几种光电信息功能材料的研究进展

几种 光电信息 功 能材料的  研究进展 ■

/文王藜蓓    陈芬 周 亚 

训宁波大

信学息科 学工与学程院

 当今

界正处于世 光 电息产信 飞业 速

展 的发代时, 电子 业产 是 2纪  世光 1 力 巨大 的潜产 。业来 信息产 业 竞 的未

家 息信 业产战 略 , 望率中先 实 现核  有心

术 技国产化…  。

折变材料 等 3类 要重光 电息信 能功材  料 特的性及其 研究展进。

 

众所 知周, 电材 料 整是个光 电  光子产 业 基的 础和先导 3[ 光 材电料按  2 -o] 途用来 分 可分 为光 ,电 换材转 料 光  和电 催 材 化料; 组 成 来分 , 为分有  按 机光可 材电料 、 光 机电材 料 和有机 一无  机 无 光配电 物合 ;尺 度来 分, 分 按  可 为 米光纳 电 料和 材块体 光 电 料 。 材  光 电由料 制材 成光 电的器 件和产 品 其, 

 

争点焦将微 电子从信 产业息 转光向 电 子 信 息 产 业, 预测 , 0 0 5 0 , 据21 2 1-年  光电 产子业 能会取代可 统传电子 产 业并 为 成 2 世纪最大的产 业, 同1成时  衡为量 个一家 经国发济展和综合 力 的国 重要标 志 一之 此。,为 不 少 家都 国采取  相 了措应施 ,加快 展 发 电子光 产 ,业  美国、 日本 、国 国、 国等、国竞家相 德 韩 将光法 子电技 术 纳入 国 发展计家划 。  

近年 来 国,光 子 产 业 飞 速 电 发 ,展 我 

激半导光电材体料 半

导体 是指导电 性 能介 于 体 

导 绝与缘 体之 的间材 料。 半 体导光 材电 料 , 中的能 把 电转 换 成 光, 有 有 的 也能

把光 转换成 电 ,还 有能对的 光 和电

的信  号 进行 各种处 理和 放大 。 12 纪 世上 叶半, 导 异体 结质构和 量 子 结 构 半 材 料 将 是光仍 信 息 功 能电材 料 发研 的

主流 。  

新品 、 新产技术 不断涌现 , 应渐用 已逐 到

从信 的获息取 、处理 传、到 信输的 息 存 和显示 储等息信业 产各个 的要环重 节。 目 前 电子 ,产最 主要业的 3 2光 应7 

硅电子技术材微  料.微

子电技是建 术在 以集立 电成路 

、 纤、 光缆 器、件技 术 产和 水  业光 光光

平经已达到 接 或 国近先 进际 平 。 光 

水用

领 域为光 通 信及 相 其组 关件系 、 统 光 电显 和光 示 存储  本文 要主阐  述 。半

导 体 光电料 、材纳米 电光材料和光 

为核

的心各种导半器 件体础上 的基高

 

电产子是业 我信息 国产业与国 先际进 水 平 距差相 对 较小的领 域 一 , 之国 在 

新子技电术 。 材 料硅 是

半 导体集成  电路和

光伏 阳太能 电池的主要 材 原料,  

栅黼料产 业 . 2 1 O 5 0 N—1    

是信 息新和能源 产业的 础 基。 年 近 来,  由 于界世半 体产业导及 伏光产业 发的  展 ,国 硅的材 料产 业 得 到也 了速 快我 成 长与展 发大 。  壮硅 微 子电 技 术 材料 对 今当信 息  时具代有 巨 的 大响 , 影 点特 是积体 其  小 量 轻 、、 靠 性高等 。 为 导  半质 可作 体 光 材 电料 硅 的料材 从,提高硅 的性 能  、 成路 电成 品 ,率集 以及 降低 成 本  来 看, 大 直拉 硅 晶直 单 径,决  硅增 解片 直 增 大径 导致 的缺 陷 密 度 增加 和 均  匀 性差变 问题等, 是 今 硅后材  料 仍展发的大 趋 ;势外 , 另 从进一 步 小缩

长的  限制, 国家纳 米 量级子器 核  件是心 技术的真正 体现 。 过经十 年 的多 快 速发 , 展QL已在 新 C型 /中 外光  红 源、 远自空由间通 、 红外对信 和遥抗化 控学 感 等 传 方面 显突 出 广 泛的应 用前  。景 前目, Q C已L成为 各 国 争 相研究  的 高 技术 , 新基 于QC多L可的调 谐 许 中外激 光红器( 冲脉 和外红 国)外  已

经进入在业工化 。  

二 、纳米光电材 料

纳 米料是指粒材尺子寸 在 ( 1 x  ~ ̄ln 的1 材 。料纳 米 电材料光是 能 指将够   能光转 为化电 或能化学能 其它等 能量 

一的

纳 材米 料,因其 良 好的性 能 、  巨

的大发展 前 景而 泛广 应于用 光通 信   光 存 、储、 光 网络 、 电探 测 器 等  各 全

光方个面  

纳 米。材 料大 致 可分 为纳 粉末米、  

光带隙子材料 .

