半導(dǎo)體材料發(fā)展前景

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半導(dǎo)體材料發(fā)展前景范文第1篇

在大家的不懈努力下，有機(jī)半導(dǎo)體技術(shù)和材料都取得了很大的發(fā)展，這個(gè)學(xué)科集合了材料學(xué)、物理和化學(xué)等等很多學(xué)科，是一個(gè)交叉學(xué)科，半導(dǎo)體技術(shù)正在不斷發(fā)展，將來(lái)還會(huì)以更快的速度發(fā)展。一些專(zhuān)家認(rèn)為，有機(jī)半導(dǎo)體材料開(kāi)發(fā)出的各種器件正在改變未來(lái)高科技的發(fā)展。

1 有機(jī)太陽(yáng)電池

傳統(tǒng)的太陽(yáng)電池是化合物薄膜太陽(yáng)電池，而新型的太陽(yáng)電池要采用新型的技術(shù)，有機(jī)太陽(yáng)電池將作為一種新型產(chǎn)物擺在大家的面前，有機(jī)太陽(yáng)電池的生產(chǎn)流程很簡(jiǎn)單，而且可以通過(guò)講解來(lái)減少對(duì)環(huán)境的污染，由于這些優(yōu)點(diǎn)符合當(dāng)代社會(huì)的需要，所以有機(jī)太陽(yáng)電池越來(lái)越受到大家的關(guān)注。如此廉價(jià)的太陽(yáng)電池會(huì)讓世界的能源發(fā)生巨大的改變。有機(jī)太陽(yáng)電池比傳統(tǒng)的電池更薄，重量更輕，受光面積在不斷增加，所以可以大大提高光電的使用效率，在電腦等小型設(shè)備當(dāng)中可以當(dāng)作電源來(lái)用。可以使用有機(jī)太陽(yáng)電池作為OLED屏幕的電源，可以大大減少重量。雖然太陽(yáng)電池很薄、很輕，也很有柔性，但是它的效率不高，而且壽命也比較短，通過(guò)研究，改變太陽(yáng)電池的缺點(diǎn)，使得效率達(dá)到10%，壽命也可以超過(guò)5年。

2 有機(jī)半導(dǎo)體晶體管

有機(jī)半導(dǎo)體材料的晶體管是有機(jī)電子器件當(dāng)中很重要的一種器件，比如OFET。當(dāng)前OFET的技術(shù)主要有聚合物、小分子蒸發(fā)或者是小分子溶液鑄模等等。OFET的優(yōu)點(diǎn)是成本低、柔性大等等，有很好的發(fā)展前景。OFET的發(fā)展很迅速，無(wú)論是材料還是制備工藝方面都有了突破，它可以使OLED發(fā)光，形成邏輯電路，發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管以及單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管等等器件都已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)。世界各個(gè)國(guó)家都在研究有機(jī)半導(dǎo)體晶體管，2009年，日本的專(zhuān)家使用液相外延工藝生產(chǎn)了并五苯單晶，幾乎是沒(méi)有任何缺陷的，之后使用這種單晶制成了OFET，場(chǎng)效應(yīng)的遷移率可以得到0.6cm2/（V.s）。2010年法國(guó)研究人員研究出一種能夠模仿神經(jīng)元突觸功能的有機(jī)存儲(chǔ)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，有機(jī)半導(dǎo)體晶體管會(huì)有希望成為新一代集成電子器件。

3 OLED技術(shù)

與LCD技術(shù)比較，OLED不僅可以做到折疊和隨身攜帶，還具有更好的可適度、更好的圖像質(zhì)量以及更薄的顯示器。現(xiàn)在OLED已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用到手機(jī)、以及數(shù)碼相機(jī)等小型設(shè)備當(dāng)中。當(dāng)前在OLED顯示器開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)當(dāng)中占有很大優(yōu)勢(shì)的企業(yè)有三星、LG以及柯達(dá)等等。2010年初，三星展出了OLED筆記本電腦，還推出了帶有OLED平面的MP3播放器。預(yù)計(jì)未來(lái)五年智能手機(jī)會(huì)促使OLED顯示器呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢(shì)頭。隨著OLED技術(shù)的快速發(fā)展，未來(lái)很可能會(huì)應(yīng)用到顯示器、照明當(dāng)中。由于OLED的刷新速率很高，這使得視頻圖像更加逼真，還可以隨時(shí)進(jìn)行圖像的更新。未來(lái)的報(bào)紙也有可能成為OLED顯示器，能夠更新新聞，還能夠卷起來(lái)。有機(jī)半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域都占有自己的重要位置，很多企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體技術(shù)的產(chǎn)品。使用OLED技術(shù)的玻璃窗在電源關(guān)閉的時(shí)候和普通的玻璃沒(méi)區(qū)別，但是在接通電源之后就會(huì)變成顯示器。使用OLED技術(shù)的汽車(chē)擋風(fēng)玻璃也不僅僅是擋風(fēng)，還能夠提供其它的幫助。

