常用用物物理理或或化化学学方方法法沉积在衬盘上沉积在衬盘上。存储光盘存储光盘光存储材料光存储材料2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报4040 材料与人类文明材料与人类文明光盘存储材料特点光盘存储材料特点光盘存储优点：光盘存储优点：高高存存储储密密度度：普普通通光光盘盘单单面
47、面可可存存储储640兆兆字字节节；高高密密度度DVD光盘容量在光盘容量在8G以上。以上。非非接接触触式式读读、写写信信息息：非非接接触触式式读读、写写不不会会让让光光学学头头或或盘面磨损、划伤，并能自由更换光盘。盘面磨损、划伤，并能自由更换光盘。长长存存储储寿寿命命：磁磁盘盘存存储储的的信信息息一一般般为为2-3年年，光光盘盘存存储储的的信息寿命至少在信息寿命至少在10年以上。年以上。低低信信息息位位价价格格：光光盘盘(或或衬衬盘盘)易易于于大大量量复复制制，容容量量大大，因此存储单位信息的价格低廉。因此存储单位信息的价格低廉。2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材
48、料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报4141 材料与人类文明材料与人类文明只读存储光盘的记录介质是只读存储光盘的记录介质是光刻胶光刻胶。将音频、视频调制的激光聚焦在洒有光刻胶的玻璃衬底将音频、视频调制的激光聚焦在洒有光刻胶的玻璃衬底上，上，经曝光显影使曝光部分脱落，制成具有凹凸信息结经曝光显影使曝光部分脱落，制成具有凹凸信息结构的正像主盘构的正像主盘。利用喷镀技术，在主盘表面生成一层金。利用喷镀技术，在主盘表面生成一层金属负像副盘，与主盘脱离后可作原模，复制只
49、读光盘。属负像副盘，与主盘脱离后可作原模，复制只读光盘。只读式只读式CD和和DVD表面凹坑结构示意图表面凹坑结构示意图只读存储光盘材料只读存储光盘材料2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报4242 材料与人类文明材料与人类文明一次写入光盘材料一次写入光盘材料一一次次写写入入光光盘盘利利用用聚聚焦焦激激光光在在介介质质的的记记录录微微区区产产生生不不可可逆逆的的物理化学变化写入信息物理化学变化写入信
50、息。烧烧蚀蚀型型：写写入入激激光光的的光光强强具具有有高高斯斯分分布布，中中心心温温度度高高于于介介质质熔熔点点Tm，其其余余部部分分温温度度低低于于介介质质熔熔点点。中中心心光光照照部部分分的的介介质质微微区区熔熔融融，表表面面张张力力将将其其拉拉开开；撤撤去去脉脉冲冲，孔孔缘缘冷冷凝凝形形成成带带有信息结构的凹坑，实现对信息的记录。有信息结构的凹坑，实现对信息的记录。烧蚀性信息凹坑的形成烧蚀性信息凹坑的形成2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课
51、课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报4343 材料与人类文明材料与人类文明可擦重写磁光光盘材料可擦重写磁光光盘材料稀稀土土-钴钴合合金金，如如GdCo、TbCo、GdTbCo和和GdTb-FeCo等，目前已用来制成可擦写磁光光盘；等，目前已用来制成可擦写磁光光盘；稀土稀土-铁合金，如铁合金，如GdFe、TbNiFe、GdTbFe等。等。磁光盘读、写、擦原理磁光盘读、写、擦原理2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-
52、3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报4444 材料与人类文明材料与人类文明写写入入信信息息前前，用用强强磁磁场场对对GdCo介介质质进进行行初初始始磁磁化化，使使各各磁磁畴畴单单元元具具有有相相同同的的磁磁化化方向。方向。写写入入信信息息时时，磁磁光光读读、写写头头的的激激光光聚聚焦焦在在介介质质表表面面，光光照照下下介介质质矫矫顽顽力力因因温温升升迅迅速速减减小小，此此时时通通过过磁磁光光头头中中的的线线圈圈施施加加一一反反向偏磁场，可使微区反向磁化向偏磁场，可使微区反向磁化。撤撤去去写写入入脉脉冲冲和和反反偏偏磁磁场场，介介质质中中无无光光照照部部分分的的磁磁化化强强度度保保持持原原来来方方向
53、向，实实现现磁磁化化方向的反差记录方向的反差记录。信息写入信息写入可擦写光盘可擦写光盘2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报4545 材料与人类文明材料与人类文明信息读出信息读出利用利用Kerr磁光效应检测记录单元的磁化方向磁光效应检测记录单元的磁化方向。1877年年，Kerr发发现现用用直直线线偏偏振振光光射射到到向向上上磁磁化化的的介介质质，反反射射后后偏偏振振面面会会绕绕反反射射线线向向右右