光 子 带 隙 材 料( 被称 为 光 子  常

维纳 米材

料、 米等 。膜 中, 米   其纳纳

粉末又 称 超为微 粉 或超 粉细, 般 指 

一晶

体) 概念 首 先 出 现 1于8 年 的 9,  7

E b.o oi hY a1nr 和t.S onc J h分独别立 

粒 在度 Ol m以下 粉末的或颗 ,粒 O n是

一 

种 介

于原 子、 子 宏 观物与 体 间之 分

半 导体 器件 特 征 尺 寸 和 提高 硅的集 

成 度 看来, 料材 发 展的 一个另主 要  硅 方将向是 制研 合 适于深 亚 微 乃米  至纳米 级 工艺 所需 的大 径直 硅外 片延 。 基 于 锗 化硅 i () 料 生长的应 变   Se 材G 技术 ,硅 提能供更 高器 的件驱动 电 流 和更 的快 晶体管速 度 , 有 可能 代  替 硅将材料 而 成 为6nm以下互 补 型 属 金 5氧 化 物半导 体 电 (路 SO 的 主

流  M )c 术技 ; 时 们 , 也在 开 发诸 如 K高 同 人栅 介 质、 栅/ 多栅 件器 、变沟 道  双 应 和 高 迁移 率 材 料 铜互和连 技 等 术。 但  是即便 如 此 , 硅微电 子 技最术终 还  是难以 满 人足 类对 信量息的庞大 需 求,   因 此 ,求基于 新原理全 材的 、料寻 器件  

和电 路 技 术是 也另 一究 研热点, 基 

指如出 : 电 数函 的周性期变化 能够调  

介制材 料 光中 的状 态子 模 式。根据 周 期  性的空 排 列 间, 以 光将子 体晶 分为 可

一 

处 于

中间物 的 态固颗 粒材料 体;一维  纳 米料 指材直径为纳 尺度米 长而度 较   大线状的 料 , 根材 据它 不 同的形 貌以  及 心 或实空心 以分 ,纳为管米、 米   纳 棒 可或 米线 、 纳米纳  带 ;等 纳米 又膜分

 

维 二维、 三维和光 晶子体 。 

1年 9 o, s 9 6hT a mrKus 1出   as 作  ̄

了世界 上第一 个 光在 学尺 寸上 的 一   维 光 子体 晶 他。 半 导在体技术 方 面  成功 地开 辟了一 条新 路 ,道 利用 有  即 已半的导 体 工 业 技 来 术制 新造 型 半 的 导体 料——材 光子 体 晶。 二 而 光维子  晶 体,即半 体导的 片 堆薄 , 已制  层 备 现 出了硅基 二光维 子体晶、 高 值 Q ( 高品 质 数因 的光) 子 腔微 含和 单 子点  的量砷化镓 基 二 光 维子 晶体微腔 其, 应 用 领域广 ,泛 用 全 利反 射将内光  限如 制 在 晶体 而 产 中生光 子 晶体 效 应 以 及  制控光的色散 ,利 用子 光体晶制作  计 算 芯 机片 以提高计 算 机 运 行 速 度 等 。 维光 子 晶体 , 其 是可 见 光 /三 尤 近  红 波外 的 三维段光 晶 体子 由,于加 工  条件 制 限 制, 备相 对较难。 近 年来 , 日本  京都 大学 已研 制 成 功了 I或 n ( PG a) 带 隙在1 5 m波 附长近、 A 基 S5.

 为

颗粒 与膜致密 膜, 颗 膜粒是纳 米 颗

粒  粘在 一 ,起中 间 有 极细 小 间 为的隙

 薄膜 , 密 膜 致膜指 层致密但 晶粒 尺寸  纳为 米的级膜 。薄

 

1纳 光 电米材 料的性特 .

由于 度尺 处原于子簇和宏观 物 

的体交接 区 ,域纳 米料材具有 表效面应、

 尺小寸应 效 、子量尺寸效和应宏观子量  隧效道 应 并产生奇,异的 力学、 电 学 、 磁 学、光 学、 热学化和学特性等。表 效应面 是纳米光  材电的料个重要特一性 当, 表 面子数原加到一增定度程, 陛子更  粒 能地 由表多面 原而 子不 由晶格是 上原的 子 定决 ,由 表于面原数子的增会多导 

于量 子 力 学应 的效 米纳电子 术 技、量

子信息  技和光术计算 技等 术 。

2 量子 级联光激器材  料.基

于 砷 化 镓 ( s A 和 磷化铟 G a) (P 基 的 超晶格 、 子 阱 材 已料经  I n )

发展量 得比较 熟成 了 并广, 泛应用于 光 通 信   动 通信、等 域 。领9 4 ,   移 19年国 美

缺陷 , 从多而定了决纳米光 材电料有

 更高的潘l 而量 子尺寸效应了会除 造生

。纳米成光电材 料光学性的质发生变化 ,

 还会 起 引其 学 电性质 的 显明改变 因 ,

尔贝 验实室发明了 基 于量 子子阱跃 带

迁 阱间和共振 穿 的量 子隧联激级 器  光 (   , 集量 工子程 和 子束分外廷   QL)C它技 术 于一 体 , 突 破 了导 半体能 隙对 波

周   期为7 m的 0 维 光 子 晶三 体。 0 n另

  , 子外晶 技体术 被也 用应到 了纤光 光 上, 即 子 光 晶体光 纤 ,相 于对 普通 它

  纤光有很 多 先之处 。进 

,此纳 米 光电材料 普通比光 材料电有具

 更高的光 化催 潘I  生。

纳米光电 材料研究 现状  .