有機(jī)半導(dǎo)體材料作為一種新型材料，經(jīng)過(guò)不斷開(kāi)發(fā)和研究，已經(jīng)進(jìn)入商品化的階段，并且會(huì)有很好的發(fā)展。有機(jī)半導(dǎo)體器件成本低，操作流程簡(jiǎn)單，而且功耗小，這是很多無(wú)機(jī)半導(dǎo)體器件沒(méi)有的特點(diǎn)，所以有機(jī)半導(dǎo)體器件有很大的發(fā)展。但是有機(jī)半導(dǎo)體器件在壽命已經(jīng)性能方面還需要改進(jìn)。喲及半導(dǎo)體器件的速度比較慢，這使得它取代傳統(tǒng)的半導(dǎo)體的可能性不大，所以在這方面需要解決，但是有機(jī)半導(dǎo)體更加經(jīng)濟(jì)，成本更低，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

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半導(dǎo)體材料發(fā)展前景范文第2篇

關(guān)鍵詞：新型氧化物半導(dǎo)體光電極；合成；淺析

中圖分類(lèi)號(hào)：TM914.4

1 新型氧化物半導(dǎo)體光電極合成的開(kāi)發(fā)背景

對(duì)二氧化碳的排出進(jìn)行有效的抑制，有效運(yùn)用可再生能源等在擺脫對(duì)化石資源的依賴、構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)中具有重要的作用和意義。太陽(yáng)能在可再生能源中具有最為龐大的潛力，但是由于技術(shù)條件的限制，太陽(yáng)能還沒(méi)有得到充分有效的利用。各種太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換利用技術(shù)如圖1所示[1]。

1 各種太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換利用技術(shù)圖

在各領(lǐng)域中，“人工光合成”的含義各不相同，依據(jù)目的，我們可以將其定義為運(yùn)用太陽(yáng)能使低能量的物質(zhì)向高能量的物質(zhì)轉(zhuǎn)化，然后儲(chǔ)存起化學(xué)能的技術(shù)，低能量物質(zhì)如水、氮等，所轉(zhuǎn)化成的高能量物質(zhì)如氫、氨等。完成這一過(guò)程的途徑是有機(jī)結(jié)合金屬絡(luò)合物或粉末光催化劑、傳送電子的氧化還原物等，其中金屬絡(luò)合物和葉綠素作用相同，粉末光催化劑包括有機(jī)色素、半導(dǎo)體等。運(yùn)用光電極或氧化物半導(dǎo)體的光催化劑大大減小了制造的難度。此次的半導(dǎo)體光電極是電極化形態(tài)，存在于板狀或膜狀的半導(dǎo)體中，連接物質(zhì)為導(dǎo)線，其結(jié)構(gòu)為用導(dǎo)線流動(dòng)光照產(chǎn)生的光電流。

太陽(yáng)電池可以運(yùn)用半導(dǎo)體光電極，但是一般情況下，電流產(chǎn)生的途徑是光能，化學(xué)能由其所發(fā)生的氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)換而來(lái)，然后將其儲(chǔ)存起來(lái)以備用。1972年，有關(guān)學(xué)者首次在分解反應(yīng)的研究中運(yùn)用了氧化鈦單晶半導(dǎo)體，日本研究者稱其為“本多效應(yīng)”，意為是日本開(kāi)發(fā)了在制氫的過(guò)程中運(yùn)用氧化物半導(dǎo)體光電極對(duì)水進(jìn)行分解的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換技術(shù)。同時(shí)，他們還對(duì)光電極半導(dǎo)體材料進(jìn)行了分類(lèi)，將其分為兩類(lèi)，即氧化物體系和非氧化物體系[2]。90年代，科學(xué)家在導(dǎo)電性剝離上調(diào)制出了單純的氧化物，所使用的方法是用納米結(jié)構(gòu)的“多孔半導(dǎo)體薄膜”濕法[3]，此次所運(yùn)用的材料就是氧化物類(lèi)材料，成膜之后顯著提升了其性能，對(duì)其的研究最為迅速的地方是歐洲。由于和光催化劑的分離原理相同，因此每個(gè)納米微粒中的電荷分離原理又被成為“光催化劑電極”。“太陽(yáng)光制氫技術(shù)”將氫和氧從水中直接分解出來(lái)所使用的手段是光催化劑和光電極，具有較低的成本，因此在未來(lái)氫能社會(huì)的構(gòu)建過(guò)程中，可以將其作為基礎(chǔ)技術(shù)[4]。目前，各地正在對(duì)其進(jìn)行不懈的深入研究。

