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1、现代新型材料与纳米材料 New Materials and Nanometer-Materials（7）,材料科学与工程学院刘颖教授主讲,2,第七讲 信息材料,Information Materials,3,主要内容信息材料分类 信息收集材料信息存储材料 信息处理材料 信息传递材料信息显示材料,4,信息既非物质也非能量，却是构成世界的要素。信息已经成为一种宝贵的资源。现代信息技术对各种信息的收集、存储、处理、传递和显示是通过各种信息功能器件来实现的，而信息功能器件又是以各种信息材料为主构成的。信息材料就是指与现代信息技术相关、用于信息的收集、存储、处理、传递和显示的材料。,信息材料产品,信息时

2、代,5,大庆铁人-王进喜,美国X37-b空天战斗机,6,人体本身就是集收集、存储、处理、传递和显示信息功能之大成的一个信息系统。眼睛具有视觉功能；耳朵具有听觉功能；鼻子具有嗅觉功能；舌头具有味觉功能；皮肤具有触觉功能；各种神经细胞将得到信息传递给大脑；大脑可以分析、判断、处理、存储信息，通过神经网络向四肢传递信息、发布命令；肌肉、四肢根据大脑指令对感知信息迅速做出反应。,收集信息,传送信息,存储和处理信息,显示信息,7,信息材料分类,8,根据信息材料的功能，可把信息材料主要分为：信息收集材料信息存储材料信息处理材料信息传递材料信息显示材料,信息收集传感器,信息存储器,信息处理芯片,信息传递光纤

3、,信息显示器,9,还有一类重要的信息材料是半导体激光器材料。光信息的存储、处理、传递和显示并不是基于半导体激光材料在外场作用下发生某种物理或化学变化来实现，但这些功能都必须有半导体激光器产生的激光参与才得以实现。半导体激光器是信息功能器件的核心器件和通用器件，半导体激光材料也是信息材料中重要的部分。,半导体激光器,10,信息收集材料,11,信息收集材料是指用于信息传感和探测的一类对外界信息敏感的材料。在外界信息如力、热、光、磁、电、化学或生物信息的影响下，这类材料的物理或化学性质(主要是电学性质)会发生相应变化，通过测量这些变化可方便精确地探测、接收和了解外界信息变化。信息传感材料主要包括力敏

4、传感材料、热敏传感材料、光敏传感材料、磁敏传感材料、气敏材料、湿敏材料、压敏材料、生物传感材料等。,12,力敏传感材料是指在外力作用下电学性质会发生明显变化的材料，主要分为金属应变电阻材料和半导体压阻材料两大类。金属应变电阻材料主要有康铜系合金、锰铜合金、镍铁铝铁合金、镍铬合金、铁铬铝合金等。半导体压阻材料主要是单晶硅。,金属应变电阻材料-康铜合金,半导体压阻材料-单晶硅片,13,半导体压阻材料便于力敏传感器件的微型化和集成化，在常温下有大量应用，逐步取代金属型应变计。金属应变电阻材料的电阻温度系数、温度灵敏度系数等都比半导体好，具有很高的延展性和抗拉强度，在耐高温、大应变、抗辐射等场合得到广

5、泛使用。,力敏传感器,14,热敏传感材料是指对温度变化具有灵敏响应的材料,主要是电阻随温度显著变化的半导体热敏电阻陶瓷。根据电阻温度系数的正负，可分为正温度系数(BaTiO3、V2O5为基的热敏陶瓷)和负温度系数(过渡金属氧化物为基的热敏陶瓷)热敏材料两类。,热敏PTC传感器,热敏NTC传感器,15,光敏传感材料在光照下会因各种效应产生光生载流子，用于制作光敏电阻、光敏三极管、光电耦合器和光电探测器。最常用的光学敏感材料是锗、硅和II-VI族、IV-VI族中的一些半导体化合物等，如CdS、CdSe和PbS等半导体化合物，,光敏二极管,光敏三极管,光电耦合器,16,磁敏电阻材料是指具有磁性各向异