着随 米纳导半体 材 料的现出纳和 

A v

ena  rI lt  ducdat isn s yM a ed  r

米电子器 件的 蓬勃 发 展 ,米 纳光 电子 

,等 且还具 而有显 明的 量尺子寸 应 。   近 年效 来 究人,员 成已 地功 制 研纳了  研米硅异质 结 二极管 ,并正 展 开纳 硅 米薄 太膜阳 池电 研的制 , 了纳现米   展硅薄 膜器件 广 的阔前 景。紫外 光探电 在 器方面测 , M. ye 等人制 作了   .ONa f h纳 米薄硅 膜外紫 光探电测器 。  

机光无折变材  料

. 世 2 纪 年9 代以 ,前们研 究   0的0 人

学 运 应而生。 纳 光米 电学 子是 研究 纳 米 结 构电 子光与相子 互作及其用 件器 的一 门 技高术学科 。 而 纳米 光电 技术  在纳是米光 电材 料 、半米导体 技术 纳 的 础基 上发展起 来 的 ,是纳 米光 子电  器 的基 础件, 将成 为 纳米 光通 技 信 且

术发展 的要支重柱 。  目 ,前 关米纳光 电材料 研 究的  有

光折变 材料 是都无 机材 料,致 可  大分

为以下 3 :铁电 体晶, 铌 酸  锂 ① 如 类( b  、iL NO )铌钾 酸(K N  b 钽酸 、O )铌 钾 ( N)钛 钡酸 ( a  、i酸 锶  KT 、BT O 铌)钡 (B 、 NS钡)钠铌( N )N B ;等 ②铁非 电

, 体锗 酸 铋 (1 O 、 酸铋。  B如Ge i:)硅

. 三光折变材料

  光折 变材料 是指 在光 的

照射 下  能够 吸 光 收 子产 生 电而 荷转移,  而从 形 空成间 电 ,场 通再 过电 效应光使 其 

射折率 发生改 变的 一光种 材 料 。电这  

iS( O。 ;等B 。 i   )化③合物导半 , 体  砷 

如与

应有用 : 

 

化 钾 a s、 P( 化镉碲( d e 、 G )I 、An C T硒) 化 镉( e等d。 C S) 无对 机晶人体在理 们

论 应和用面 方做 已 了出较 为系统深 

入研 的 。 究

 

纳 米 ① 末粉在 光 电探测 器中   研 的。 究米粉 体 表 现出 强光 吸能 、力纳  高活 性 高催、 化性 高选、 性 、择高扩 散  性 、高磁 率 和矫化顽力 等奇理 化特性  。 能现基 在于光电子 成集(ic n n lso  o  is lit sr )n uao , io的光电 探器测, 利 用金   属纳米 粉末 层 同涂s0 波I模 导式 相  互的作 用 , 以 显著 改善 薄膜型S 光  可O 电探 I测器的 光吸特性 。 此外 , 通收过  精心择 选米纳末 粉涂层的 材 和颗粒大 料小, 还有 望将 光 流电 响应 光的 谱 范 围 由 见可 和光红近 区扩外展到外红区。   ②一维 纳米 材料 应的 用 。向耦 

定合 器是 波 分复 网 用 络最中常 用的 基 本 元 件 之一 , 0 5 ,am a人  2 0年Ya d 等

材料 只 低 需 率功 光激即 在可 室  温 下 行多进种光 学 信 的息处理 与算运, 因  此 多 个在 领 域有中着 分十 诱人的  应用前。 目前景, 们 已先 后 对 光  折

人2

有机折变光材料 .

有机 光折 变材 主料 要包 括有 机   晶 体和 光 折变 聚 合 物 。9 年1, 91在  D uhame 人首 次 道 报了聚 物  c合 r bs等 i-NAPD A :E的光H变 效应 折。D 与  无机晶体 和 有机 体相 比晶, 折变   聚 光合物有 明显 的优势 , : 聚如 物 的 非合  线 性学性 光可 以能通掺 过杂生色团在  外场 下极化 生 产, 合 物聚在理 上论  具 有比 无机 晶大 几倍体的 质 品因素 。  等通常 , 折变合 聚物分为 以下 :4光 类 以 

材料在 高 度密数 据 存 贮 、 测  涉

量干 、 放 大、 光间 调制 、 图像学处 光 空 光理和 激 锁模光 方等面 的应 用进 行 了 比 深 较入研  究 ,着随 们 人对光 变折 效  的深入应研 以究新及型料材 不断的  发, 现光 变材 折料的 多许 新用 正在应

  层不穷 出发的展中。  

次报 了道 种一 基于 纳米 线 导波的  定向 耦合 器,个 耦合 导波的 横 截 面 2 寸尺为 0 3   m .m ,.

  x 30间距 为 

仅0  .m 3[6

。1

此基础之 上 ,他们制还 作

种一基于 纳米 波导的线r gB 反  ag射 型光上 下路 复 用/器 将。sIO 米纳 线  引入 到热光 关 中 , 开助 于有器件 尺寸  功和 耗减的 小,0 5 , 人首u次 2 0 年 C 等 报h道 基 于 纳米了线波 的 1×导1   1 、2

