光電材料的應(yīng)用前景分析以及工業(yè)化發(fā)展探討

摘 要：光電材料是一種功能性材料，在眾多領(lǐng)先領(lǐng)域都有應(yīng)用，比如在激光、自動(dòng)化以及航空航天等領(lǐng)域，這都是當(dāng)前高新技術(shù)以及材料技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。本篇文文章對(duì)于一些光電材料的應(yīng)用前景展開(kāi)了分析，并對(duì)其在工業(yè)化發(fā)展中的作用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：光電材料;應(yīng)用前景;發(fā)展

當(dāng)前世界正處于光電信息化產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，在新世紀(jì)，光電產(chǎn)業(yè)展露出深厚的發(fā)展?jié)摿?，未?lái)工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)重心將會(huì)逐漸從微電子產(chǎn)業(yè)過(guò)渡到光電子產(chǎn)業(yè)。光電子在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)會(huì)取代電子產(chǎn)業(yè)逐漸成為新世紀(jì)規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)。光電子發(fā)展的好壞與否也是衡量國(guó)家進(jìn)步程度以及綜合實(shí)力的主要標(biāo)準(zhǔn)。光電材料作為整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，按照用途劃分可以分為光電轉(zhuǎn)換材料以及光電催化材料;按照構(gòu)成成分來(lái)分，可以分為有機(jī)光電材料以及無(wú)機(jī)光電材料以及混合型光電材料等等。[1]

一、光電材料的定義及其分類(lèi)

光電材料是指可以將光能轉(zhuǎn)換為電能的一類(lèi)能量轉(zhuǎn)換功能材料，其中光電子信息材料主要是指被應(yīng)用在光電子、微電子以及一些新型電子元件基礎(chǔ)產(chǎn)品范疇中的材料，內(nèi)部由多種不同的材料構(gòu)成。其中半導(dǎo)體微電子材料和光電子材料是兩大主要的類(lèi)別，在國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中擔(dān)負(fù)著重要的責(zé)任。

（一）硅微電子材料

當(dāng)前在微電子技術(shù)的領(lǐng)域，硅微電子材料是比較知名的，微電子技術(shù)是建立在集成電路為中心的各種元器件之上的新型技術(shù)。硅材料也是半導(dǎo)體繼承電路和一些太陽(yáng)能電池的重要組成材料，對(duì)當(dāng)前的信息技術(shù)的發(fā)展有較為深刻的影響，其主要的特點(diǎn)在于體積小、穩(wěn)定性強(qiáng)等。硅材料能夠有效提升硅的性能，提高集成電路的合成效率等等。在未來(lái)的工業(yè)化應(yīng)用和發(fā)展過(guò)程中，硅材料將會(huì)逐漸發(fā)展，以至于解決由于硅器件直徑增加導(dǎo)致的一些缺陷程度提升，并且喪失均勻性等問(wèn)題。其次，通過(guò)縮小一些器件的尺寸并且提高硅的集成度的角度來(lái)分析，未來(lái)硅材料的發(fā)展主要是研究出更加適合專業(yè)領(lǐng)域的大直徑硅外延片。[2]

（二）化合物半導(dǎo)體基高效發(fā)光材料

在具體的實(shí)踐過(guò)程中，專業(yè)人員致力于通過(guò)化合物半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)光電的集成，光電集成的相關(guān)工作內(nèi)容需要更高的散射光能的效率，因此工作人員將主要的發(fā)展中心放在了提高光能的散射效率上，這項(xiàng)技術(shù)也取得了一定的進(jìn)展，產(chǎn)生了大量的化合物半導(dǎo)體材料。

（三）寬帶隙半導(dǎo)體材料

這一類(lèi)半導(dǎo)體材料歷經(jīng)了前兩代迎來(lái)了第三代，新型的寬帶隙材料繼承了大部分新材料的共同特征，比如可以適應(yīng)高溫環(huán)境、以及大功率環(huán)境等等。能夠在較多的專業(yè)領(lǐng)域施展拳腳。除此之外，一些此類(lèi)材料諸如氧化鋅能夠用作短波長(zhǎng)光電子材料，在相關(guān)元件中發(fā)揮作用。