6、性效应的磁敏材料。这类材料在磁化方向平行电流方向时，阻值最大；在磁化方向垂直于电流方向时，阻值较小。改变磁化方向与电流方向夹角，即可改变磁敏电阻材料的阻值。强磁性簿膜磁敏电阻材料主要是NiCo和NiFe合金薄膜，可制备磁敏二极管或三极管，灵敏度高、温度特性好，可用于磁场测量。,薄膜磁敏电阻,17,巨磁阻效应是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象.法国科学家阿尔贝和德国科学家彼得分别独立发现巨磁阻效应，共同获得2007年诺贝尔物理学奖。开发的小型大容量硬盘已得到广泛应用。,2007年诺贝尔物理学奖获得者阿尔贝(右)和彼得(左),18,传统磁头的磁致电阻变化仅为1

7、-2之间，读取数据要求一定强度的磁场，且磁道密度不能太大，硬盘最大容量只能达到20Mb/in2。1994年，IBM公司研制成功巨磁阻效应读出磁头，磁头存储密度迅速提高到3Gb/in2，磁盘记录从4Gb提升到600Gb或更高。,硬盘读写磁头工作原理,19,采用Spin-valve材料研制的新一代硬盘读出磁头存储密度已提高到560Gb/in2；随着低电阻高信号的TMR材料获得，磁头存储密度达到1000Gb/in2。2007年，全球最大硬盘厂商希捷科技宣布，第四代DB35系列硬盘已达到1TB容量。巨磁阻技术已成为全世界所有电脑、数码相机、移动存储介质的标准技术。,MP4,MP5,20,气敏材料是对气

8、体敏感，电阻值会随外界气体种类和浓度变化的材料，如SnO2、ZnO、Fe2O3、ZrO2、TiO2和WO2等n型或p型金属氧化物半导体。气敏材料用于制作气敏传感器，吸附气体后载流子数量变化将导致表面电阻率变化，进而对气体的种类和浓度进行探测。,SnO2气敏传感器,矿用SnO2瓦斯检测器,21,湿敏材料是指电阻值随环境湿度增加而显著增大或降低的一些材料。陶瓷湿敏材料主要有MgCr2O3系、ZnCr2O3系和MnWO4、NiWO4等。高分子湿敏材料是指吸湿后电阻率或介电常数会发生变化的高分子电解质膜，如吸湿性树脂、硝化纤维系高分子膜。,湿敏电阻器件,22,信息存储材料,23,信息存储材料是指用来制

9、作各种信息存储器的一些能够记录和存储信息的材料。在外加物理场（如电场、磁场、光照等）的影响下，信息存储材料发生物理或化学变化，实现对信息的存储。主要介绍磁记录材料和光存储材料。,磁记录材料,光存储材料,24,磁记录材料,磁记录材料可方便地进行数据的存储和读取工作。磁性存贮器具有容量大、成本低等优点；磁记录装置可将记录下来的信号进行放大或缩小，使科研中的数据处理更为方便灵活；磁卡可用于存取款、图书保存以及乘坐交通工具的票证等，方便人们生活。,磁卡,录像带,25,颗粒涂布型磁记录介质,颗粒涂布型磁记录介质是将磁粉、非磁性胶粘剂和少量添加剂等形成的均匀磁性浆料，涂布于聚酯薄膜上制成。磁粉包括-Fe2

10、O3、BaO-Fe2O3、金属粉等。,颗粒涂布型磁记录介质录像带,26,金属磁粉,金属磁粉特点是具有较高的磁感应强度和矫顽力。纯铁磁化强度达1700emu/cm3，可在较薄的磁层内得到较大的读出信号；小针状铁粒子可提供较高矫顽力，使磁记录介质承受较大的外场作用。金属磁粉缺点是稳定性差，易氧化或发生其它反应，常用表面钝化或合金化等办法控制表面氧化，但降低粒子的磁化强度。,工业纯Fe粉,小粒径Fe粉微观形貌：针状和球状,27,钡铁氧体磁粉,钡铁氧体来源丰富，成本低，有较高的矫顽力和磁能积，抗氧化能力强，是一种应用广泛的永磁材料。钡铁氧体矫顽力高达398kA/m，本不适于作磁记录介质，以下特点使其可