和 1×  Ma的 he n e干涉型热 光  4 Xc - Zhd r 开 关。  

③纳  硅米 膜薄 应的 。用纳米 薄硅  膜由于 特独 的 结构而具 一系列有独 特 性 质, 电导率高 、热 定 稳好 、性如 光 光 吸 收 能强力 、 光学能隙 化 、宽光 致光 

发新

和 产业 躺N5 0 1_ 碍  O 2.1 E  

荷 电 输体 为传基质 掺的 杂体系 以,非  性线 色 生为基 团质 掺 杂 的系体, 以惰

 还研

究聚合了材料 物位的型 字记数 录 维 双三光子 储存 特 性 ,讨 光 了折变 

探世

界各 正在 国速发加展 光电子 技术 和

品[-产 国] 、1 1美 21法 、国国 日本等 和发 德

性聚 合物为 质的基杂掺体系 和全 功能

型  (单分) 组合聚体物系   。光 折 变聚 合 物的 应用十 分广 泛  。 91 年, L . ld n9 6B. Vo o 等人 首次在安i 全 检 测 系 统中 实 现 了 聚用乙 烯 咔 唑 ( VK) P 行进 像图识别 。 02 , o—2 0年 W n  J e 人 对 一另咔唑 类有 机光 折变  材a 等料 PXS—C(Z咔 通唑过亚 甲 基链 接   将到 聚 甲基 氧 烷 硅中 )图像 识 别 中的 在

  应用进 行了 研究。人 不 仅们 研究了  光

合聚在 光信息物储存中应 用  

。达 国家都将 电光子技术 定为确国家重

  发展技术之点 一 并,成 立光 电子科研了

 四

、 结 语

2 世纪 9 代年以 来 ,0 世0界 光 电 子

中心, 重点 开拓 光子信电 技息和术产新 品 我。光 国电料研究 材主要 集中在中   科学国院半导 研体所 究 、中国科 院物学 理 研究所等部研究分所 , 及以国部我 分 大 学 , 山东大 学 如、 清华大 学等 。析 分 据,  光 电信 息 能功材 的料究研 点重 将落 

在料新 材l、 生能 新应效 及新以料的探索材  与备等方面 。制姻,  

瞄1 99 J. i.80 82 12.5 0 0936/.龇 1- 9X0010. .  0

产业 s光和 电 应正在 用爆 以炸 的性速度 增  长 。当 , 信息今 术技使得 人类 社发会   生了深 的刻变 化, 网络正步成逐为类人 全新 产和生生方 式的活础基设 施。科技  的

猛迅发 展 和人对们 息信 技术

越来 

高需求 的 ,正动推着信息会从微社 电  时子逐代渐进 入 电子时光代光和 子时 代。  

聚变 合对物 维三体 全息 的图储存 ,

 致 谢: 本研文究内容 得浙 江 教到育科研厅划计 项目( 90 57)宁 波 自然科市学 金(基 0 06 0 7 宁波)服 务市型重点 业 创新专 务 服 Y 00 42省 、22 1A 11 2    和

型电 信子专业息建设资群助金基 项目(  A 1 08 0 4 0 ) 0 0 0  ̄ 729 的助。 0 资 

考参献 

[文】我 光国电 产子业现的状 与未来发 方展 【向】机 光信息电 ,07 2 ( ) 4. 1 J . 2 0 , 2 :4 4

】 【杨承勇, 2 风吴 ,霞王 庆水 . 电信 息功能材光研 料进究和展应 用 景[】佛前山陶瓷 ,0 1 1() 9 1 . J . 0 2 ,l1 :- 2 

[刘彦 胜 .国 子信电息, 电材 产业 料发的展 状现 . 3【  ]我 J光 新材 料业 产01,7: 3 2 】.20( ) 2 7  —【】

牛 淑云 , 彭4 ,鲲 寇瑾. 纳米 光电料材研 简究介】辽 宁【师范 大学报学( J. 自然 科学)2版0 61, 3:6 .,0 23 ) (6 —7

 】 陈海[澜 . 55   一 维 米纳料材的光 电性 能研究 . 【J中 国科技信 息 09,1 )— 414 . 】 20( :054 9 

【, 】 mY dH, h   O t a iet l n culr b s d o i cn ht wie ai e u s d 】 EI  h t nTc n 1  6  aaa C u T p.il rc a o o ep a e  n sl  o   op n c rw  vg e [i.E EP oo . eh o.c  d   i oi  J L

et 0,5 ( 1 )f. 2 0 , 7 3.

】 C , u aaa 7  h  Y Tm d H, h  d e Sa .op c  oc t wt  bes d n ci nh tn cI ai, t1 C m t ap s is ic s a e    ol so p  o oi hi  wi  wa u ed 】s O tr ev gi [e. p . J

 Ep es20 1 ( 5.x rs , 50,3 2 ) 

】N e yO 8   fa  M,h a S S  Ait, 1Ti fl  sl  on n m  tr atl V h t dcto】P[ oo. eh .o oR , t mhe a . h n i mi c n o eaep  rie i c   U  o pe te r. h ntT cn1  o

L fJ. 04, 68 e.t 0 12( )

 【

郑 光昭

, 】9 苏悦 . 光成息信术中的光技折变料【 材.J 广 东业工大学学报 00, 1:016 . 2] 0, ()6 4 7 —

【0  崔元 靖 ,民 . 变权材料研究 展进【 .导 ,报 21(602. .1 l 王 】光折J 料材 2】 ,01)1— 5 0  [ 1l】唐见茂. 育 新新材料 产业兴 抢 占未 科来 技高点[ 制. 培 J国材料中进 ,00展 2()5— 9] 12 92,6 5:  

.【 1】姜2晶, 吴志,明 王, 涛命革性的材新料—黑—[ 硅. 等.J 料导报材,002( 12) 61 ] 1 ,244 2—:2  .