54、旋旋转转一一定定角角度度；角角度度一一般般只只有有0.3-0.5称为称为Kerr角。角。读读取取信信息息时时，磁磁头头中中的的起起偏偏器器产产生生偏偏振振光光扫扫描描信信息息轨轨道道，然然后通过检偏器检测各单元磁化方向后通过检偏器检测各单元磁化方向。Kerr磁光效应磁光效应2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报4646 材料与人类文明材料与人类文明信息擦除信息擦除擦擦除除信信息息时时，用用原原来来
55、的的写写入入激激光光照照射射信信息息道道，并并施施加加与与初初始始方方向向相相同同的的偏偏磁磁场场，记记录录单单元元的的磁磁化化方方向向又会复原又会复原。清华同方可擦写光盘清华同方可擦写光盘2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报4747 材料与人类文明材料与人类文明利利用用记记录录介介质质在在晶晶态态和和玻玻璃璃态态之之间间的的可可逆逆相相变变也也可可以以实实现光盘信息的反复可擦重写现光盘信息的反
56、复可擦重写: : 信信息息写写入入：对对应应高高功功率率的的激激光光热热效效应应，快快速速凝凝固固后后介质从晶态转生成玻璃态介质从晶态转生成玻璃态；信信息息读读出出：对对应应低低功功率率的的激激光光热热效效应应，介介质质中中的的相相结构不发生变化结构不发生变化；信信息息擦擦除除：对对应应中中功功率率的的激激光光热热效效应应，介介质质成成核核、生长，从玻璃态转变成晶态生长，从玻璃态转变成晶态。2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-
57、3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报4848 材料与人类文明材料与人类文明以下是近几年国外公司所用的相变介质。以下是近几年国外公司所用的相变介质。IBM：可擦重写：可擦重写Sb2Se；菲利浦菲利浦：可擦重写：可擦重写InSbTe，InSbSe、InSb。松松下下：可可擦擦重重写写Ge2Sb2Te5、Ge2Sb2Te4；直直接接擦擦写写GeTe-Sb2Te3-Sb日日立立：可可擦擦重重写写InSeTi、InSeSn；直直接接重重写写1nSeTiGeTe-Sb2Te3Co；Sony公司生产的可擦写公司生产的可擦写光盘光盘2.2 2.2 信息存储材料信息存储材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与
58、人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报4949 材料与人类文明材料与人类文明信息材料分类信息材料分类信息收集材料信息收集材料信息存储材料信息存储材料 信息处理材料信息处理材料 信息传递材料信息传递材料信息显示材料信息显示材料 材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报5050 材料与人类文明材料与人类文明信息处理材料信息处理
59、材料是指用于对电信号或光信号进行检波、倍是指用于对电信号或光信号进行检波、倍频、混频、限幅、开关、放大等信号处理的一类信息材频、混频、限幅、开关、放大等信号处理的一类信息材料，料，主要主要有有Si、Ge等半导体材料，等半导体材料，GaAs系列、系列、InP系列、系列、GaN系列半导体材料，系列半导体材料，SiO2等氧化物材料，微波铁氧体等氧化物材料，微波铁氧体材料等材料等。半导体材料和器件半导体材料和器件2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件
60、件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报5151 材料与人类文明材料与人类文明常温半导体常温半导体Si是是单单一一元元素素半半导导体体，具具有有力力学学强强度度高高，结结晶晶性性能能好好等等特特点点，在在自自然然界界中中有有丰丰富富的的储量。储量。自自然然界界中中的的石石英英砂砂、硅硅酸酸盐盐不不具具有有半半导导体体性性质质，其其中中含含有有大大量量杂杂质质，须须经经过过提提纯纯才才能显示半导体性质能显示半导体性质。电电子子级级的的硅硅通通常常具具有有多多晶晶结结构构，大大大大降降低低电电子子的的运运动动速速度度和和寿寿命命，严严重重影影响响器器件件的的频率特性，频率特性，需把硅拉制成单
61、晶形式需把硅拉制成单晶形式。单晶单晶Si自然界中的自然界中的Si-石英砂石英砂人工单晶人工单晶Si片片2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报5252 材料与人类文明材料与人类文明通通常常采采用用提提拉拉法法生生产产比比较较均均匀匀、无无缺缺陷陷而而且尺寸较大的单晶硅。且尺寸较大的单晶硅。在在坩坩埚埚中中盛盛满满硅硅并并使使其其温温度度保保持持在在高高于于硅硅的的熔熔点点100左左右右，将将一一颗颗