二、光電子材料的應(yīng)用前景分析及工業(yè)化發(fā)展探討

（一）光電半導(dǎo)體材料

半導(dǎo)體材料是電子材料以及光電材料等材料的重要構(gòu)成部分，涉及到的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域較廣。在光電信息的斬獲和傳導(dǎo)的過(guò)程中，光電半導(dǎo)體材料是必不可少的，在早期，工業(yè)化發(fā)展應(yīng)用的主要是單硅晶，在最近幾年，化合物半導(dǎo)體的研究逐漸取得了較大的發(fā)展，相對(duì)于單硅晶來(lái)說(shuō)，化合物半導(dǎo)體材料有較高的遷移率，飽和速度快，對(duì)于器件的高性能有較大的幫助。[3]

微電子技術(shù)作為一種新型的電子技術(shù)，主要是把以集成電路為核心的額多種半導(dǎo)體材料當(dāng)做是基石，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和硅材料的發(fā)展過(guò)程中，逐漸被專家所重視起來(lái)的，一種穩(wěn)定性高，質(zhì)量相對(duì)較低的材料。但是出于對(duì)人們?nèi)找嫔蠞q的信息需求，硅微電子信息技術(shù)材料難以匹配人們的應(yīng)用要求，未來(lái)還需要加大對(duì)其他材料的研究。

光子帶隙材料的概念起源于上世紀(jì)80年代末期。在最近幾年的發(fā)展過(guò)程中，伴隨著二維光子晶體的發(fā)現(xiàn)，一些工作人員逐漸意識(shí)到其在計(jì)算機(jī)元器件制造領(lǐng)域的重要性，這些都可以在一定程度上人們對(duì)計(jì)算機(jī)性能的發(fā)展需求。這也是未來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域之一。

其次，作為一種光電子半導(dǎo)體材料，超晶格量子級(jí)材料實(shí)現(xiàn)了近幾年來(lái)的進(jìn)步，并且已經(jīng)在移動(dòng)通信等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，也逐漸發(fā)展成熟，未來(lái)會(huì)在自由空間通信等領(lǐng)域取得長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

（二）納米光電子材料

納米材料是當(dāng)前比較火熱的光電材料之一，當(dāng)前已經(jīng)有專業(yè)的學(xué)者針對(duì)磁性材料，陶瓷材料、催化劑等進(jìn)行了研究，而且也取得了較為理想的發(fā)展效果。

納米光電材料以其尺寸小的特征得以顯著，˙這類(lèi)材料有諸多其他材料沒(méi)有的效應(yīng)。比如表面效應(yīng)，在表面的原子增加到一定的級(jí)別的時(shí)候，表面上的原子灰決定粒子的陛能，因而給納米光電材料帶來(lái)更多的活性。量子的尺寸效應(yīng)不僅僅會(huì)導(dǎo)致納米光電材料的光性質(zhì)受到影響，也會(huì)影響電性質(zhì)的穩(wěn)定性，所以納米光電材料的催化性能相對(duì)更高。

納米半導(dǎo)體材料主要應(yīng)用于納米電子領(lǐng)域，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，以納米光電材料為基礎(chǔ)的納米光電技術(shù)將會(huì)成為新類(lèi)型電子器件的發(fā)展基石，并且會(huì)逐漸成為通信技術(shù)發(fā)展的重要保障。

結(jié)語(yǔ)

光電材料的發(fā)展前景十分廣闊，并且包括了傳統(tǒng)復(fù)合材料以及現(xiàn)代納米材料兩大類(lèi)別，逐漸引起專業(yè)人士的重視，在未來(lái)的工業(yè)化發(fā)展過(guò)程中，研究和發(fā)展的中心主要集中于新材料的研發(fā)以及材料新功能的開(kāi)發(fā)上。同時(shí)對(duì)于材料產(chǎn)生作用背后的原理的研究和未來(lái)的產(chǎn)業(yè)化、功能化發(fā)展也是光電材料的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡增華. 新型光電半導(dǎo)體材料的第一性原理計(jì)算研究[D].華東師范大學(xué)，2019.

[2]高旭輝.新型納米光電材料的光物理研究[J].安陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2018（05）：28-31.

[3]尚啟. 新型有機(jī)光電材料的合成及器件性能研究[D].福州大學(xué)，2017.

作者簡(jiǎn)介：

王雪亮，男，漢，內(nèi)蒙古，碩士，光學(xué)工程，在校生，1994.11.28。