11、成为理想高密度磁记录材料：六方形平板结构和垂直于平板的易磁化轴使它适合作垂直记录介质；用Co2+和Ti2+离子取代部分Fe2+，适当降低其矫顽力；可制备出直径很小的粒子。,钡铁氧体器件,28,垂直记录1英寸磁盘，容量为10G,垂直记录硬盘,垂直记录硬盘工作原理,29,高记录密度连续膜介质,为在减薄磁层的同时仍得到足够高的输出电压，须采用连续薄膜型介质。,连续型磁性薄膜与涂布型非连续磁性介质性能比较,30,连续膜介质的磁性能、信噪比优于颗粒涂布介质。颗粒涂布型介质磁粉间存在胶粘剂，间隔较远，静磁耦合较弱，磁滞回线矩形度较差，剩磁亦低。连续膜介质无须采用粘合剂等非磁性物质，晶粒间的磁性耦合也较强，

12、磁滞回线矩形度较好，剩磁高。颗粒涂布型介质的噪声与磁粉平均粒径成正比，连续膜介质的噪声与晶粒平均尺寸成正比。在一个记录空间内连续膜包含的晶粒数是颗粒涂布型介质中颗粒数的10-50倍，因而连续膜的噪声要低得多。,31,磁头材料,从录音带到计算机都要用磁头。磁头的基本功能是与磁记录介质构成磁性回路，对信息进行加工，包括记录(录音、录像、录文件)、重放(读出信息)、消磁(抹除信息)3种功能。,硬盘磁头,录音磁头,32,晶态磁性合金,最早应用的磁头是用磁性合金片叠成的。最重要的三种合金是钼坡莫合金(4Mo，17Fe-Ni)铝铁合金(16Al-Fe)和铝硅铁合金(5.4A1，9.6Si-Fe)。,磁头用

13、晶态合金的磁性能,33,钼坡莫合金和铝硅铁合金可使材料的磁致伸缩接近零，加上饱和磁化强度高，具有良好的记录特性。钼坡莫合金的磨损率相对高，对腐蚀敏感，导磁率随工作频率提高迅速下降，必须压成薄片使用；铝硅铁合金硬度高，机械加工的难度很大；铝铁合金性能介于钼坡莫和铝硅铁之间，容易加工，虽然磁导率较低，但在较多情况下仍广泛使用。,坡莫合金(NiFe)器件,AlFeSi合金器件,34,非晶态磁性合金,钴基非晶材料磁导率高，磁致伸缩系数为零，磁感应强度相当高，居里温度高，很适于做磁头材料，但价格贵，一定程度上限制其大规模应用；铁基非晶材料Fe72Cr8P13C7，磁感应强度可达1.3T，硬度Hv达到85

14、0-900，比铁铝硅还高，但加工容易，成本低，是理想的磁头材料。,铁基非晶材料,钴基非晶材料,35,软磁铁氧体,用于磁头的高磁导率铁氧体有NiZn铁氧体和MnZn铁氧体，磁性随Ni/Zn或Mn/Zn比而变化。MnZn铁氧体在几十兆赫时有仍具有较高的磁导率，较低的矫顽力，较高的饱和磁感应强度，应用十分广泛。NiZn铁氧体具有更高的电阻率，应用频率高。,MnZn铁氧体器件,NiZn铁氧体器件,36,光存储材料,将要存储的信息、模拟量或数字量，通过调制激光聚焦到记录介质上，使介质的光照微区发生物理或化学的变化实现记录，这就是信息的写入。读出信息时，低功率密度的激光扫描信息轨道，反射光通过光电检测器检

15、测、解调取出所要信息。,存储光盘,37,光存储材料是由记录介质层、反射层以及保护层等构成的、具有光学匹配的多层结构。这种在衬盘上沉积了光存储材科的盘片称为光盘。多层膜通常用物理或化学方法沉积在衬盘上。,存储光盘,38,光盘存储材料特点,光盘存储优点：高存储密度：普通光盘单面可存储640兆字节；高密度DVD光盘容量在8G以上。非接触式读、写信息：非接触式读、写不会让光学头或盘面磨损、划伤，并能自由更换光盘。长存储寿命：磁盘存储的信息一般为2-3年，光盘存储的信息寿命至少在10年以上。低信息位价格：光盘(或衬盘)易于大量复制，容量大，因此存储单位信息的价格低廉。,39,只读存储光盘的记录介质是光刻