62、小小的的硅硅种种晶晶浸浸入入硅硅熔熔液液中中，随随后后旋旋转转拉拉杆杆将将它它缓缓慢慢从从熔熔融融硅硅中中拉拉起起来来。在在种种晶晶向向上上提提拉拉时时，熔熔融融的的硅硅附附在在上上面面，晶晶体体尺尺寸寸逐逐渐渐增增大大，直直到到最终尺寸。最终尺寸。2003年年，我我国国已已研研制制出出直直径径300mm的的单单晶，正在研制直径晶，正在研制直径450mm的单晶。的单晶。 垂直单晶生长法垂直单晶生长法 单晶单晶Si2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课
63、课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报5353 材料与人类文明材料与人类文明将单晶硅切割成片并抛光，制成的硅片叫将单晶硅切割成片并抛光，制成的硅片叫晶片晶片。在在真真空空无无尘尘环环境境下下，在在晶晶片片上上集集成成大大量量的的晶晶体体管管和和其其它元件，得到它元件，得到芯片芯片。将将芯芯片片装装在在陶陶瓷瓷封封装装壳壳中中，构构成成具具有有特特殊殊电电路路功功能能的的集成块集成块。单晶硅棒单晶硅棒晶片晶片芯片芯片集成块集成块单晶单晶Si2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方
64、吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报5454 材料与人类文明材料与人类文明以以硅硅材材料料为为核核心心的的集集成成电电路路在在过过去去40年年取取得得迅迅速速发发展展，硅硅集集成成电电路路器器件件集集成成度度已已提提高高了了100万万倍倍，单单位位价价格格急急剧剧下下降降。在在这这其其中中单单晶晶硅硅片片尺尺寸寸增增大大和和质质量量提高起到重要作用提高起到重要作用。如如何何得得到到大大尺尺寸寸单单晶晶硅硅以以降降低低硅硅片片成成本本，如如何何制制备备低低原原生生缺缺陷陷甚甚至至无无缺缺陷陷单单晶晶硅硅片片，使使集集成成电电路路线线宽宽
65、进一步减小而不被击穿是单晶硅研究的主要方向。进一步减小而不被击穿是单晶硅研究的主要方向。单晶单晶Si2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报5555 材料与人类文明材料与人类文明锗材料锗材料锗锗是是具具有有灰灰色色金金属属光光泽泽的的固固体体，常常温温下下化化学学性性质质稳稳定，是重要的元素半导体材料之一。定，是重要的元素半导体材料之一。1948年年，诞诞生生了了第第一一只只锗锗晶晶体体管管。锗锗在
66、在晶晶体体管管初初期期发发展展时时代代曾曾为为晶晶体体管管的的主主要要原原料料，到到20世世纪纪60年年代代中期才逐步被硅所代替。中期才逐步被硅所代替。金属锗金属锗2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报5656 材料与人类文明材料与人类文明锗锗的的载载流流子子迁迁移移速速率率比比硅硅高高，相相同同条条件件下下具具有有较较高高的的工工作作频频率率、较较低低的的饱饱和和压压降降、较较高高的的开开关关速
67、速度度和和良良好好的的低低温温性性能能，可作为雪崩二极管、高速开关管以及高频小功率三极管等。可作为雪崩二极管、高速开关管以及高频小功率三极管等。锗锗还还具具有有优优良良的的红红外外光光学学性性能能，可可做做为为红红外外窗窗口口和和透透镜镜、低低温红外探测器及低温温度计等。温红外探测器及低温温度计等。现在美国仍然把锗作为战略储备材料。现在美国仍然把锗作为战略储备材料。锗三极管锗三极管锗材料锗材料2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985
68、-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报5757 材料与人类文明材料与人类文明砷化镓砷化镓GaAs由由于于Ga是是周周期期表表中中第第IIIA族族元元素素，As是是第第VA族族元元素，所以称素，所以称GaAs是是III-V族化合物半导体族化合物半导体。GaP、InP等等也也是是III-V族族化化合合物物半半导导体体，这这些些材材料料具有优良的半导体特性。具有优良的半导体特性。GaAs晶片材料晶片材料2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985
69、-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报5858 材料与人类文明材料与人类文明GaAs和和InP是是微微电电子子和和光光电电子子的的基基础础材材料料，具具有有电电子子漂漂移速度高、耐高温、抗幅照等特点移速度高、耐高温、抗幅照等特点。GaAs中中电电子子有有效效质质量量仅仅为为自自由由电电子子质质量量的的1/15，电电子子在在GaAs中中运运动动速速度度比比Si中中快快6-7倍倍，用用GaAs做做的的晶晶体体管管开开关关速速度度比比硅硅晶晶体体管管快快1-4倍倍，成成为为微微波波通通信信、军军事事电电子子技技术和卫星数据传输系统的关键部件；术和卫星数据传输系统的关键部件；GaAs二极管二极管砷化镓砷化