Avne  a r lI u t   da cd ti s nsy M ea   d

几种 光电信息 功 能材料的  研究进展 ■

/文王藜蓓    陈芬 周 亚 

训宁波大

信学息科 学工与学程院

 当今

界正处于世 光 电息产信 飞业 速

展 的发代时, 电子 业产 是 2纪  世光 1 力 巨大 的潜产 。业来 信息产 业 竞 的未

家 息信 业产战 略 , 望率中先 实 现核  有心

术 技国产化…  。

折变材料 等 3类 要重光 电息信 能功材  料 特的性及其 研究展进。

 

众所 知周, 电材 料 整是个光 电  光子产 业 基的 础和先导 3[ 光 材电料按  2 -o] 途用来 分 可分 为光 ,电 换材转 料 光  和电 催 材 化料; 组 成 来分 , 为分有  按 机光可 材电料 、 光 机电材 料 和有机 一无  机 无 光配电 物合 ;尺 度来 分, 分 按  可 为 米光纳 电 料和 材块体 光 电 料 。 材  光 电由料 制材 成光 电的器 件和产 品 其, 

 

争点焦将微 电子从信 产业息 转光向 电 子 信 息 产 业, 预测 , 0 0 5 0 , 据21 2 1-年  光电 产子业 能会取代可 统传电子 产 业并 为 成 2 世纪最大的产 业, 同1成时  衡为量 个一家 经国发济展和综合 力 的国 重要标 志 一之 此。,为 不 少 家都 国采取  相 了措应施 ,加快 展 发 电子光 产 ,业  美国、 日本 、国 国、 国等、国竞家相 德 韩 将光法 子电技 术 纳入 国 发展计家划 。  

近年 来 国,光 子 产 业 飞 速 电 发 ,展 我 

激半导光电材体料 半

导体 是指导电 性 能介 于 体 

导 绝与缘 体之 的间材 料。 半 体导光 材电 料 , 中的能 把 电转 换 成 光, 有 有 的 也能

把光 转换成 电 ,还 有能对的 光 和电

的信  号 进行 各种处 理和 放大 。 12 纪 世上 叶半, 导 异体 结质构和 量 子 结 构 半 材 料 将 是光仍 信 息 功 能电材 料 发研 的

主流 。  

新品 、 新产技术 不断涌现 , 应渐用 已逐 到

从信 的获息取 、处理 传、到 信输的 息 存 和显示 储等息信业 产各个 的要环重 节。 目 前 电子 ,产最 主要业的 3 2光 应7 

硅电子技术材微  料.微

子电技是建 术在 以集立 电成路 

、 纤、 光缆 器、件技 术 产和 水  业光 光光

平经已达到 接 或 国近先 进际 平 。 光 

水用

领 域为光 通 信及 相 其组 关件系 、 统 光 电显 和光 示 存储  本文 要主阐  述 。半

导 体 光电料 、材纳米 电光材料和光 

为核

的心各种导半器 件体础上 的基高

 

电产子是业 我信息 国产业与国 先际进 水 平 距差相 对 较小的领 域 一 , 之国 在 

新子技电术 。 材 料硅 是

半 导体集成  电路和

光伏 阳太能 电池的主要 材 原料,  

栅黼料产 业 . 2 1 O 5 0 N—1    

是信 息新和能源 产业的 础 基。 年 近 来,  由 于界世半 体产业导及 伏光产业 发的  展 ,国 硅的材 料产 业 得 到也 了速 快我 成 长与展 发大 。  壮硅 微 子电 技 术 材料 对 今当信 息  时具代有 巨 的 大响 , 影 点特 是积体 其  小 量 轻 、、 靠 性高等 。 为 导  半质 可作 体 光 材 电料 硅 的料材 从,提高硅 的性 能  、 成路 电成 品 ,率集 以及 降低 成 本  来 看, 大 直拉 硅 晶直 单 径,决  硅增 解片 直 增 大径 导致 的缺 陷 密 度 增加 和 均  匀 性差变 问题等, 是 今 硅后材  料 仍展发的大 趋 ;势外 , 另 从进一 步 小缩

长的  限制, 国家纳 米 量级子器 核  件是心 技术的真正 体现 。 过经十 年 的多 快 速发 , 展QL已在 新 C型 /中 外光  红 源、 远自空由间通 、 红外对信 和遥抗化 控学 感 等 传 方面 显突 出 广 泛的应 用前  。景 前目, Q C已L成为 各 国 争 相研究  的 高 技术 , 新基 于QC多L可的调 谐 许 中外激 光红器( 冲脉 和外红 国)外  已

经进入在业工化 。  

二 、纳米光电材 料

纳 米料是指粒材尺子寸 在 ( 1 x  ~ ̄ln 的1 材 。料纳 米 电材料光是 能 指将够   能光转 为化电 或能化学能 其它等 能量 

一的

纳 材米 料,因其 良 好的性 能 、  巨

的大发展 前 景而 泛广 应于用 光通 信   光 存 、储、 光 网络 、 电探 测 器 等  各 全

光方个面  

纳 米。材 料大 致 可分 为纳 粉末米、  

光带隙子材料 .