16、胶。将音频、视频调制的激光聚焦在洒有光刻胶的玻璃衬底上，经曝光显影使曝光部分脱落，制成具有凹凸信息结构的正像主盘。利用喷镀技术，在主盘表面生成一层金属负像副盘，与主盘脱离后可作原模，复制只读光盘。,只读式CD和DVD表面凹坑结构示意图,只读存储光盘材料,40,一次写入光盘材料,一次写入光盘利用聚焦激光在介质的记录微区产生不可逆的物理化学变化写入信息。烧蚀型：写入激光的光强具有高斯分布，中心温度高于介质熔点Tm，其余部分温度低于介质熔点。中心光照部分的介质微区熔融，表面张力将其拉开；撤去脉冲，孔缘冷凝形成带有信息结构的凹坑，实现对信息的记录。,烧蚀性信息凹坑的形成,41,起泡型：由高熔点金属与聚

17、合物两层薄膜制成。光照使聚合物分解排出气体，形成气泡使聚合物膜面隆起，与周围形成反射率差异，实现反差记录。熔绒型：用离子束刻蚀硅表面，形成绒面结构，光照微区使绒面熔成镜面，实现反差记录。相变型：光照微区发生非晶相-晶相的转变，利用两相反射率的差异鉴别信息。,一此可擦写光盘,42,可擦重写磁光光盘材料,稀土-钴合金，如GdCo、TbCo、GdTbCo和GdTb-FeCo等，目前已用来制成可擦写磁光光盘；稀土-铁合金，如GdFe、TbNiFe、GdTbFe等。,磁光盘读、写、擦原理,43,写入信息前，用强磁场对GdCo介质进行初始磁化，使各磁畴单元具有相同的磁化方向。写入信息时，磁光读、写头的激光

18、聚焦在介质表面，光照下介质矫顽力因温升迅速减小，此时通过磁光头中的线圈施加一反向偏磁场，可使微区反向磁化。撤去写入脉冲和反偏磁场，介质中无光照部分的磁化强度保持原来方向，实现磁化方向的反差记录。,信息写入,可擦写光盘,44,信息读出,利用Kerr磁光效应检测记录单元的磁化方向。1877年，Kerr发现用直线偏振光射到向上磁化的介质，反射后偏振面会绕反射线向右旋转一定角度；角度一般只有0.3-0.5称为Kerr角。读取信息时，磁头中的起偏器产生偏振光扫描信息轨道，然后通过检偏器检测各单元磁化方向。,Kerr磁光效应,45,信息擦除,擦除信息时，用原来的写入激光照射信息道，并施加与初始方向相同的偏

19、磁场，记录单元的磁化方向又会复原。,清华同方可擦写光盘,46,利用记录介质在晶态和玻璃态之间的可逆相变也可以实现光盘信息的反复可擦重写:信息写入：对应高功率的激光热效应，快速凝固后介质从晶态转生成玻璃态；信息读出：对应低功率的激光热效应，介质中的相结构不发生变化；信息擦除：对应中功率的激光热效应，介质成核、生长，从玻璃态转变成晶态。,47,以下是近几年国外公司所用的相变介质。IBM：可擦重写Sb2Se；菲利浦：可擦重写InSbTe，InSbSe、InSb。松下：可擦重写Ge2Sb2Te5、Ge2Sb2Te4；直接擦写GeTe-Sb2Te3-Sb日立：可擦重写InSeTi、InSeSn；直接重写

20、1nSeTiGeTe-Sb2Te3Co；,Sony公司生产的可擦写光盘,48,信息处理材料,49,信息处理材料是指用于对电信号或光信号进行检波、倍频、混频、限幅、开关、放大等信号处理的一类信息材料，主要有Si、Ge等半导体材料，GaAs系列、InP系列、GaN系列半导体材料，SiO2等氧化物材料，微波铁氧体材料等。,半导体材料和器件,50,常温半导体,Si是单一元素半导体，具有力学强度高，结晶性能好等特点，在自然界中有丰富的储量。自然界中的石英砂、硅酸盐不具有半导体性质，其中含有大量杂质，须经过提纯才能显示半导体性质。电子级的硅通常具有多晶结构，大大降低电子的运动速度和寿命，严重影响器件的频率