70、镓GaAs2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报5959 材料与人类文明材料与人类文明在在高高频频通通信信信信号号放放大大、光光探探测测等等方方面面，GaAs晶晶体体管管也有重要应用。也有重要应用。InP具具有有比比GaAs更更优优越越的的高高频频性性能能，在在超超高高速速、超超高高频频、低低功功耗耗、低低噪噪声声器器件件和和电电路路，特特别别是是光光电电子子器件和光电集成方面占有独特的优势。器件
71、和光电集成方面占有独特的优势。GaAs器件器件InP器件器件砷化镓砷化镓GaAs2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报6060 材料与人类文明材料与人类文明高温半导体高温半导体军军事事工工业业、飞飞机机发发功功机机和和宇宇航航等等产产业业要要求求研研制制在在500-600范范围内工作的电子器件。围内工作的电子器件。半导体半导体Si器件工作温度一股不超过器件工作温度一股不超过200。为为提提高高半半
72、导导体体器器件件工工作作温温度度，应应选选禁禁带带大大，高高温温性性能能稳稳定定的的SiC高高温温半半导导体体材材料料，能能隙隙宽宽度度在在2.39eV至至3.33eV的的范范围围内内变变化。化。碳化硅碳化硅高温高温SiC器件器件2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报6161 材料与人类文明材料与人类文明SiC器器件件制制成成的的p-n结结可可在在500下下工工作作，这这是是它它最最重重要要的的应
73、应用。用。SiC是是军军用用GaN微微电电子子材材料料和和器器件件的的首首选选衬衬底底，与与传传统统的的蓝蓝宝宝石石衬衬底底相相比比，SiC具具有有更更高高的的热热导导率率，晶晶格格常常数数和和热热膨膨胀胀系数与系数与GaN更为接近，失配度仅为更为接近，失配度仅为3.5%(蓝宝石为蓝宝石为17%) 。SiCSiC衬底衬底SiCSiC器件器件高温半导体高温半导体碳化硅碳化硅2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟
74、立项项目汇报6262 材料与人类文明材料与人类文明人造金刚石薄膜人造金刚石薄膜 金金刚刚石石是是最最理理想想高高温温半半导导体体材材料料，禁禁带带宽宽度度是是5.45ev，电电子子和和空空穴穴迁迁移移率率均均高高，抗抗电电场场击击穿穿强强度度大大，是是自自然然界界热热导导率率最高的材料最高的材料。金金刚刚石石半半导导体体材材料料在在高高温温、高高功功率率器器件件领领域域有有着着极极大大的的潜潜在应用前景。在应用前景。人造金刚石薄膜及其微观结构人造金刚石薄膜及其微观结构2.2 2.2 信息处理材料信息处理材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材
75、料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报6363 材料与人类文明材料与人类文明信息材料分类信息材料分类信息收集材料信息收集材料信息存储材料信息存储材料 信息处理材料信息处理材料 信息传递材料信息传递材料信息显示材料信息显示材料 材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报6464 材料与人类文明材料与人类文明信信息息传传递递材材料料是是用用于于各各种种通通信信器器件件的的能
76、能够够用用来来传传递递信息的材料。信息的材料。主要介绍主要介绍光纤材料光纤材料。光纤材料光纤材料2.2 2.2 信息传递材料信息传递材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报6565 材料与人类文明材料与人类文明光导纤维光导纤维电电缆缆通通信信是是将将声声音音变变成成电电传传号号，通通过铜导线把电信号传到对方。过铜导线把电信号传到对方。光光纤纤通通信信则则是是将将记记录录声声音音的的电电信信号号变变成成光光信信号号，通通过过玻玻璃璃纤纤
77、维维把把光光信信号号传传输输到到对对方方，最最后后又又把把光光信信号号转转变成电信号。变成电信号。光光纤纤通通信信具具有有通通信信容容量量大大，节节省省铜铜资资源源等等优优点点，成成为为21世世纪纪通通信信主主流流技技术术，光光纤纤材材料料也也成成为为重重要要的的光光传传输材料。输材料。南宁酷特公司光纤产品南宁酷特公司光纤产品2.2 2.2 信息传递材料信息传递材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报6666 材料与人类文明材料与人类
78、文明光导纤维接受与传输光导纤维接受与传输光线原理图光线原理图光光纤纤是是由由折折射射率率高高的的纤纤芯芯和和折折射射率率低低的的包层包层组成的圆柱形光波导介质。组成的圆柱形光波导介质。纤纤芯芯是是将将入入射射光光线线传传输输到到接接受受端端，芯芯和和包包层层的的交交界界面面(折折射射率率差差)使使光光线线无无法透过，构成光壁，保证芯的导光法透过，构成光壁，保证芯的导光。要要使使光光线线在在芯芯部部正正常常导导光光，须须使使入入射射光光线线在在纤纤芯芯和和光光壁壁间间产产生生全全反反射射，如如A所所示示。当当入入射射光光线线发发生生光光的的折折射射，无法实现光导，如无法实现光导，如B所示。所示。