2 新型氧化物半導(dǎo)體光電極合成中的氫氣制備

在制氫的過(guò)程中對(duì)水進(jìn)行分解時(shí)運(yùn)用氧化物半導(dǎo)體光電極時(shí)，從理論上來(lái)說(shuō)，水的分解反應(yīng)中電解電壓為1.23V，但是實(shí)際情況是，在過(guò)電壓的影響下，要想使分解反應(yīng)正常進(jìn)行，電解電壓必須大于1.6V。但是，在輔助電源電壓較低且運(yùn)用光電極的情況下，低成本制氫是具有極大的發(fā)展前景的。此次光電極輔助電壓只需要0.7V，隨著科技的不斷進(jìn)步，光電極輔助電壓可能達(dá)到0V。

氧化鈦的單晶體或高溫?zé)Y(jié)體是研究的初級(jí)階段所使用的材料，但是其無(wú)法對(duì)紫外線進(jìn)行充分的應(yīng)用。隨后，以歐洲為中心，世界范圍內(nèi)逐漸盛行起雜導(dǎo)電性基板上運(yùn)用濕法成薄膜將多孔質(zhì)電極制作出來(lái)的研究，在這一過(guò)程中對(duì)可見(jiàn)光的氧化物半導(dǎo)體材料進(jìn)行了充分的應(yīng)用，所使用的材料為氧化物或三氧化二鐵。n型是多數(shù)氧化物半導(dǎo)體的類(lèi)型，最適于生成氧的那一側(cè)電極，涂覆后在空氣中燒制成膜，有利于大面積制作。但是，太陽(yáng)能制氫具有較低的轉(zhuǎn)換效率，只有促進(jìn)單層轉(zhuǎn)換效率的顯著提升，才能使其實(shí)用化。此次研究的出發(fā)點(diǎn)為對(duì)電荷進(jìn)行有效的抑制，然后和增大光吸收有機(jī)結(jié)合起來(lái)，在大幅度提升轉(zhuǎn)換效率的過(guò)程中運(yùn)用三種氧化物半導(dǎo)體薄膜多重疊層等方法。半導(dǎo)體光電極分解水制氫體系如圖2所示[5]。

2 半導(dǎo)體光電極分解水制氫體系

半導(dǎo)體光電對(duì)光進(jìn)行吸收之后，激發(fā)價(jià)帶電子到導(dǎo)帶。這導(dǎo)帶的電子送入電極的途徑是通過(guò)輔助電源的作用，對(duì)水進(jìn)行有效的還原從而將氫制作出來(lái)這一全過(guò)程在電極上進(jìn)行。由于導(dǎo)帶的電子具有較高的能量，因此即使水的分解電壓高于輔助電源太陽(yáng)電池的電壓，電子也能被送入電極。此外，空穴在價(jià)帶電子被激發(fā)走后形成，“正孔”是其中一部分，形成的原因是正電荷帶電。由于“正孔”極易氧化，將電子從其他物質(zhì)中奪取過(guò)來(lái)，因此在光電極側(cè)氧化水促使氧產(chǎn)生。在這種情況下，和只用點(diǎn)樣電池水分解制氫相比，光電極在分解水時(shí)位于低電位，性能一旦被提升，將極易實(shí)現(xiàn)整個(gè)體系的成本化。

3 新型氧化物半導(dǎo)體光電極合成的技術(shù)前景

光電極制作運(yùn)用三種半導(dǎo)體層疊的方法，并使水解反應(yīng)發(fā)生在濃度較高的碳酸鹽電解液中，能夠達(dá)到0.85%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率。進(jìn)一步層疊這樣的二塊光電極，將光封閉其中的結(jié)構(gòu)制作出來(lái)，同時(shí)使水解反應(yīng)發(fā)生在濃度較高的碳酸鹽電解液中，能夠達(dá)到1.35%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率[6]。氧化物光電極沒(méi)有添加貴重金屬，已經(jīng)使光電極的最高值翻了一倍。

在對(duì)水的分解過(guò)程中運(yùn)用這種層疊氧化物光電極的系統(tǒng)，從電極中產(chǎn)生氫的氣泡，從光電極中產(chǎn)生氧的氣泡。對(duì)現(xiàn)階段的材料進(jìn)行有效的利用能夠?qū)⑺纸獾碾娊怆妷航档椭辽?0%，有利于實(shí)現(xiàn)水分解制氫的低成本化。該技術(shù)顯著提升了光電極的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率，輔助電源電壓需要隨著光電流的增大而降低。半導(dǎo)體能夠?qū)﹂L(zhǎng)波長(zhǎng)的可見(jiàn)光進(jìn)行充分的利用，具有更大的導(dǎo)帶準(zhǔn)位負(fù)值和較高的電荷分離效率，這三個(gè)特征是其開(kāi)發(fā)變得更有意義。

目前，有關(guān)學(xué)者正在進(jìn)行高速篩選試驗(yàn)，試圖在較短的時(shí)間內(nèi)，在無(wú)數(shù)復(fù)合材料及各種組合中，對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)的探尋并將其開(kāi)發(fā)出來(lái)，該機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)用最理想的半導(dǎo)體材料，具有最適合的多層組合膜結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在對(duì)材料進(jìn)行探索的基礎(chǔ)上，對(duì)光電極的調(diào)制方法進(jìn)行有效的改良，從而促進(jìn)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率的顯著提升。未來(lái)在濃度較高的碳酸鹽中氧化還原碳酸離子，從而解明水分解的詳細(xì)機(jī)理，最終促進(jìn)水分解系統(tǒng)效率的顯著提升。

參考文獻(xiàn)：

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[2]戴松元，史成武，翁堅(jiān).染料敏化納米薄膜太陽(yáng)電池最新研究和產(chǎn)業(yè)化前景[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2005，1.

