信息材料-第1章.ppt
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1、信 息 材 料,物理科学与技术学院,信 息 材 料,信 息 材 料,信 息 材 料,活字印刷术的发明人北宋毕升,活字印刷术,信 息 材 料,本课程主要内容:,第一章 信息材料的基本概念、发展历程和应用范围第二章 微电子芯片技术材料第三章 半导体激光器材料第四章 信息传感材料第五章 信息存储材料第六章 信息传输材料第七章 信息显示材料,第一章 导 论,1.1 信息材料的基本概念,现代信息技术是以微电子学和光电子学为基础,以计算机与通信技术为核心,对各种信息进行收集、存储、处理、传递和显示的高技术群。信息材料就是指与现代信息技术相关的、用于信息的收集、存储、处理、传递和显示的材料。,信息传感材料
2、具有信息收集功能的器件主要是一些传感器和探测器。,“机遇”号火星探测器在火星工作电脑模拟图,美火星探测器发回火星壮观景象(组图),科学家们刚看到“机遇”号从火星发回的赤铁矿珠子照片时,他们还以为这是火星土壤里生长的“蓝莓”。,“沙丘”是赤铁矿珠子形成的,“勇气”号用显微镜拍摄的“GongGong”岩石的结构图片。这种岩石是火星上风和火山作用的结果。,“勇气”号拍摄的Gusev坑波纹状的沙地全境照片。,“机遇”号在Erebus坑拍摄的初级和次级岩石断层照片,这些断层有10几亿年的历史,是火星上风和水作用的结果。,在太阳快要落山的时候,“勇气”号在Husband山坡处拍摄了火星沙地照片,在较暗的光
3、线下仍然能看到远近沙地层次分明的布局。,火星上的佛得角、维多利亚坑都是为了纪念16世纪麦哲伦航海而命名的。,“勇气”号在火星Gusev坑附近拍摄的壮观的火星日落景观。,例如金属型力敏传感应变器和半导体应变计等;热敏电阻;光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电探测器、红外探测器等;磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏三极管等;气敏传感器;湿敏传感器;酶传感器、免疫传感器、DNA芯片等。,第一章 导 论,热敏电阻,光敏电阻,光敏二极管,光敏三极管,磁敏电阻,相对湿度传感器,压力传感器,湿敏传感器,气敏传感器,第一章 导 论,用来制作力敏传感器的信息传感材料有金属应变电阻材料和半导体压阻材料等;用来制作热敏传
4、感器的信息传感材料有正温度系数和负温度系数(NTC)热敏材料等;用来制作光敏传感器和探测器的信息传感材料有光敏电阻材料、光电导型和光伏型半导体光电探测器材料;,第一章 导 论,用来制作磁敏传感器的信息传感材料有半导体磁敏电阻材料和强磁性薄膜磁敏电阻材料;用来制作气敏传感器的信息传感材料有n型或p型金属氧化物半导体气敏材料、金属氧化物气敏材料和高分子气敏材料;,第一章 导 论,用来制作湿敏传感器的信息传感材料有陶瓷湿敏材料和高分子湿敏材料;用来制作生物传感器的信息传感材料有生物酶、动植物组织、微生物、抗体、抗原和单链核酸。,第一章 导 论,信息存储材料 具有信息存储功能的器件主要是一些存储器。,
5、半导体存储器,铁电存储器,静态随机存储器,动态随机存储器,手机存储器,移动存储器,电可擦除只读存储器,可编程只读存储器,磁带,硬磁盘,世界上第一个硬磁盘1956年,软磁盘,VCD,DVD,蓝光盘,第一章 导 论,相应地,用来制作这些信息存储器件的信息存储材料主要有半导体存储材料、铁电存储材料、磁存储材料、有机光存储染料、磁光存储材料、相变存储材料、光谱烧孔材料、和分子存储材料、纳米存储材料等。,第一章 导 论,信息处理材料 具有信息处理功能的器件分为微电子信息处理器件和光信息处理器件两大类。,第一章 导 论,微电子信息处理器件主要是指可用来制作对电信号具有检波、倍频、混频、限幅、开关、放大功能
6、的各种信息处理电路的场效应晶体管、双极型晶体管、点接触晶体二极管、肖特基势垒二极管、隧道二极管、变容二极管、雪崩二极管、体效应二极管等和以这些晶体管(包括二极管)为基本细胞的各种模拟集成电路、数字集成电路和微波集成电路。,场效应晶体管,双极型晶体管,肖特基势垒二极管,平面隧道二极管,变容二极管,雪崩二极管,集成电路,第一章 导 论,用来制作微电子信息处理器件的信息材料主要有硅、锗等半导体材料和GaAs系列、InP系列等半导体材料,二氧化硅等氧化物材料,铝、铜等金属电极、引线材料等。,第一章 导 论,光信息处理器件主要是指可用来对激光的相位、频率、偏振态和强度进行调制或对激光进行倍频、混频、光参
7、量放大及光参量振荡等变频处理的器件。,调制器,光开关,光参量振荡器,第一章 导 论,用来制作光信息处理器件的信息材料主要有电光调制材料,声光调制材料,磁光调制材料,非线性光学材料,GaAs系列、InP系列、GaN系列等半导体激光器材料,二氧化硅等氧化物材料等。,第一章 导 论,信息传输材料 具有信息传输功能的器件主要是指用于光通信、微波通信、移动电话通信的一些器件。,如用于光纤通信系统的光纤光缆、光纤连接器、光纤分路器、光发射机(包括半导体激光器)、光隔离器、波分复用器、光开关、光衰减器、光纤偏振态控制器、光中继器、光接收机等。,光纤通信实验箱,光纤光缆,光纤连接器,光纤分路器,光发射机,光隔
8、离器,波分复用器,波分复用器,光中继器,光中继器,光接收机,第一章 导 论,用于光通信的信息材料主要是各种光纤材料、半导体激光器材料、光耦合材料、光波导材料、电光材料、掺饵光纤放大器材料、半导体光电探测器材料等。,第一章 导 论,用于GSM蜂窝移动电话系统的移动通信手机、基站子系统BSS和网络交换子系统NSS等器件。,第一章 导 论,用于GSM蜂窝移动电话系统的信息传输材料主要是用于手机的天线材料、Si基收发集成电路材料,用于基站子系统BSS和网络交换子系统NSS各种Si基或GaAs基集成电路的材料等。,第一章 导 论,信息显示材料 具有信息显示功能的器件主要是指阴极射线管和液晶显示(LCD)
9、、等离子体显示、电致发光显示、场发射显示、真空荧光显示(VFD)等各种平板显示器。,阴极射线管,液晶显示,等离子显示,电致发光显示器,真空荧光显示器,第一章 导 论,用于液晶显示的是各种液晶的混合物及用来制作TFT-LCD中的薄膜晶体管的非晶硅、多晶硅和CdSe等半导体材料。,用于等离子体显示的主要是能在真空中被紫外光高效激发的红、绿、蓝三基色荧光粉和用于放电辐射紫外光的He:Xe或Ar:Hg混合气体。,第一章 导 论,用于交流粉末电致发光显示的是掺Cu、Al、Mn的ZnS基质发光粉。用于交流薄膜电致发光显示的有掺Mn或稀土元素的-VI族化合物半导体、氧化物和氟化物基质发光材料。,第一章 导
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