電子功能材料的應用及發展展望

李 梅

西金山電器有限公司 陜西 咸陽 712000

1 電子功能材料簡介

1.1 半導體材料 半導體材料是眾多電子功能材料中的一種，由于它具備半導體的特點，導電介于導體和絕緣體二者之間，可以將它生產制造成導體器件和集成電路，如制造晶體管。半導體材料類型較多，可以通過組分對其進行分類，具體可以分為無機化合物半導體、元素半導體、有機化合物半導體、非晶態與液態半導體，元素半導體是非常常見的一種半導體材料類型，因不同類型的半導體材料性能不同，相較于硅，化合物半導體既有優勢也有缺陷，如將砷化鎵與硅進行對比，可以看出砷化鎵的電子遷移率比硅高6倍，在這種情況下，砷化鎵的帶隙更寬、操作更快、在高溫條件下功率器件可以正常工作，且在室溫條件下，低功率器件可以正常工作，產生的熱噪音也極低。其次，在光電性質方面，砷化鎵間接帶隙更勝一籌，不但可以調節其寬度，而且可以與光纖損耗最小的波長進行匹配。砷化鎵還可以在半絕緣狀態下生長，可以將其制作成GaAs器件的晶格匹配絕緣襯底。而硅材料具備堅固、低成本、利用加工的優勢，在這方面砷化鎵卻表現出來很大的不足，它不僅易碎，而且投入費用較高，絕緣層無法通過生長氧化層進行生產加工，因此，只有在硅材料數量無法滿足實際需求時，才應用砷化鎵材料。

1.2 介電材料 介電材料由許多物質組成，如固態、液態和氣態等，由于它具有高電阻率、高介電常量的優點，一般用于制造生產電容器。市面上介電材料的種類較多，云母、橡膠、石油均為介電材料。其中云母和玻璃比較像，它具備易切割、絕緣性和耐熱新強的特點，常用于生產制造電力電容器和熱繼電器；橡膠具備彈性高、形變可逆、絕緣性強的特點，常用于生產制造電容器。在電力輸電線路中，絕緣子不可缺少，不僅可以固定和支撐線路，而且還可以在載流導體和大地之間起到絕緣作用。

1.3 磁性材料 在地球上，各種物質均會受到外磁場的干擾，出現磁化，磁化程度與物質有關。當物質磁化后，磁力等性質上存在較大區別，相關人員通過簡單的方式對物質進行分類，可以將其分為亞鐵磁性物質、鐵磁性物質、順磁性物質等。在這些物質類型中，鐵磁性和亞鐵磁性物質具備較強磁性，如鐵、鈷、鎳等。另外，不同的磁性材料軟硬存在較大差別，在對它們進行劃分時，重要的判別標準是查看其是否容易去磁。一般，硬磁性材料指的是在高磁場環境下，對材料進行加工處理，不容易去磁的物質被稱為硬磁性材料，如冰箱貼；而軟磁性材料(如鐵氧體、硅鋼片等)經磁化處理后極易去除磁性；若需去除磁性材料的磁性，常用的方式是改變局部磁場。

2 電子功能材料的應用

2.1 電子功能陶瓷 電子陶瓷具備高強度、高耐腐蝕性、耐高溫能力強等優勢，而這些優勢剛好符合生產電子器件的要求。通常，經噴霧干燥處理的氧化鋅陶瓷中，含有一定量的氧化鋅、氧化鈷、氧化鈦、隔離內孔等混合物，這些物質廣泛應用于高壓電路中電壓保護元件的制造，通過干壓方式壓塊成型，它的性能與摻入的顆粒物關系密切。要求生產出的氧化鋅粉末需具備高流動性、高強度、高密度和較強的可壓縮性，因此，在制造過程中應添加一些有機物，如潤滑劑、粘合劑、增塑劑等。目前，市場中售賣的多種膠乳粘合劑可以生產制造氧化鋅陶瓷粉末的聚乙烯醇。相關人員通過研究發現，這種類型粘合劑制造的氧化鋅粉末，具備極強的特性。由于膠乳粘合劑中含有一定量的固體物質，添加此類固體的漿料粘度偏低，因此，可以通過提高固體比例的方式，使得噴霧干燥器的使用效率得到提升。

2.2 高精度傳感器 現階段，激光傳感器是常用的高精度傳感器，它的精度與光的單色性有關，光單色性越好，其精度越好。在眾多光源中，激光是最佳光源，它的光源遠優于最好的單色光源(氪-86燈)，一般，激光側長的精度高、量程大。根據光學原理可以看出，單色光最大可測長度L與波長λ、譜線寬度δ間的關系為L=λ/δ。

用氪-86燈可測最大長度高達38.5cm，在測非常長的物體時，需通過分段測量方式完成測量，但其會降低測量精度；氦氖氣體激光器可測的最大長度高達幾十公里，在對數米間長度進行測量時，精度高達0.1微米。

2.3 液晶顯示材料 液晶存在于常規液體與固體晶體二者間，既具備液體流動的特性，但分子又與晶體取向方式相似，存在多種液體相，在區分過程中，可以利用各種光學性質進行區分，如雙折射。使用偏振光源在顯微鏡下觀察時，每種液晶相的紋理有較大區別。每種紋理對比區域所對應的液晶分子，取向區域不在同一方向。但是，在同一個領域中，分子非常有序。LC材料無法全部處于液晶相(像水一樣，可以凝結成冰或者蒸發為蒸汽)。通過對液晶進行分類，可以將其劃分為熱致沸性、金屬相、溶致性。其中熱致溶性和溶致液晶由有機分子和其他礦物質構成。在溫度不斷變化的情況下，熱致變色液晶開始相變為液相；將溶劑型LC置入水溶劑中，其相變為液晶分子溫度和濃度函數。金屬同位素LC主要由有機和無機分子構成，在其向液晶相變過程中，不僅與溫度和濃度關系密切，而且還與無機-有機組成比有關。

3 電子功能材料的發展展望

現階段，隨著科學技術和社會經濟的不斷發展，國家政府非常重視新型稀土永磁、生態環境材料、催化材料、生物醫用與技術等行業的發展，并加大了專利保護的力度，但是，在電子功能材料方面，沒有過多投入，申報的專利數較少，導致電子功能材料的研究與社會發展的步伐不匹配，特別是原創國際專利數量與我國的地位存在較大差異，另外，我國電子功能材料在系統整合方面還存在較多問題，需要加大其重視程度，追加資金投入，從而促進電子行業和微電子行業的進一步發展。

結束語

電子功能材料包含半導體材料、磁性材料和介電材料等，可以將這些電子功能材料制造成電子功能陶瓷、液晶顯示材料、高精度傳感器等，從而大大提高我國社會經濟的發展。未來，國家需要追加電子功能材料研究的資金，不斷創新和優化電子功能材料的性能，從而滿足市場需求，進而為推動我國社會經濟的發展奠定基礎。