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[6]羅文俊，于濤，鄒志剛.光電化學(xué)電極的研究及其在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用[J].物理，2006，6.

半導(dǎo)體材料發(fā)展前景范文第3篇

顯示技術(shù)已完成了由陰極射線管顯示向以薄膜晶體管液晶顯示技術(shù)和等離子體顯示為主流技術(shù)的平板顯示器的過(guò)渡，目前，顯示技術(shù)處于多種技術(shù)并存、新型顯示發(fā)展迅速的黃金階段，寬色域、高分辨、大尺寸、低功耗正成為顯示技術(shù)的發(fā)展方向。“激光顯示最突出的特點(diǎn)就是色彩優(yōu)勢(shì)，激光顯示的色域空間比傳統(tǒng)顯示技術(shù)的色域空間大兩倍以上，能更好地再現(xiàn)自然界的色彩。”在談到激光顯示的優(yōu)勢(shì)時(shí)，畢勇首先提到這一點(diǎn)。在他看來(lái)，以投影技術(shù)作為未來(lái)消費(fèi)類(lèi)家庭影院的顯示終端，主流很可能是以激光光源為主，激光顯示技術(shù)的發(fā)展前景非常光明。

畢勇，中國(guó)科學(xué)院光電研究院光電系統(tǒng)工程部研究員，北京中視中科光電技術(shù)有限公司總經(jīng)理，“十一五”國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目總體專(zhuān)家組專(zhuān)家。主要從事全色激光顯示技術(shù)、大功率全固態(tài)激光器系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用和非線性光學(xué)頻率變換技術(shù)等方面的研究。

畢勇及其團(tuán)隊(duì)的研究工作主要集中在四個(gè)方面：光源技術(shù)，著力研發(fā)小型、低成本、高效率的紅綠藍(lán)光源模組，研制出了15瓦的光源模組；散斑消除技術(shù)，已獲得10余種散斑消除技術(shù)專(zhuān)利，并開(kāi)發(fā)出散斑測(cè)量?jī)x器；在色彩空間坐標(biāo)系下推導(dǎo)出新的色彩管理方程，使顏色算法從線性節(jié)點(diǎn)算法變?yōu)榉蔷€性映射關(guān)系；圍繞工程化展開(kāi)工作，合成了500瓦的激光輸出，在高流明激光投影放方面，做到了45000流明的輸出，在關(guān)鍵元器件的抗沖擊震動(dòng)、抗高低溫存儲(chǔ)、抗高低溫沖擊、防潮等方面做了很多工作，對(duì)工程應(yīng)用有重要意義。

“十一五”規(guī)劃中，激光顯示技術(shù)被列為重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)，畢勇作為“十一五”國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目專(zhuān)家組專(zhuān)家，主持參與了多項(xiàng)重要技術(shù)的研發(fā)，取得了多項(xiàng)成果：首先，在低成本、大尺寸的激光晶體和非線性光源晶體制備中，將LBO晶體做到1千克以上甚至兩千克，比傳統(tǒng)的200克大了近10倍；其次，在半導(dǎo)體材料和器件方面，突破了TM模式近紅外半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制備，完成短波長(zhǎng)635納米的紅光半導(dǎo)體器件的研發(fā)，解決了我國(guó)紅光半導(dǎo)體和紅外半導(dǎo)體器件的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題，降低了生產(chǎn)成本；第三，激光技術(shù)方面，開(kāi)發(fā)小體積15瓦的光源模組，電光轉(zhuǎn)化效率高達(dá)16.6%，有利于激光顯示技術(shù)國(guó)產(chǎn)化、構(gòu)建自己的產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)群；第四，終端產(chǎn)品方面，開(kāi)發(fā)出兩款1000流明的激光投影儀和10000流明的激光高亮度投影儀以及65英寸和71英寸的激光電視產(chǎn)品。

半導(dǎo)體材料發(fā)展前景范文第4篇

【關(guān)鍵詞】納米技術(shù) 電子技術(shù) 未來(lái)展望

納米技術(shù)在近幾年中接連取得一系列的突破諸如碳納米管的出現(xiàn)，納米制造工藝的進(jìn)步等等。納米技術(shù)成為一個(gè)國(guó)家科技競(jìng)爭(zhēng)力中非常重要的一個(gè)方面，其未來(lái)發(fā)展前景十分廣闊。隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，納米電子技術(shù)研究也漸漸取得突破。納米電子技術(shù)成為國(guó)家信息技術(shù)發(fā)展那壯大疾馳在世界前列的根本推動(dòng)力。也成為保持世界電子技術(shù)快速發(fā)展并使摩爾繼續(xù)延續(xù)的重要影響因素。本文就當(dāng)前納米電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)納米技術(shù)可能的發(fā)展方向做出思考并提出相關(guān)芻議。

