信息时代信息功能材料仍是最活跃领域.pptVIP

迈入21世纪新材料;目 录;生物材料与智能材料 医用生物材料 仿生材料 工业生产中的生物模拟 智能材料及智能系统 宇航及动力机械材料 材料制备工艺及检测 纳米材料科学技术 材料设计 ;不同类型材料的发展 金属结构材料 工程陶瓷及其它无机非金属材料 有机高分子材料 先进复合材料 碳素材料 结束语; 序 言;(一)信息时代的信息功能材料仍是最活跃的领域; 但不同档次的硅芯片在21世纪仍大量 存在，并将有所发展。 * 在绝缘衬底上的硅（SOI，SiOn Insulator) :功能低、低漏电、集成度高、高速度、工艺简单等。SOI器件用于便携式通信系统，既耐高温又抗辐照。 * 集成系统（IS，Integrated System)：在单个芯片上完成整系统的功能，集处理器、存储器直到器件设计于一个芯片 (System on a Chip)。 * 集成电路的总发展趋势：高集成度、微型化、高速度、低功耗、高灵敏度、低噪声、高可靠、长寿命、多功能。为了达到上述目标，有赖于外延技术（VPE，LPE，MOCVD 及 MBE）的发展，同时对硅单晶的要求也愈来愈高。表1为集成电路的发展对材料质量的要求。 ;表1 集成电路发展对材料质量的要求;(2)第二代半导体材料是Ⅲ-Ⅴ族化合物;（3）第三代半导体材料是禁带更宽的SiC、GaN及金刚石。 （4）下一代集成电路的探索 光集成 原子操纵;光电子材料;光电子材料包括：;（3）红外探测材料（军用为主） HgCdTe、 InSb、 CdZnTe、 CdTe （4）半导体光电子材料，见表2;表2 主要化合物半导体及其用途;（5）显示材料 发光二级管（LED）如表 3;表4 光纤发展阶段及所需材料;光纤材料:;（7）记录材料;（8）敏感材料;（二）能源功能材料将取得突破性进展; 两种利用形式 ? 直接辐射能 热水器 热水发电 ? 光伏电能 民用： 高效、长寿、价廉，需要储电系统。 ?-Si (12.7%) (理论24%) 多晶 17.7 % 单晶Si 23.1% GaAs 28.7％ 还有Cu2InSe2, CdTe, Cu2O, Cu2S, CdS 等 ; 卫星用太阳能电池 ? 双结电池（GaInP/GaAs）23.7％ ? 三结电池（GaInP/GaAs/Ge）27.％ ? 四结电池（GaInP/GaAs/GaInNAs/Ge 40％理论） 一种设想：空间太阳能发电站 ? 太阳能射向地球 30％大气反射 23％大气吸收 ? 空间太阳能电站，微波传到地面, 一个10 万千瓦电站寿命10年;美国2010年电价2.2＄/kwh 我国西北日照时间长，沙漠干旱设地面 太阳能电站： 入网 燃料电池 电解水－H2 储氢 （1m3 H2＝5度电） 化工原料 ;风能及风力发电 W＝1/2 PV3（V风速） 太阳能到地面有2％变风能 全球 1.3万亿KW 中国 32亿KW 潮汐、海水温差、地热能 ;（2）核能 目前核电站基于铀裂变（热中子反应维） 燃料U235，铀矿中占0.71％，U238为99.28％。 ? 快中子增殖维： U238 ，效率60－79％ 液铀冷却 （强腐蚀），泄漏 污染 （副产物 P239,半衰期2.4万年） 法国超凤凰堆（1986－1995） 最近提出加速器驱动的核电站 （嬗变）可解决污染问题;? 可控热核聚变反应堆－永久能源 D2＋D2 T3 + P + 4.04 Mev D2＋T3 He4 + n + 17.5 Mev 一吨海水所含D2相当300吨汽油 海水 D2=1013砘 已实现点火，处于物理研究所段， 材料问题：高温 抗辐射 氢脆 2050年或更长可实用化 ;（3）超导材料;(