21、特性，需把硅拉制成单晶形式。,单晶硅,自然界中的Si-石英砂,人工单晶Si片,51,通常采用提拉法生产比较均匀、无缺陷而且尺寸较大的单晶硅。在坩埚中盛满硅并使其温度保持在高于硅的熔点100左右，将一颗小的硅种晶浸入硅熔液中，随后旋转拉杆将它缓慢从熔融硅中拉起来。在种晶向上提拉时，熔融的硅附在上面，晶体尺寸逐渐增大，直到最终尺寸。2003年，我国已研制出直径300mm的单晶，正在研制直径450mm的单晶。,垂直单晶生长法,52,将单晶硅切割成片并抛光，制成的硅片叫晶片。在真空无尘环境下，在晶片上集成大量的晶体管和其它元件，得到芯片。将芯片装在陶瓷封装壳中，构成具有特殊电路功能的集成块。,单晶硅棒

22、,晶片,芯片,集成块,53,以硅材料为核心的集成电路在过去40年取得迅速发展，硅集成电路器件集成度已提高了100万倍，单位价格急剧下降。在这其中单晶硅片尺寸增大和质量提高起到重要作用。如何得到大尺寸单晶硅以降低硅片成本，如何制备低原生缺陷甚至无缺陷单晶硅片，使集成电路线宽进一步减小而不被击穿是单晶硅研究的主要方向。,54,锗材料,锗是具有灰色金属光泽的固体，常温下化学性质稳定，是重要的元素半导体材料之一。1948年，诞生了第一只锗晶体管。锗在晶体管初期发展时代曾为晶体管的主要原料，到20世纪60年代中期才逐步被硅所代替。,金属锗,55,锗的载流子迁移速率比硅高，相同条件下具有较高的工作频率、较

23、低的饱和压降、较高的开关速度和良好的低温性能，可作为雪崩二极管、高速开关管以及高频小功率三极管等。锗还具有优良的红外光学性能，可做为红外窗口和透镜、低温红外探测器及低温温度计等。现在美国仍然把锗作为战略储备材料。,锗三极管,56,砷化镓GaAs,由于Ga是周期表中第IIIA族元素，As是第VA族元素，所以称GaAs是III-V族化合物半导体。GaP、InP等也是III-V族化合物半导体，这些材料具有优良的半导体特性。,GaAs晶片材料,57,GaAs和InP是微电子和光电子的基础材料，具有电子漂移速度高、耐高温、抗幅照等特点。GaAs中电子有效质量仅为自由电子质量的1/15，电子在GaAs中运

24、动速度比Si中快6-7倍，用GaAs做的晶体管开关速度比硅晶体管快1-4倍，成为微波通信、军事电子技术和卫星数据传输系统的关键部件；,GaAs二极管,58,在高频通信信号放大、光探测等方面，GaAs晶体管也有重要应用。InP具有比GaAs更优越的高频性能，在超高速、超高频、低功耗、低噪声器件和电路，特别是光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。,GaAs器件,InP器件,59,高温半导体,军事工业、飞机发功机和宇航等产业要求研制在500-600范围内工作的电子器件。半导体Si器件工作温度一股不超过200。为提高半导体器件工作温度，应选禁带大，高温性能稳定的SiC高温半导体材料，能隙宽度在2.3

25、9eV至3.33eV的范围内变化。,碳化硅,高温SiC器件,60,SiC器件制成的p-n结可在500下工作，这是它最重要的应用。SiC是军用GaN微电子材料和器件的首选衬底，与传统的蓝宝石衬底相比，SiC具有更高的热导率，晶格常数和热膨胀系数与GaN更为接近，失配度仅为3.5%(蓝宝石为17%)。,SiC衬底,SiC器件,61,人造金刚石薄膜,金刚石是最理想高温半导体材料，禁带宽度是5.45ev，电子和空穴迁移率均高，抗电场击穿强度大，是自然界热导率最高的材料。金刚石半导体材料在高温、高功率器件领域有着极大的潜在应用前景。,人造金刚石薄膜及其微观结构,62,信息传递材料,63,信息传递材料是用

26、于各种通信器件的能够用来传递信息的材料。主要介绍光纤材料。,光纤材料,64,光导纤维,电缆通信是将声音变成电传号，通过铜导线把电信号传到对方。光纤通信则是将记录声音的电信号变成光信号，通过玻璃纤维把光信号传输到对方，最后又把光信号转变成电信号。光纤通信具有通信容量大，节省铜资源等优点，成为21世纪通信主流技术，光纤材料也成为重要的光传输材料。,南宁酷特公司光纤产品,65,光导纤维接受与传输光线原理图,光纤是由折射率高的纤芯和折射率低的包层组成的圆柱形光波导介质。纤芯是将入射光线传输到接受端，芯和包层的交界面(折射率差)使光线无法透过，构成光壁，保证芯的导光。要使光线在芯部正常导光，须使入射光线