1 納米電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 納米電子技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及地位

傳統(tǒng)硅基電子元件技術(shù)將很快面臨其發(fā)展瓶頸，電子元件技術(shù)若想獲得進(jìn)一步發(fā)展必須對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行突破，微電子理念作為主流電子發(fā)展理念結(jié)合當(dāng)前信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理對(duì)未來(lái)電子元件技術(shù)實(shí)現(xiàn)必將以納米電子技術(shù)為主要突破口，換言之，納米電子技術(shù)是未來(lái)電子元件技術(shù)的必然發(fā)展趨勢(shì)，是國(guó)家信息技術(shù)發(fā)展的必然選擇，在國(guó)家科技發(fā)展中占有十分重要的發(fā)展地位。納米電子技術(shù)有著許多優(yōu)點(diǎn)，例如納米電子元件體積非常小，集成度極高，運(yùn)算速度以及處理速度非常快同時(shí)有著極小的耗能更低的散熱。無(wú)論在制造領(lǐng)域，信息領(lǐng)域還是軍事應(yīng)用，納米電子技術(shù)都⒂兇攀分廣闊的應(yīng)用。納米電子技術(shù)憑借以上優(yōu)點(diǎn)將能夠?qū)崿F(xiàn)許多的未被實(shí)現(xiàn)的技術(shù)諸如量子運(yùn)算，更大的存儲(chǔ)技術(shù)，VR技術(shù)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等等。可預(yù)見(jiàn)的，納米電子技術(shù)應(yīng)用將在信息領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)革命性突破。

1.2 納米電子技術(shù)現(xiàn)階段成果

在現(xiàn)階段，納米電子技術(shù)主要還是以實(shí)現(xiàn)納米電子元件以及各種納米電子材料為主。

1.2.1 納米電子材料

納米電子材料研究在現(xiàn)階段取得了很多成果包括納米硅薄膜、納米硅材料以及納米半導(dǎo)體材料等等。現(xiàn)階段對(duì)于硅基材料的更種應(yīng)用還在進(jìn)行，納米硅材料的出現(xiàn)符合現(xiàn)階段人們對(duì)于電子技術(shù)發(fā)展的需求，納米硅材料應(yīng)用有許多好處，運(yùn)用納米硅材料能制造出集成度更高，運(yùn)行更穩(wěn)定，能耗更低，效率更優(yōu)的電子板以及處理器芯片。能夠有效降低高性能計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)成本。納米硅材料相較于一般材料有著明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其在生活中的應(yīng)用能夠?yàn)槿藗儙?lái)更意料之外的便捷。

1.2.2 納米電子元件出現(xiàn)

電子元件的發(fā)展一直都在努力實(shí)現(xiàn)在單位面積上實(shí)現(xiàn)更多電路的集成，所以，在之前的發(fā)展中電子元件經(jīng)歷了集成元件發(fā)展，大規(guī)模集成元件，超大規(guī)模集成元件三個(gè)歷史發(fā)展。最終相關(guān)電子設(shè)備由一整個(gè)房屋大小微縮到如今的桌面大小。電子元件發(fā)展進(jìn)步有著很重要的意義。基于集成電路的發(fā)展進(jìn)步融合納米技術(shù)便出現(xiàn)了納米電子元件。

1.2.3 納米電子技術(shù)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用

隨著納米電子材料發(fā)展以及高度集成的納米電子元件出現(xiàn)，納米電子技術(shù)開(kāi)始真正的運(yùn)用于醫(yī)學(xué)軍事等領(lǐng)域中。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，納米傳感器使得現(xiàn)代醫(yī)學(xué)細(xì)微部位研究取得突破，進(jìn)一步的對(duì)人體生化反應(yīng)中各種化學(xué)信息以及電化學(xué)信息進(jìn)行展示。另外，納米電子技術(shù)應(yīng)用高級(jí)醫(yī)療設(shè)備制造出現(xiàn)了一大批如螺旋CT和MRI等高科技醫(yī)療設(shè)備的問(wèn)世。納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)其他領(lǐng)域也有著十分廣泛的運(yùn)用，這些都大大推動(dòng)了醫(yī)學(xué)行業(yè)的發(fā)展。

軍事領(lǐng)域的應(yīng)用更為普遍，專(zhuān)家預(yù)測(cè)未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)就是信息化的戰(zhàn)爭(zhēng)，掌握信息多的一方就能夠獲得絕對(duì)的主動(dòng)，納米電子技術(shù)推動(dòng)了軍事化信息戰(zhàn)的發(fā)展。不僅如此，納米技術(shù)應(yīng)用與武器制造進(jìn)而出現(xiàn)制導(dǎo)更精確的導(dǎo)彈，各種微型飛行器，納米裝備等等。軍事領(lǐng)域獲得快速發(fā)展。