光 子 带 隙 材 料( 被称 为 光 子  常

维纳 米材

料、 米等 。膜 中, 米   其纳纳

粉末又 称 超为微 粉 或超 粉细, 般 指 

一晶

体) 概念 首 先 出 现 1于8 年 的 9,  7

E b.o oi hY a1nr 和t.S onc J h分独别立 

粒 在度 Ol m以下 粉末的或颗 ,粒 O n是

一 

种 介

于原 子、 子 宏 观物与 体 间之 分

半 导体 器件 特 征 尺 寸 和 提高 硅的集 

成 度 看来, 料材 发 展的 一个另主 要  硅 方将向是 制研 合 适于深 亚 微 乃米  至纳米 级 工艺 所需 的大 径直 硅外 片延 。 基 于 锗 化硅 i () 料 生长的应 变   Se 材G 技术 ,硅 提能供更 高器 的件驱动 电 流 和更 的快 晶体管速 度 , 有 可能 代  替 硅将材料 而 成 为6nm以下互 补 型 属 金 5氧 化 物半导 体 电 (路 SO 的 主

流  M )c 术技 ; 时 们 , 也在 开 发诸 如 K高 同 人栅 介 质、 栅/ 多栅 件器 、变沟 道  双 应 和 高 迁移 率 材 料 铜互和连 技 等 术。 但  是即便 如 此 , 硅微电 子 技最术终 还  是难以 满 人足 类对 信量息的庞大 需 求,   因 此 ,求基于 新原理全 材的 、料寻 器件  

和电 路 技 术是 也另 一究 研热点, 基 

指如出 : 电 数函 的周性期变化 能够调  

介制材 料 光中 的状 态子 模 式。根据 周 期  性的空 排 列 间, 以 光将子 体晶 分为 可

一 

处 于

中间物 的 态固颗 粒材料 体;一维  纳 米料 指材直径为纳 尺度米 长而度 较   大线状的 料 , 根材 据它 不 同的形 貌以  及 心 或实空心 以分 ,纳为管米、 米   纳 棒 可或 米线 、 纳米纳  带 ;等 纳米 又膜分

 

维 二维、 三维和光 晶子体 。 

1年 9 o, s 9 6hT a mrKus 1出   as 作  ̄

了世界 上第一 个 光在 学尺 寸上 的 一   维 光 子体 晶 他。 半 导在体技术 方 面  成功 地开 辟了一 条新 路 ,道 利用 有  即 已半的导 体 工 业 技 来 术制 新造 型 半 的 导体 料——材 光子 体 晶。 二 而 光维子  晶 体,即半 体导的 片 堆薄 , 已制  层 备 现 出了硅基 二光维 子体晶、 高 值 Q ( 高品 质 数因 的光) 子 腔微 含和 单 子点  的量砷化镓 基 二 光 维子 晶体微腔 其, 应 用 领域广 ,泛 用 全 利反 射将内光  限如 制 在 晶体 而 产 中生光 子 晶体 效 应 以 及  制控光的色散 ,利 用子 光体晶制作  计 算 芯 机片 以提高计 算 机 运 行 速 度 等 。 维光 子 晶体 , 其 是可 见 光 /三 尤 近  红 波外 的 三维段光 晶 体子 由,于加 工  条件 制 限 制, 备相 对较难。 近 年来 , 日本  京都 大学 已研 制 成 功了 I或 n ( PG a) 带 隙在1 5 m波 附长近、 A 基 S5.

 为

颗粒 与膜致密 膜, 颗 膜粒是纳 米 颗

粒  粘在 一 ,起中 间 有 极细 小 间 为的隙

 薄膜 , 密 膜 致膜指 层致密但 晶粒 尺寸  纳为 米的级膜 。薄

 

1纳 光 电米材 料的性特 .

由于 度尺 处原于子簇和宏观 物 

的体交接 区 ,域纳 米料材具有 表效面应、

 尺小寸应 效 、子量尺寸效和应宏观子量  隧效道 应 并产生奇,异的 力学、 电 学 、 磁 学、光 学、 热学化和学特性等。表 效应面 是纳米光  材电的料个重要特一性 当, 表 面子数原加到一增定度程, 陛子更  粒 能地 由表多面 原而 子不 由晶格是 上原的 子 定决 ,由 表于面原数子的增会多导 

于量 子 力 学应 的效 米纳电子 术 技、量

子信息  技和光术计算 技等 术 。

2 量子 级联光激器材  料.基

于 砷 化 镓 ( s A 和 磷化铟 G a) (P 基 的 超晶格 、 子 阱 材 已料经  I n )

发展量 得比较 熟成 了 并广, 泛应用于 光 通 信   动 通信、等 域 。领9 4 ,   移 19年国 美

缺陷 , 从多而定了决纳米光 材电料有

 更高的潘l 而量 子尺寸效应了会除 造生

。纳米成光电材 料光学性的质发生变化 ,

 还会 起 引其 学 电性质 的 显明改变 因 ,

尔贝 验实室发明了 基 于量 子子阱跃 带

迁 阱间和共振 穿 的量 子隧联激级 器  光 (   , 集量 工子程 和 子束分外廷   QL)C它技 术 于一 体 , 突 破 了导 半体能 隙对 波

周   期为7 m的 0 维 光 子 晶三 体。 0 n另

  , 子外晶 技体术 被也 用应到 了纤光 光 上, 即 子 光 晶体光 纤 ,相 于对 普通 它

  纤光有很 多 先之处 。进 

,此纳 米 光电材料 普通比光 材料电有具

 更高的光 化催 潘I  生。

纳米光电 材料研究 现状  .