79、光导纤维光导纤维2.2 2.2 信息传递材料信息传递材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报6767 材料与人类文明材料与人类文明石石英英光光纤纤具具有有资资源源丰丰富富、化化学学性性能能稳稳定定、膨膨胀胀系系数数小小等等优优点点，是目前得到大规模应用的光纤是目前得到大规模应用的光纤。光光纤纤的的纤纤芯芯是是纯纯度度达达到到99.9999%的的SiO2，其其余余成成分分为为改改变变材材料料折折射射率率的的极极少少量量的的掺掺杂杂，如如
80、GeO2、P2O5、B2O3、含含氟氟化化合合物物等。等。外包层是由纯石英和掺氟的低折射率材料组成外包层是由纯石英和掺氟的低折射率材料组成。石英光纤石英光纤光导纤维光导纤维2.2 2.2 信息传递材料信息传递材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报6868 材料与人类文明材料与人类文明石英光纤的制备石英光纤的制备石石英英光光纤纤制制法法分分两两步步：首首先先制制成成石石英英玻玻璃璃预预制制棒棒，然然后后将预制棒拉制成纤维将预制棒拉制成
81、纤维。石石英英光光纤纤预预制制棒棒的的代代表表性性制制法有：法有：管内淀积法管内淀积法(MVCD)管外沉积法管外沉积法(OVPO)轴向沉积法轴向沉积法(VAD)石英光纤预制棒制备工艺图石英光纤预制棒制备工艺图2.2 2.2 信息传递材料信息传递材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报6969 材料与人类文明材料与人类文明将将玻玻璃璃预预制制棒棒放放入入2000的的石石墨墨拉拉丝丝炉炉中中加加温温软软化化，拉拉成成细细如如发发丝丝的的玻
82、玻璃璃丝丝，拉拉出出的的光光纤纤马马上上涂涂覆覆，经经过过一系列的工序加工成光缆，即可投入使用。一系列的工序加工成光缆，即可投入使用。拉制的光纤丝拉制的光纤丝石英光纤的制备石英光纤的制备2.2 2.2 信息传递材料信息传递材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报7070 材料与人类文明材料与人类文明光纤的应用光纤的应用光光纤纤透透光光性性好好，传传输输中中损损耗耗较较低低、容容量量大大、抗抗干干扰扰、保保密密性性好好、重重量量轻轻、抗
83、抗潮潮湿湿及及抗抗腐腐蚀蚀等等特特点点，广广泛泛应应用用于于长距离通信，如海底光缆等。长距离通信，如海底光缆等。光光纤纤可可用用于于显显示示系系统统，美美国国杜杜邦邦公公司司等等将将光光纤纤用用于于公公司司的广告牌，可变化各种颜色，吸引人们注目。的广告牌，可变化各种颜色，吸引人们注目。 光纤应用于建筑物装饰光纤应用于建筑物装饰光缆光缆光纤吊灯光纤吊灯2.2 2.2 信息传递材料信息传递材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报7171
84、材料与人类文明材料与人类文明光光纤纤在在汽汽车车工工业业中中应应用用占占很很大大比比重重，如如尾尾灯灯故故障障显显示示系系统统、驾驶指示灯、油表和温度计显示等。驾驶指示灯、油表和温度计显示等。军军舰舰用用光光纤纤联联接接数数字字解解码码电电话话系系统统，处处理理舰舰上上各各区区域域的的信信息息，通讯效果不受干扰并免除窃听之虑；通讯效果不受干扰并免除窃听之虑；机机场场滑滑行行路路标标使使用用光光纤纤后后，用用灯灯数数量量减减少少，文文字字明明确确，可可靠靠性高，减少故障，维修容易。性高，减少故障，维修容易。光纤通讯光纤通讯汽车尾灯显示汽车尾灯显示光纤的应用光纤的应用2.2 2.2 信息传递材料信
85、息传递材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报7272 材料与人类文明材料与人类文明光纤可制成光纤传感器，对许多废气如光纤可制成光纤传感器，对许多废气如CO、CO2、SO2及及CH4等和有机液体在中红外波段均有较强的吸收带，用等和有机液体在中红外波段均有较强的吸收带，用氟化物氟化物光纤制成的红外光谱仪光纤制成的红外光谱仪可对这些气体和液体的浓度进行远距可对这些气体和液体的浓度进行远距离检测；离检测；用氮化物光纤制成的温度传感器已用于室
86、温至数百度的高精用氮化物光纤制成的温度传感器已用于室温至数百度的高精度测景。度测景。光纤传感器光纤传感器光纤的应用光纤的应用2.2 2.2 信息传递材料信息传递材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报7373 材料与人类文明材料与人类文明信息材料分类信息材料分类信息收集材料信息收集材料信息存储材料信息存储材料 信息处理材料信息处理材料 信息传递材料信息传递材料信息显示材料信息显示材料 材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明