2 納米電子技術(shù)未來(lái)發(fā)展展望

其實(shí)在目前，世界主要國(guó)家都已經(jīng)加強(qiáng)對(duì)納米電子技術(shù)的重視程度并積極進(jìn)行著各種各樣的推動(dòng)納米電子技術(shù)發(fā)展的計(jì)劃。諸如美國(guó)的國(guó)家納米計(jì)劃，歐盟的框架計(jì)劃等等。其中主要針對(duì)的方向是納米電子學(xué)發(fā)展，納米信息處理和納米儲(chǔ)存技術(shù)等。通過(guò)對(duì)世界主要國(guó)家納米電子技術(shù)計(jì)劃的分析能夠看出未來(lái)主流納米電子技術(shù)發(fā)展方向?yàn)榧{米信息系統(tǒng)以及納米電子學(xué)兩個(gè)方面。具體方向?qū)⒅饕性谛滦碗娮釉_(kāi)發(fā)制造，石墨烯材料研究應(yīng)用，碳納米管研究應(yīng)用等等。

通過(guò)不斷的開(kāi)發(fā)制造新的納米電子元件進(jìn)而推動(dòng)未來(lái)納米級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)出現(xiàn)。在未來(lái)，能夠通過(guò)納米電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)量子晶體管技術(shù)，進(jìn)而推動(dòng)量子超級(jí)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)為世界科技進(jìn)步做出卓越貢獻(xiàn)。

石墨烯以及碳納米管應(yīng)用于新一代的半導(dǎo)體材料中，新一代半導(dǎo)體材料將對(duì)未來(lái)的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)步，未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展，未來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展等等帶來(lái)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

再進(jìn)一步的暢想，納米電子技術(shù)能夠方便的用于人體，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)人體與網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互動(dòng)，人體的各種數(shù)據(jù)諸如身份信息，健康信息等等都能得到實(shí)時(shí)監(jiān)控遇保護(hù)對(duì)人們的生活方式進(jìn)行改變。納米電子技術(shù)的不斷突破還將會(huì)為太空電梯，海底隧道技術(shù)等等高精尖技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)推動(dòng)。

3 結(jié)語(yǔ)

納米技術(shù)在當(dāng)前發(fā)展迅速并且影響深遠(yuǎn)，抓住機(jī)遇，集中優(yōu)勢(shì)力量，進(jìn)一步加強(qiáng)納米電子基礎(chǔ)研究和相關(guān)應(yīng)用研究，搶占納米電子技術(shù)高地，是推進(jìn)我國(guó)新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展的必然選擇。加強(qiáng)納米電子學(xué)基礎(chǔ)理論研究，順應(yīng)世界發(fā)展潮流，特別是納米電子器件中最基本的載流子輸運(yùn)現(xiàn)象及其規(guī)律的研究是把握好未來(lái)納米電子技術(shù)的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

陳建（1978-），女，遼寧省錦州市人。任職河北省高校工業(yè)數(shù)據(jù)通信與自動(dòng)化儀表應(yīng)用技術(shù)研發(fā)中心，承德石油高等專(zhuān)科學(xué)校，講師，大學(xué)本科學(xué)歷，在職研究生，主要從事電子技術(shù)，工業(yè)數(shù)據(jù)通信方面的研究。

半導(dǎo)體材料發(fā)展前景范文第5篇

[關(guān)鍵詞]LED環(huán)保節(jié)能；綠色照明

中圖分類(lèi)號(hào)：TU8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）44-0196-01

一、LED光源的結(jié)構(gòu)與發(fā)光原理

LED（Lighting Emitting Diode ） 即發(fā)光二極管，是由磷、砷、氮等多種化合物制成的二極管，當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)便能夠輻射出可見(jiàn)光。

半導(dǎo)體晶片由三部分構(gòu)成：

（1）P型半導(dǎo)體組件，即該組件通常被焊接于接通電源正極的引線架之上；

（2）N型半導(dǎo)體組件，即該組件通常被焊接于接通電源負(fù)極的引線架之上；

（3）PN節(jié)，即P型半導(dǎo)體組件與N型半導(dǎo)體組件之間的過(guò)渡層。另外，運(yùn)用分子中含有兩個(gè)或多個(gè)環(huán)氧基團(tuán)的環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)以上三部分進(jìn)行封閉，從而便可構(gòu)成LED燈。

發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。？當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。

二、LED光源的特性

LED 光源是超導(dǎo)發(fā)光晶體在電場(chǎng)作用下發(fā)出可見(jiàn)光， 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 耐沖擊、 耐振動(dòng)、 顯色性好、無(wú)頻閃、無(wú)電磁高頻干擾、無(wú)紫外線和紅外線輻射、無(wú)汞等重金屬污染、功率因數(shù)高、響應(yīng)時(shí)間短、無(wú)眩光、光通利用率高等優(yōu)點(diǎn)，是一款節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)的綠色光源。