27、在纤芯和光壁间产生全反射，如A所示。当入射光线发生光的折射，无法实现光导，如B所示。,66,石英光纤具有资源丰富、化学性能稳定、膨胀系数小等优点，是目前得到大规模应用的光纤。光纤的纤芯是纯度达到99.9999%的SiO2，其余成分为改变材料折射率的极少量的掺杂，如GeO2、P2O5、B2O3、含氟化合物等。外包层是由纯石英和掺氟的低折射率材料组成。,石英光纤,67,石英光纤的制备,石英光纤制法分两步：首先制成石英玻璃预制棒，然后将预制棒拉制成纤维。石英光纤预制棒的代表性制法有：管内淀积法(MVCD)管外沉积法(OVPO)轴向沉积法(VAD),石英光纤预制棒制备工艺图,68,将玻璃预制棒放入20

28、00的石墨拉丝炉中加温软化，拉成细如发丝的玻璃丝，拉出的光纤马上涂覆，经过一系列的工序加工成光缆，即可投入使用。,拉制的光纤丝,69,光纤的应用,光纤透光性好，传输中损耗较低、容量大、抗干扰、保密性好、重量轻、抗潮湿及抗腐蚀等特点，广泛应用于长距离通信，如海底光缆等。光纤可用于显示系统，美国杜邦公司等将光纤用于公司的广告牌，可变化各种颜色，吸引人们注目。,光纤应用于建筑物装饰,光缆,光纤吊灯,70,光纤在汽车工业中应用占很大比重，如尾灯故障显示系统、驾驶指示灯、油表和温度计显示等。军舰用光纤联接数字解码电话系统，处理舰上各区域的信息，通讯效果不受干扰并免除窃听之虑；机场滑行路标使用光纤后，用灯

29、数量减少，文字明确，可靠性高，减少故障，维修容易。,光纤通讯,汽车尾灯显示,71,光纤可制成光纤传感器，对许多废气如CO、CO2、SO2及CH4等和有机液体在中红外波段均有较强的吸收带，用氟化物光纤制成的红外光谱仪可对这些气体和液体的浓度进行远距离检测；用氮化物光纤制成的温度传感器已用于室温至数百度的高精度测景。,光纤传感器,72,信息显示材料,73,信息显示材料主要是指用于阴极射线管和各类平板显示器件的一些发光显示材料。按照显示原理分类、信息显示材料主要可分为液晶显示材料(LCD)、等离子体显示材料(PDP)、阴极射线管显示材料(CRT)、场发射显示材料(FED)、真空荧光显示材料、无机电致

30、发光显示材料和有机电致发光显示材料等。主要介绍液晶显示材料。,74,液晶显示材料(LCD),液晶具有晶体一样的各向异性，也具有液体的流动性。在分子序列中，液晶分子具有和一维和二维远程有序，介于理想的液体和晶体之间。液晶的流动性表明液晶分子间作用力微弱，改变液晶分子取向排列所需外力很小，几伏电压就可改变，因此液晶显示具有低电压、微功耗的特点；液晶分子结构决定液晶具有较强的各向异性，稍微改变液晶分子取向就能明显改变液晶的光学和电学性能。,容易改变的液晶分子结构,75,液晶分子呈棒状，宽约零点几个纳米，长约一个纳米。棒状分子由中央基团和末端基团构成，这些基团决定了液晶的性能。液晶分子是含有极性基团的

31、极性分子。,棒状的液晶分子,76,在电场作用下，液晶分子的偶极矩会按电场方向取向，使分子原有排列方式发生变化，引起液晶光学性质变化。这种因外加电场作用而引起液晶光学性质发生变化称为液晶的电光效应。,液晶分子的电光效应,77,液晶分子的排列方式也可以影响液晶的性能。液晶分子按照排列方式的不同，可分成近晶相、向列相和胆甾相三大类，,液晶相和分子排列：(a)向列相，(b)胆甾相，(c)近晶相,78,近晶相：棒状分子分层排列，分子在层内按分子长轴方向互相平行，可垂直或倾斜于层平面。分子只能在层内转动或滑动，不能在层间移动。这类液晶粘度很大，一般不用于液晶显示。向列相：棒状分子不分层，分子可以转动，向各