87、明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报7474 材料与人类文明材料与人类文明信信息息显显示示材材料料主主要要是是指指用用于于阴阴极极射射线线管管和和各各类类平平板板显示器件的一些发光显示材料。显示器件的一些发光显示材料。按按照照显显示示原原理理分分类类、信信息息显显示示材材料料主主要要可可分分为为液液晶晶显显示示材材料料(LCD)、等等离离子子体体显显示示材材料料(PDP)、阴阴极极射射线线管管显显示示材材料料(CRT)、场场发发射射显显示示材材料料(FED)、真真空空荧荧光光显显示示
88、材材料料、无无机机电电致致发发光光显显示示材材料料和和有有机机电电致发光显示材料等致发光显示材料等。主要介绍主要介绍液晶显示材料液晶显示材料。2.2 2.2 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报7575 材料与人类文明材料与人类文明液晶显示材料液晶显示材料(LCD)液液晶晶具具有有晶晶体体一一样样的的各各向向异异性性，也也具具有有液液体体的的流流动动性性。在在分分子子序序列列中中，液液晶晶分分子子具具有有和和一
89、一维维和和二二维维远远程程有有序序，介介于于理理想想的的液液体和晶体之间。体和晶体之间。液液晶晶的的流流动动性性表表明明液液晶晶分分子子间间作作用用力力微微弱弱，改改变变液液晶晶分分子子取取向向排排列列所所需需外外力力很很小小，几几伏伏电电压压就就可可改改变变，因因此此液液晶晶显显示示具具有有低低电压、微功耗的特点；电压、微功耗的特点；液液晶晶分分子子结结构构决决定定液液晶晶具具有有较较强强的的各各向向异异性性，稍稍微微改改变变液液晶晶分分子取向就能明显改变液晶的光学和电学性能。子取向就能明显改变液晶的光学和电学性能。容易改变的液晶分子结构容易改变的液晶分子结构2.2 2.2 信息显示材料信息
90、显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报7676 材料与人类文明材料与人类文明液晶分子呈棒状液晶分子呈棒状，宽约零点几个纳米，长约一个纳米。，宽约零点几个纳米，长约一个纳米。棒棒状状分分子子由由中中央央基基团团和和末末端端基基团团构构成成，这这些些基基团团决决定定了了液晶的性能。液晶的性能。液晶分子是含有极性基团的液晶分子是含有极性基团的极性分子极性分子。棒状的液晶分子棒状的液晶分子液晶显示材料液晶显示材料(LCD)2.2 2.2
91、 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报7777 材料与人类文明材料与人类文明在在电电场场作作用用下下，液液晶晶分分子子的的偶偶极极矩矩会会按按电电场场方方向向取取向向，使使分分子子原原有有排排列列方方式式发发生生变变化化，引引起起液液晶晶光光学学性性质变化。质变化。这这种种因因外外加加电电场场作作用用而而引引起起液液晶晶光光学学性性质质发发生生变变化化称称为为液液晶晶的的电电光光效效应应。液晶分子的电光效应液晶
92、分子的电光效应液晶显示材料液晶显示材料(LCD)2.2 2.2 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报7878 材料与人类文明材料与人类文明液晶分子的排列方式也可以影响液晶的性能。液晶分子的排列方式也可以影响液晶的性能。液液晶晶分分子子按按照照排排列列方方式式的的不不同同，可可分分成成近近晶晶相相、向向列相和胆甾相三大类，列相和胆甾相三大类，液晶相和分子排列：液晶相和分子排列：(a)向列相，向列相，(b)胆甾相，
93、胆甾相，(c)近晶相近晶相液晶显示材料液晶显示材料(LCD)2.2 2.2 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报7979 材料与人类文明材料与人类文明近近晶晶相相：棒棒状状分分子子分分层层排排列列，分分子子在在层层内内按按分分子子长长轴轴方方向向互互相相平平行行，可可垂垂直直或或倾倾斜斜于于层层平平面面。分分子子只只能能在在层层内内转转动动或或滑滑动动，不不能能在在层层间间移移动动。这这类类液液晶晶粘粘度度很很
94、大大，一一般不用于液晶显示。般不用于液晶显示。向向列列相相：棒棒状状分分子子不不分分层层，分分子子可可以以转转动动，向向各各个个方方向向滑滑动动，只只在在分分子子长长轴轴方方向向保保持持平平行行排排列列。这这类类液液晶晶粘粘度度较小，流动性较好较小，流动性较好，是显示用液晶的主要类型。，是显示用液晶的主要类型。胆胆甾甾相相：棒棒状状分分子子分分层层排排列列，层层内内分分子子相相互互平平行行，相相邻邻两两层层分分子子的的长长轴轴方方向向略略有有变变化化，旋旋转转一一定定角角度度，分分子子沿沿层的法线方向排列成螺旋状结构。层的法线方向排列成螺旋状结构。液晶显示材料液晶显示材料(LCD)2.2 2.