LED節(jié)能燈的特點(diǎn)可以概括為：

1、 高效節(jié)能：目前其光效可達(dá)80～100lm/W，理論上 LED 燈比白熾燈節(jié)能 80 % ，比熒光燈節(jié)能50%。

2、 超長(zhǎng)壽命：半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無(wú)燈絲，無(wú)玻璃泡，不怕震動(dòng)，不易破碎，使用壽命可達(dá)五萬(wàn)小時(shí)，而普通白熾燈使用壽命僅有一千小時(shí)，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時(shí)。

3、綠色環(huán)保：普通節(jié)能燈燈管中含有重金屬汞，一旦燈管破損，汞外露，會(huì)對(duì)環(huán)境和人體造成危害，而LED節(jié)能燈不含鉛、汞等污染元素，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染。

4、光線健康：光線中不含紫外線和紅外線，不產(chǎn)生輻射，普通燈光線中含有紫外線和紅外線。且LED節(jié)能燈直流驅(qū)動(dòng)，無(wú)頻閃。

5、光效率高：LED燈發(fā)熱小，90% 的電能轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光，普通白熾燈 80% 的電能轉(zhuǎn)化為熱能，僅有 20% 電能轉(zhuǎn)化為光能。

此外，LED節(jié)能燈的亮度高，投光遠(yuǎn)，投光性能好，使用電壓范圍寬，光源通過(guò)微電腦內(nèi)置控制器，可實(shí)現(xiàn)LED七種色彩變化，光色柔和、艷麗、豐富多彩、低損耗、低能耗，適用家庭，商場(chǎng)，銀行，醫(yī)院，賓館，飯店他各種公共場(chǎng)所長(zhǎng)時(shí)間照明。

三、應(yīng)用現(xiàn)狀

作為21世紀(jì)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，LED 照明呈現(xiàn)迅猛發(fā)展態(tài)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。截止當(dāng)前，LED已在我國(guó)多個(gè)行業(yè)應(yīng)用較成熟，并發(fā)揮了至關(guān)重要的積極效應(yīng)。

（1）LED在顯示屏中的應(yīng)用

在數(shù)字化信息快速發(fā)展的推動(dòng)下，LED以其突出的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)入顯示屏行業(yè)中，使得顯示屏得以優(yōu)化升級(jí)，同時(shí)具備一系列優(yōu)勢(shì)：其一由于體積小質(zhì)量輕，使得該類(lèi)產(chǎn)品較為輕薄，增加了便攜性；其二由于LED的帶寬窄，發(fā)出的光顏色純，無(wú)雜色光，覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光的全部波段，且可由R＼G＼B組合成任意需要的可見(jiàn)光，增加了屏幕亮度與色彩表現(xiàn)力，使其更具均勻性；其三由于發(fā)光效率高，續(xù)航能力顯著提高；其四環(huán)保無(wú)污染。

（2）LED在車(chē)燈中的應(yīng)用

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，當(dāng)前LED在我國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的應(yīng)用正處于起步階段，諸多方面有待進(jìn)一步成熟與完善。針對(duì)汽車(chē)應(yīng)用的LED研發(fā)廠商積極性很高， 而 LED也確實(shí)以它的獨(dú)特性吸引著車(chē)用市場(chǎng)。優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)為：

其一，使用壽命較長(zhǎng)，即汽車(chē)照明燈若使用LED，那么正常情況下該車(chē)終生無(wú)需更換燈具；

其二，高效率、低能耗，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理念；

其三，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，即內(nèi)部支架結(jié)構(gòu)，四周以透明的環(huán)氧樹(shù)脂密封，抗震性能較好；

其四，亮度高，光線亮度衰減遠(yuǎn)低于鹵素?zé)簦?/p>

其五，低壓直流電即可驅(qū)動(dòng)LED，負(fù)載小，干擾弱，對(duì)使用環(huán)境要求低，較適用于汽車(chē)上；

其六，響應(yīng)速度較快，點(diǎn)亮無(wú)延遲，通常響應(yīng)時(shí)間為納米級(jí)，適應(yīng)用于移動(dòng)速度快的物體；

其七，LED體積相對(duì)較小，通常不會(huì)影響到汽車(chē)整體的美觀。

缺點(diǎn)為：成本相對(duì)較高；光型設(shè)計(jì)難度系數(shù)較大；散熱性能較差，易出現(xiàn)光衰現(xiàn)象；維修性能較差。

LED車(chē)燈在向著平民化的車(chē)型普及。對(duì)于要求更高的車(chē)前燈，也會(huì)隨著 LED 亮度的提高、價(jià)格的逐漸下降而獲得普遍應(yīng)用。在中國(guó)，新能源汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入中國(guó)十二五計(jì)劃， 屬于國(guó)家低碳、節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)業(yè)的一部分，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)支持政策，屬于LED產(chǎn)業(yè)延伸的領(lǐng)域之一。