32、个方向滑动，只在分子长轴方向保持平行排列。这类液晶粘度较小，流动性较好，是显示用液晶的主要类型。胆甾相：棒状分子分层排列，层内分子相互平行，相邻两层分子的长轴方向略有变化，旋转一定角度，分子沿层的法线方向排列成螺旋状结构。,79,液晶分子的电光效应和光学特性可进行液晶数码显示，早期用于笔记本式计算机、台式监视器和电器仪表显示，目前应用领域已扩展到台式计算机、壁挂电视和广告牌等。,液晶电视,液晶显示器,80,Sharp生产的全球最大108英寸液晶显示器“LB-1085”正式上市，售价为1100万日元(约合人民币70万元)，,81,胆甾液晶的螺距随温度变化而交化，液晶显示的颜色会随之变化，可用于温

33、度的测量，薄膜体温计就是利用这一原理制作的。胆甾液晶的螺距会因为某些微量杂质的存在而受到强烈影响，从而改变颜色，因而可用于某些化学药品痕量蒸汽的指示。,液晶温度计,82,液晶分子在光的照射下电导率会显著改变，由此可将它们做成光导体，可用于空间光调制器等。高分子和低分子液晶构成的复合膜具有选择性渗透，可用于离子交换膜、电荷分离膜、脱盐膜和人工肾脏透析膜等。,液晶薄膜,83,等离子体显示材料(PDP),等离子体显示板(PDP)是一种平板发光器件。它是利用惰性气体在一定电压的作用下产生气体放电而形成等离子体，直接发射可见光，或发射真空紫外线以激发荧光粉发射可见光。PDP按材料可分为单色PDP和彩色P

34、DP材料两种。,等离子显示,84,单色PDP材料是利用Ne/Ar混合气体在一定电压作用下产生气体放电，直接发出582nm橙色光而制作的平板显示器。单色Ac-PDP可制作大尺寸的平板显示器件。,单色PDP材料,85,彩色PDP是用He-Xe混合气体放电时产生的不可见147nm真空紫外线激发荧光粉使其发出可见光实现显示。彩色PDP以惰性气体为工作媒质，可在-55-+70的范围内稳定工作，又由于体积小、便于携带，非常适合野战需要，在武器装备中获得广泛应用。彩色PDP主要用于多媒体终端显示、工作站显示和壁挂式大屏幕显示。,彩色PDP材料,86,阴极射线管材料(CRT),阴极射线管是将电信号转变为光学图

35、像的一类电子束管，电视机显像管就是这样的一种电子束管，主要由电子枪、偏转系统、管壳和荧光屏构成、CRT显示材料是指能在电子束轰击下发光的一类发光材料、即阴极射线荧光粉。阴极射线荧光粉有上百种，目前用于彩色显像管的典型发光粉是ZnS：Ag(蓝色)、ZnS：Cu、A1(黄绿色)和Y2O3S：Eu2+(红色)等。,87,传统发光粉满足不了大尺寸显示屏和高清晰电视对分辨率和色彩的要求，高分辨率显示要求发光粉颗粒尺寸小于5nm，颗粒表层不存在辐射中心。纳米技术已制备出颗粒尺寸为1-10nm的发光粉，在尺寸上完全满足高清晰电视的要求。采用纳米发光材料既可提高CRT发光材料的发光效率，又可提高CRT显示屏的分辨率。纳米ZnS：Mn粉末是目前较好的一种发光材料，可用于高清晰度电视显示。,88,其它信息材料,其它一些材料，如用于制造各种陶瓷电容器的电子陶瓷材料、电子工业中电路基板中用的覆铜板材料、用于覆铜板封装的AlN材料以及用于谐振器、振荡器等元件压电晶体材料等，这些材料在信息器件中主要连接、传递和隔绝信号的作用，同时保护、支撑核心信息元件，在信息技术产品中都被广泛应用，也是信息材料的重要组成部分。,覆铜板材料,89,谢谢大家！,