95、2 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报8080 材料与人类文明材料与人类文明液液晶晶分分子子的的电电光光效效应应和和光光学学特特性性可可进进行行液液晶晶数数码码显显示示，早早期期用用于于笔笔记记本本式式计计算算机机、台台式式监监视视器器和和电电器器仪仪表表显显示示，目目前前应应用用领领域域已已扩扩展展到到台台式式计计算算机机、壁壁挂电视和广告牌等。挂电视和广告牌等。液晶电视液晶电视液晶显示器液晶显示器液晶显示
96、材料液晶显示材料(LCD)2.2 2.2 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报8181 材料与人类文明材料与人类文明Sharp生产的全球最大生产的全球最大108英寸液晶显示器英寸液晶显示器“LB-1085”正式上市，售价为正式上市，售价为1100万日元万日元(约合人民币约合人民币70万元万元)，液晶显示材料液晶显示材料(LCD)2.2 2.2 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人
97、类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报8282 材料与人类文明材料与人类文明胆胆甾甾液液晶晶的的螺螺距距随随温温度度变变化化而而交交化化，液液晶晶显显示示的的颜颜色色会会随随之之变变化化，可可用用于于温温度度的的测测量量，薄薄膜膜体体温温计计就是利用这一原理制作的。就是利用这一原理制作的。胆胆甾甾液液晶晶的的螺螺距距会会因因为为某某些些微微量量杂杂质质的的存存在在而而受受到到强强烈烈影影响响，从从而而改改变变颜颜色色，因因而而可可用用于于某某些些化化学药品痕量蒸汽的指示。学药品痕
98、量蒸汽的指示。液晶温度计液晶温度计液晶显示材料液晶显示材料(LCD)2.2 2.2 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报8383 材料与人类文明材料与人类文明液液晶晶分分子子在在光光的的照照射射下下电电导导率率会会显显著著改改变变，由由此此可可将将它它们做成光导体，可用于空间光调制器等。们做成光导体，可用于空间光调制器等。高高分分子子和和低低分分子子液液晶晶构构成成的的复复合合膜膜具具有有选选择择性性渗渗透透，
99、可可用用于于离离子子交交换换膜膜、电电荷荷分分离离膜膜、脱脱盐盐膜膜和和人人工工肾肾脏脏透透析析膜等。膜等。液晶薄膜液晶薄膜液晶显示材料液晶显示材料(LCD)2.2 2.2 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报8484 材料与人类文明材料与人类文明等离子体显示材料等离子体显示材料(PDP)等等离离子子体体显显示示板板(PDP)是是一一种种平平板板发发光光器器件件。它它是是利利用用惰惰性性气气体体在在一一定定电电
100、压压的的作作用用下下产产生生气气体体放放电电而而形形成成等等离离子子体体，直直接接发发射射可可见见光光，或或发发射射真真空空紫紫外外线线以以激激发发荧荧光光粉发射可见光。粉发射可见光。PDP按材料可分为单色按材料可分为单色PDP和彩色和彩色PDP材料两种。材料两种。等离子显示等离子显示2.2 2.2 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报8585 单单色色PDP材材料料是是利利用用Ne/Ar混混合合气气体体在在一
101、一定定电电压压作作用用下下产产生生气气体体放放电电，直直接接发发出出582nm橙橙色色光光而而制制作作的的平平板板显显示示器器。单单色色Ac-PDP可可制制作作大大尺尺寸寸的的平平板板显显示示器器件件。单色单色PDP材料材料等离子体显示材料等离子体显示材料(PDP)2.2 2.2 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课件课件课件课件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报8686 材料与人类文明材料与人类文明彩彩色色PDP是是用用He-Xe混混合合气气体体放放电电时
102、时产产生生的的不不可可见见147nm真真空空紫外线激发荧光粉使其发出可见光实现显示。紫外线激发荧光粉使其发出可见光实现显示。彩彩色色PDP以以惰惰性性气气体体为为工工作作媒媒质质，可可在在-55-+70的的范范围围内内稳稳定定工工作作，又又由由于于体体积积小小、便便于于携携带带，非非常常适适合合野野战战需需要要，在在武器装备中获得广泛应用。武器装备中获得广泛应用。彩彩色色PDP主主要要用用于于多多媒媒体体终终端端显显示示、工工作作站站显显示示和和壁壁挂挂式式大大屏幕显示。屏幕显示。彩色彩色PDP材料材料等离子体显示材料等离子体显示材料(PDP)2.2 2.2 信息显示材料信息显示材料材料与人类
103、文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报8787 材料与人类文明材料与人类文明阴极射线管材料阴极射线管材料(CRT)阴阴极极射射线线管管是是将将电电信信号号转转变变为为光光学学图图像像的的一一类类电电子子束束管管，电电视视机机显显像像管管就就是是这这样样的的一一种种电电子子束束管管，主主要要由由电子枪、偏转系统、管壳和荧光屏构成、电子枪、偏转系统、管壳和荧光屏构成、CRT显显示示材材料料是是指指能能在在电电子子束束轰轰击击下下发发光光的的一一类类发
104、发光光材料、即阴极射线荧光粉。材料、即阴极射线荧光粉。阴阴极极射射线线荧荧光光粉粉有有上上百百种种，目目前前用用于于彩彩色色显显像像管管的的典典型型发发光光粉粉是是ZnS：Ag(蓝蓝色色)、ZnS：Cu、A1(黄黄绿绿色色)和和Y2O3S：Eu2+(红色红色)等。等。2.2 2.2 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报8888 材料与人类文明材料与人类文明传传统统发发光光粉粉满满足足不不了了大大尺尺寸寸显显示示
105、屏屏和和高高清清晰晰电电视视对对分分辨辨率率和和色色彩彩的的要要求求，高高分分辨辨率率显显示示要要求求发发光光粉粉颗颗粒尺寸小于粒尺寸小于5nm，颗粒表层不存在辐射中心。，颗粒表层不存在辐射中心。纳纳米米技技术术已已制制备备出出颗颗粒粒尺尺寸寸为为1-10nm的的发发光光粉粉，在在尺寸上完全满足高清晰电视的要求。尺寸上完全满足高清晰电视的要求。采采用用纳纳米米发发光光材材料料既既可可提提高高CRT发发光光材材料料的的发发光光效效率，又可提高率，又可提高CRT显示屏的分辨率。显示屏的分辨率。纳纳米米ZnS：Mn粉粉末末是是目目前前较较好好的的一一种种发发光光材材料料，可可用于高清晰度电视显示。用
106、于高清晰度电视显示。阴极射线管材料阴极射线管材料(CRT)2.2 2.2 信息显示材料信息显示材料材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报8989 材料与人类文明材料与人类文明半导体技术及其发展半导体技术及其发展材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报9090 2.3 半导体器件历史
107、及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报9191 Moores LawuIn 1965, Gordon Moore predicted that the number of transistors that can be integrated on a die would double every 18 months (i.e., grow exponentially with time).材料与人类文材料与人类
108、文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报9292 2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报9393 2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥
109、吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报9494 材料与人类文明材料与人类文明Intel8080,1975,4,500transistorsNext.2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报9595 材料与人类文明材料与人类文明Intel8086,1978,29,000transistorsNext.2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及
110、类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报9696 材料与人类文明材料与人类文明IntelPentiumPro,1995,5.5milliontransistorsNext.2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报9797 材料与人类