（3）在室內(nèi)、室外照明中， LED 應(yīng)用在景觀、 商業(yè)櫥窗、辦公環(huán)境、隧道和工礦等照明領(lǐng)域。隨著技術(shù)的進(jìn)步，LED 照明的光效在不斷提高，發(fā)光效率從開(kāi)始的40lm/W 上升到80lm/W， 而且還在不斷提高， 理論上發(fā)光效率可達(dá)300lm/W。目前國(guó)內(nèi)加工生產(chǎn) LED 照明的企業(yè)已達(dá)上千家， 憑借著勞動(dòng)力價(jià)格偏低的優(yōu)勢(shì)， 打破了國(guó)外的價(jià)格壟斷。產(chǎn)品的價(jià)格從開(kāi)始時(shí)的60 元/W ～70 元/W， 到 2014 年已經(jīng)降到 15 元/W 以下， 基本接近用戶可接受的心理價(jià)位狀態(tài)。

就當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的水準(zhǔn)來(lái)看，LED照明還沒(méi)有足夠的能力打破傳統(tǒng)照明觀念，依然停留在取代型路線上；而在取代型路線里面，LED照明還必須依賴政府政策指引。也就是說(shuō)， 雖然LED照明在某些領(lǐng)取發(fā)展到足夠成熟的程度，但是相對(duì)于整個(gè)市場(chǎng)而言，它還處在一個(gè)起步階段。

除此之外，人們還在不斷探索LED光源的其他應(yīng)用價(jià)值，如把它應(yīng)用在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、生物科學(xué)等方面，LED擁有極其廣闊的市場(chǎng)前景。

四、LED光源的發(fā)展前景

LED光源的價(jià)格相對(duì)高于傳統(tǒng)光源，這是其進(jìn)入市場(chǎng)的障礙之一。另外，產(chǎn)能過(guò)剩也導(dǎo)致市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)激烈。推動(dòng)照明市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵推動(dòng)力是高亮度LED和LED智能控制器的出現(xiàn)。采用高亮度的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師面臨許多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，包括散熱管理、驅(qū)動(dòng)方案、拓?fù)浼軜?gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施。

智能化應(yīng)用是LED一個(gè)潛在的優(yōu)勢(shì)。未來(lái)的LED照明不只是帶來(lái)更高的光效，還有更好的光線。在汽車(chē)中，智能化照明是未來(lái)一個(gè)流行趨勢(shì)， 比如按需調(diào)節(jié)燈光的明暗程度、車(chē)內(nèi)燈光隨外界光線而自動(dòng)調(diào)整等等。而在一般照明中，智能照明具有燈光亮度調(diào)節(jié)、色溫調(diào)節(jié)、燈光軟啟動(dòng)、定時(shí)控制、場(chǎng)景設(shè)置等功能，達(dá)到個(gè)性化、舒適性、二次節(jié)能、安全高效的要求。

未來(lái)照明行業(yè)將會(huì)朝著“ 智能化” 的趨勢(shì)發(fā)展，在生產(chǎn)備用燈具時(shí)將傳感器和智能的決策方案考慮進(jìn)去， 通過(guò)調(diào)整操作方式來(lái)滿足用戶的需求。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下， 聯(lián)網(wǎng)照明等系統(tǒng)將形成樓宇管理系統(tǒng)的通信中樞， 包括照明、安防、火災(zāi)探測(cè)、溫度控制和人員檢測(cè)。這些功能可以連接到使用個(gè)人電腦和便攜設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)， 實(shí)現(xiàn)基于云控制、 數(shù)據(jù)采集以及處理和存儲(chǔ)，通過(guò)ios或android系統(tǒng)，用戶可以與家庭局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接，實(shí)時(shí)控制照明設(shè)備。

結(jié)語(yǔ)

LED光源具有非常突出的優(yōu)點(diǎn)，LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展不僅對(duì)照明和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)具有戰(zhàn)略帶動(dòng)作用，而且還會(huì)引發(fā)家電、汽車(chē)、手機(jī)等一系列終端消費(fèi)品的技術(shù)變革。推廣LED節(jié)能燈符合我國(guó)節(jié)能減排的目標(biāo)，同時(shí)，智能控制系統(tǒng)可以使LED徹底擺脫傳統(tǒng)照明定義的束縛，推進(jìn)綠色照明變革。但在現(xiàn)實(shí)中還存在許多亟待解決的問(wèn)題，這就要求國(guó)家采取積極的措施來(lái)解決這些問(wèn)題，如加大宣傳推廣力度、制定節(jié)能燈標(biāo)準(zhǔn)、提高生產(chǎn)技術(shù)降低生產(chǎn)成本、規(guī)范市場(chǎng)秩序。只有這樣才能使 LED市場(chǎng)健康有序的發(fā)展，才能得到消費(fèi)者的認(rèn)可和接受。

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