幾種光電信息功能材料的研究進(jìn)展

馬明毅

[摘 要] 隨著全球信息化的發(fā)展，各國對信息產(chǎn)業(yè)的重視度逐年上升，信息行業(yè)的發(fā)展，有助于加強(qiáng)各國的聯(lián)系，促進(jìn)全球化的發(fā)展。光電產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)行業(yè)，使得對光電材料的研究顯得越來越重要。

[關(guān) 鍵 詞] 光電信息；功能材料；研究進(jìn)展

[中圖分類號] TN204 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）24-0177-01

光電功能材料作為光電信息行業(yè)發(fā)展的重要輔助材料，有不同的分類。近年來，對半導(dǎo)體光電材料、納米光電材料、光折變材料的研究愈加突出，也是光電材料將來重要的突破方向。本文主要探討這幾種光電功能材料的現(xiàn)狀。

一、光導(dǎo)體光電材料的研究

半導(dǎo)體一直是近年來研究發(fā)展的重要方向，它功能比一般光電材料齊全，用途廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的相互轉(zhuǎn)換。半導(dǎo)體光電材料種類較多，主要有以下幾種：

（一）硅材料研究

硅材料的發(fā)展主要是在生產(chǎn)太陽能電池以及合成半導(dǎo)體電路方面，對于集成電路和新能源開發(fā)做出了突出貢獻(xiàn)。當(dāng)然，目前研發(fā)的硅材料微電子技術(shù)應(yīng)用于信息技術(shù)，增加了信息設(shè)備中的信息含量。其具有外形小，含量高，重量小，可靠性高的特點，相比于其他合成集成電路材料來說，充分利用原材料，發(fā)揮較大的作用，但是經(jīng)證實，硅材料的單晶直徑增加，容易導(dǎo)致硅材料密度改變，影響電路電流。由于這些問題，對于硅材料的研究還有待深入探討。

（二）量子級聯(lián)激光器材料

美國對于量子阱子的發(fā)現(xiàn)，帶動了量子激光器的進(jìn)展。量子級聯(lián)激光器具有比半導(dǎo)體更好的優(yōu)勢，避免了波長的限制，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光電通信方面，為人們的生活帶來了極大的方便。量子級聯(lián)激光器的應(yīng)用技術(shù)是我國重點發(fā)展的技術(shù)，而且已經(jīng)在紅外線遙感技術(shù)和傳感方面做出了突出貢獻(xiàn)，將來量子級聯(lián)激光器材料很有可能進(jìn)入工業(yè)化程序，為我國增添技術(shù)力量。

（三）光子晶體的研究

20世紀(jì)，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了光子晶體的存在，又稱為光子帶隙材料，是一種特別的半導(dǎo)體材料。光子晶體在基本構(gòu)造上分為一維光子晶體、二維光子晶體和更好的三維光子晶體，其功能也隨著維數(shù)的升高而提高。目前，一維、二維光子晶體已經(jīng)研制成功，可以應(yīng)用于各個領(lǐng)域，例如電子計算機(jī)的芯片中，提高計算機(jī)工作運行；利用于光纖系統(tǒng)等。但是，由于三維光子晶體的研制設(shè)備問題，其制作過程較為困難，據(jù)報道，有些國家已經(jīng)研制成功，但是工業(yè)化發(fā)展，還有待解決。

二、納米光電技術(shù)材料

納米材料具有能量轉(zhuǎn)換的特點，厚度極薄，具有很好的發(fā)展前景，可以廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，尤其是光通信、光電探測方面。

（一）納米光電材料的特點

納米材料是指粒子直徑在1～100納米之間的材料，它的光化學(xué)效應(yīng)較高，比一般的光電材料的光活性好，主要是因為納米材料通過表面量子之間有小尺寸效應(yīng)、隧道效應(yīng)等產(chǎn)生光、電、磁及化學(xué)反應(yīng)，從而能實現(xiàn)光電材料的特性。近年來，納米光電材料在光電技術(shù)中的應(yīng)用，促進(jìn)了納米光電材料與光電技術(shù)的融合產(chǎn)生了納米光電子學(xué)，為納米通信發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)保障。

（二）納米光電材料研究應(yīng)用

納米光電子學(xué)的發(fā)展，研發(fā)了納米光電子材料更多的應(yīng)用方向，其中有納米粉末在光電子探測器中的應(yīng)用，有一維納米材料在定向耦合器中的使用以及納米硅薄膜的應(yīng)用等。例如納米粉末，有高光催化活性、高吸光特性、強(qiáng)選擇性和擴(kuò)散性，應(yīng)用于光電探測器，使得探測器探測紅外線的范圍擴(kuò)大。

三、光折變材料的研究進(jìn)展

光折變材料，簡單來說，就是能在光的直射下發(fā)生電荷效應(yīng)，形成電場，然后再發(fā)生光電效應(yīng)而應(yīng)用的光電材料。特點是只需要小量激光即可發(fā)揮作用，其在數(shù)據(jù)存貯、光學(xué)圖像處理、光放大器等領(lǐng)域有較好的發(fā)展。以前人們較注重?zé)o機(jī)光折變材料的研究，例如，鐵電晶體、非鐵電體、化合物半導(dǎo)體等，到上世紀(jì)末，人們對于有機(jī)光折變材料的研究越來越重視，包括有機(jī)晶體和光折變聚合物。目前，科學(xué)家研究了光折變聚合物材料的信息存儲功能，發(fā)現(xiàn)聚合物在光信息存儲中會有很好的發(fā)展前景。

世界網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，帶動了信息行業(yè)的不斷進(jìn)步，其中光電子行業(yè)及光電子材料的應(yīng)用尤為突出。現(xiàn)在我們已經(jīng)進(jìn)入信息時代，對于信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的追求越來越高，簡單的通信已經(jīng)成為基本的要求，對于功能的多樣化要求逐漸增高。各國也在加大對光電子技術(shù)的重視和發(fā)展，相信在目前已知的光電子材料的應(yīng)用和將來更好的光電子材料的發(fā)現(xiàn)方面會有更大的突破。

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