着随 米纳导半体 材 料的现出纳和 

A v

ena  rI lt  ducdat isn s yM a ed  r

米电子器 件的 蓬勃 发 展 ,米 纳光 电子 

,等 且还具 而有显 明的 量尺子寸 应 。   近 年效 来 究人,员 成已 地功 制 研纳了  研米硅异质 结 二极管 ,并正 展 开纳 硅 米薄 太膜阳 池电 研的制 , 了纳现米   展硅薄 膜器件 广 的阔前 景。紫外 光探电 在 器方面测 , M. ye 等人制 作了   .ONa f h纳 米薄硅 膜外紫 光探电测器 。  

机光无折变材  料

. 世 2 纪 年9 代以 ,前们研 究   0的0 人

学 运 应而生。 纳 光米 电学 子是 研究 纳 米 结 构电 子光与相子 互作及其用 件器 的一 门 技高术学科 。 而 纳米 光电 技术  在纳是米光 电材 料 、半米导体 技术 纳 的 础基 上发展起 来 的 ,是纳 米光 子电  器 的基 础件, 将成 为 纳米 光通 技 信 且

术发展 的要支重柱 。  目 ,前 关米纳光 电材料 研 究的  有

光折变 材料 是都无 机材 料,致 可  大分

为以下 3 :铁电 体晶, 铌 酸  锂 ① 如 类( b  、iL NO )铌钾 酸(K N  b 钽酸 、O )铌 钾 ( N)钛 钡酸 ( a  、i酸 锶  KT 、BT O 铌)钡 (B 、 NS钡)钠铌( N )N B ;等 ②铁非 电

, 体锗 酸 铋 (1 O 、 酸铋。  B如Ge i:)硅

. 三光折变材料

  光折 变材料 是指 在光 的

照射 下  能够 吸 光 收 子产 生 电而 荷转移,  而从 形 空成间 电 ,场 通再 过电 效应光使 其 

射折率 发生改 变的 一光种 材 料 。电这  

iS( O。 ;等B 。 i   )化③合物导半 , 体  砷 

如与

应有用 : 

 

化 钾 a s、 P( 化镉碲( d e 、 G )I 、An C T硒) 化 镉( e等d。 C S) 无对 机晶人体在理 们

论 应和用面 方做 已 了出较 为系统深 

入研 的 。 究

 

纳 米 ① 末粉在 光 电探测 器中   研 的。 究米粉 体 表 现出 强光 吸能 、力纳  高活 性 高催、 化性 高选、 性 、择高扩 散  性 、高磁 率 和矫化顽力 等奇理 化特性  。 能现基 在于光电子 成集(ic n n lso  o  is lit sr )n uao , io的光电 探器测, 利 用金   属纳米 粉末 层 同涂s0 波I模 导式 相  互的作 用 , 以 显著 改善 薄膜型S 光  可O 电探 I测器的 光吸特性 。 此外 , 通收过  精心择 选米纳末 粉涂层的 材 和颗粒大 料小, 还有 望将 光 流电 响应 光的 谱 范 围 由 见可 和光红近 区扩外展到外红区。   ②一维 纳米 材料 应的 用 。向耦 

定合 器是 波 分复 网 用 络最中常 用的 基 本 元 件 之一 , 0 5 ,am a人  2 0年Ya d 等

材料 只 低 需 率功 光激即 在可 室  温 下 行多进种光 学 信 的息处理 与算运, 因  此 多 个在 领 域有中着 分十 诱人的  应用前。 目前景, 们 已先 后 对 光  折

人2

有机折变光材料 .

有机 光折 变材 主料 要包 括有 机   晶 体和 光 折变 聚 合 物 。9 年1, 91在  D uhame 人首 次 道 报了聚 物  c合 r bs等 i-NAPD A :E的光H变 效应 折。D 与  无机晶体 和 有机 体相 比晶, 折变   聚 光合物有 明显 的优势 , : 聚如 物 的 非合  线 性学性 光可 以能通掺 过杂生色团在  外场 下极化 生 产, 合 物聚在理 上论  具 有比 无机 晶大 几倍体的 质 品因素 。  等通常 , 折变合 聚物分为 以下 :4光 类 以 

材料在 高 度密数 据 存 贮 、 测  涉

量干 、 放 大、 光间 调制 、 图像学处 光 空 光理和 激 锁模光 方等面 的应 用进 行 了 比 深 较入研  究 ,着随 们 人对光 变折 效  的深入应研 以究新及型料材 不断的  发, 现光 变材 折料的 多许 新用 正在应

  层不穷 出发的展中。  

次报 了道 种一 基于 纳米 线 导波的  定向 耦合 器,个 耦合 导波的 横 截 面 2 寸尺为 0 3   m .m ,.