111、文明材料与人类文明2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报9898 材料与人类文明材料与人类文明2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报9999 材料与人类文明材料与人类文明2.3 半导体
112、器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报100100 2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报101101 2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类
113、文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报102102 2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报103103 2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型http:/ (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟
114、立项项目汇报拟立项项目汇报104104 2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型http:/ (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报105105 2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型http:/ (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报106106 http:/ 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材
115、料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报107107 Design housesMarket req.mentWafer manufersMasking Films ChipsplantsPackage plantsMaterialssupplierTestMarketusersFeedbackanalysis 2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型芯片制造芯片制造芯片封装芯片封装材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)fin
116、al)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报108108 ManufactureWaferDepositionEtchingEpitaxyRTPCMPIon ImplantationAssembly, TestCD SEMMetrologyDefectDetectionLithographyTechnologiesMask Defect DetectionMask Pattern GenerationMask Etching2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型芯片制造工艺流程芯片制造工艺流程材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信
117、息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报109109 ManufactureWaferDie attachWire bondWafer sawPlatingTest, AssemblySingulationTrimMold Lead form2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型芯片封装芯片封装工艺流程工艺流程材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报
118、拟立项项目汇报110110 材料与人类文明材料与人类文明2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型2121stst Century Electronics: Century Electronics:Transistors at the Transistors at the nano/molecular scalenano/molecular scaleGateDrainSource100 nmTexas Instruments2000 10 nm?2015 electron flow材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥
119、吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报111111 材料与人类文明材料与人类文明2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报112112 材料与人类文明材料与人类文明2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final
120、)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报113113 材料与人类文明材料与人类文明2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报114114 材料与人类文明材料与人类文明 Interconnection材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3
121、拟立项项目汇报拟立项项目汇报115115 材料与人类文明材料与人类文明2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报116116 材料与人类文明材料与人类文明2.3 半导体器件历史及类型半导体器件历史及类型材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目
122、汇报117117 材料与人类文明材料与人类文明2.3 IC & Nanotechnology P. D. Yangs group材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报118118 材料与人类文明材料与人类文明2.3 IC & Nanotechnology -Wafer Level PackgingMicroelectronics package technology材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方
123、信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报119119 2.3 IC & Nanotechnology Stacked Die 32Mb PSRAM + 128Mb Flash + 128Mb Flash 8Mb SRAM + 32Mb PSRAM + 128Mb Flash +128Mb Flash 材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报120120
124、New System Chip Architecture: MDSC (I)l Multi-dimensional Die integration System ChipsAnalog or Cache over SoCMemory + LogicRF or Powere.g.2.3 IC & Nanotechnology 材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报121121 New System Chip Architecture: M
125、DSC (II) l Metropolitan-like Die-Society Cluster - Conceptualized as land development and building construction e.g. SFO Union Square or Tokyo Ropongi-Hill versus one-story house at WyomingTaipei World Trade Center2.3 IC & Nanotechnology 材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件985-3 拟立项项目汇报拟立项项目汇报122122 材料与人类文明材料与人类文明谢谢大家！谢谢大家！材料与人类文材料与人类文材料与人类文材料与人类文明明明明( (信息材料方信息材料方信息材料方信息材料方吉祥吉祥吉祥吉祥)final)final课课课课件件件件