  x 30间距 为 

仅0  .m 3[6

。1

此基础之 上 ,他们制还 作

种一基于 纳米 波导的线r gB 反  ag射 型光上 下路 复 用/器 将。sIO 米纳 线  引入 到热光 关 中 , 开助 于有器件 尺寸  功和 耗减的 小,0 5 , 人首u次 2 0 年 C 等 报h道 基 于 纳米了线波 的 1×导1   1 、2

和 1×  Ma的 he n e干涉型热 光  4 Xc - Zhd r 开 关。  

③纳  硅米 膜薄 应的 。用纳米 薄硅  膜由于 特独 的 结构而具 一系列有独 特 性 质, 电导率高 、热 定 稳好 、性如 光 光 吸 收 能强力 、 光学能隙 化 、宽光 致光 

发新

和 产业 躺N5 0 1_ 碍  O 2.1 E  

荷 电 输体 为传基质 掺的 杂体系 以,非  性线 色 生为基 团质 掺 杂 的系体, 以惰

 还研

究聚合了材料 物位的型 字记数 录 维 双三光子 储存 特 性 ,讨 光 了折变 

探世

界各 正在 国速发加展 光电子 技术 和

品[-产 国] 、1 1美 21法 、国国 日本等 和发 德

性聚 合物为 质的基杂掺体系 和全 功能

型  (单分) 组合聚体物系   。光 折 变聚 合 物的 应用十 分广 泛  。 91 年, L . ld n9 6B. Vo o 等人 首次在安i 全 检 测 系 统中 实 现 了 聚用乙 烯 咔 唑 ( VK) P 行进 像图识别 。 02 , o—2 0年 W n  J e 人 对 一另咔唑 类有 机光 折变  材a 等料 PXS—C(Z咔 通唑过亚 甲 基链 接   将到 聚 甲基 氧 烷 硅中 )图像 识 别 中的 在

  应用进 行了 研究。人 不 仅们 研究了  光

合聚在 光信息物储存中应 用  

。达 国家都将 电光子技术 定为确国家重

  发展技术之点 一 并,成 立光 电子科研了

 四

、 结 语

2 世纪 9 代年以 来 ,0 世0界 光 电 子

中心, 重点 开拓 光子信电 技息和术产新 品 我。光 国电料研究 材主要 集中在中   科学国院半导 研体所 究 、中国科 院物学 理 研究所等部研究分所 , 及以国部我 分 大 学 , 山东大 学 如、 清华大 学等 。析 分 据,  光 电信 息 能功材 的料究研 点重 将落 

在料新 材l、 生能 新应效 及新以料的探索材  与备等方面 。制姻,  

瞄1 99 J. i.80 82 12.5 0 0936/.龇 1- 9X0010. .  0

产业 s光和 电 应正在 用爆 以炸 的性速度 增  长 。当 , 信息今 术技使得 人类 社发会   生了深 的刻变 化, 网络正步成逐为类人 全新 产和生生方 式的活础基设 施。科技  的

猛迅发 展 和人对们 息信 技术

越来 

高需求 的 ,正动推着信息会从微社 电  时子逐代渐进 入 电子时光代光和 子时 代。  

聚变 合对物 维三体 全息 的图储存 ,

 致 谢: 本研文究内容 得浙 江 教到育科研厅划计 项目( 90 57)宁 波 自然科市学 金(基 0 06 0 7 宁波)服 务市型重点 业 创新专 务 服 Y 00 42省 、22 1A 11 2    和

型电 信子专业息建设资群助金基 项目(  A 1 08 0 4 0 ) 0 0 0  ̄ 729 的助。 0 资 

考参献 

[文】我 光国电 产子业现的状 与未来发 方展 【向】机 光信息电 ,07 2 ( ) 4. 1 J . 2 0 , 2 :4 4

】 【杨承勇, 2 风吴 ,霞王 庆水 . 电信 息功能材光研 料进究和展应 用 景[】佛前山陶瓷 ,0 1 1() 9 1 . J . 0 2 ,l1 :- 2 

[刘彦 胜 .国 子信电息, 电材 产业 料发的展 状现 . 3【  ]我 J光 新材 料业 产01,7: 3 2 】.20( ) 2 7  —【】

牛 淑云 , 彭4 ,鲲 寇瑾. 纳米 光电料材研 简究介】辽 宁【师范 大学报学( J. 自然 科学)2版0 61, 3:6 .,0 23 ) (6 —7

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【, 】 mY dH, h   O t a iet l n culr b s d o i cn ht wie ai e u s d 】 EI  h t nTc n 1  6  aaa C u T p.il rc a o o ep a e  n sl  o   op n c rw  vg e [i.E EP oo . eh o.c  d   i oi  J L

et 0,5 ( 1 )f. 2 0 , 7 3.

】 C , u aaa 7  h  Y Tm d H, h  d e Sa .op c  oc t wt  bes d n ci nh tn cI ai, t1 C m t ap s is ic s a e    ol so p  o oi hi  wi  wa u ed 】s O tr ev gi [e. p . J

 Ep es20 1 ( 5.x rs , 50,3 2 ) 

】N e yO 8   fa  M,h a S S  Ait, 1Ti fl  sl  on n m  tr atl V h t dcto】P[ oo. eh .o oR , t mhe a . h n i mi c n o eaep  rie i c   U  o pe te r. h ntT cn1  o

L fJ. 04, 68 e.t 0 12( )

 【

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