精細(xì)化工生產(chǎn)技術(shù)

1、第十二章信息存儲(chǔ)材料學(xué)習(xí)目的與要求：信息材料是指與現(xiàn)代信息技術(shù)相關(guān)的，用于信息的收集、存儲(chǔ)、處理、傳遞和顯示的 材料。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解信息材料的特點(diǎn)和分類(lèi)，了解信息材料的應(yīng)用范圍，了解微電 子芯片技術(shù)材料，信息傳感材料，信息存儲(chǔ)材料和信息顯示材料的主要類(lèi)別及典型品種的結(jié) 構(gòu)，性質(zhì)及制備方法。、概述信息材料是指與現(xiàn)代信息技術(shù)相關(guān)的，用于信息的收集、存儲(chǔ)、處理、傳遞 和顯示的材料。1、發(fā)展信息的傳播紙張的發(fā)明-印刷發(fā)明-19世紀(jì)開(kāi)始的光、電、磁記錄方法和研究進(jìn) 步：可保存性、可利用性、可在開(kāi)發(fā)性等方面最新研究：相變光記錄材料2、分類(lèi)具有信息存儲(chǔ)功能的器件主要是一些存儲(chǔ)器，鐵電存儲(chǔ)器-固定只讀存

2、儲(chǔ)器（ROM）、可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM）、紫外 光改寫(xiě)的只讀存儲(chǔ)器（UVEPROM）、電可改寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器（E2- PROM）、閃爍只讀存儲(chǔ)器（Flash ROM）、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM） 和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）等半導(dǎo)體存儲(chǔ)器；鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（FRAM）和高容量動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）等磁存儲(chǔ)器“磁帶、硬磁盤(pán)、軟磁盤(pán)等光盤(pán)存儲(chǔ)器-CD-A、VCD、CDROM、CD-R、CD-RW、相變光盤(pán)（PD）、 磁光盤(pán)（MO）、微型磁光盤(pán)（MD）、DVD、DVD-R、DVD-ROM、 DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW、藍(lán)光盤(pán)等此外還有光子選通光譜燒孔存儲(chǔ)器、全息存放器、近場(chǎng)

3、掃描光纖存儲(chǔ)器、 超分辨近場(chǎng)光學(xué)存儲(chǔ)器、基于掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡探針技術(shù)的納米存 儲(chǔ)器等。相應(yīng)地，用來(lái)制作這些信息存儲(chǔ)器件的信息存儲(chǔ)材料主要有半導(dǎo)體存儲(chǔ)材 料、鐵電存儲(chǔ)材料、磁存儲(chǔ)材料、有機(jī)光存儲(chǔ)染料、磁光存儲(chǔ)材料、相變存儲(chǔ)材 料、光譜燒孔材料、光折變品體和光折變聚合物材料、分子存儲(chǔ)材料、納米存儲(chǔ) 材料等。二、信息存儲(chǔ)材料1、定義信息存儲(chǔ)材料是指用于各種存儲(chǔ)器的一些能夠用來(lái)記錄和存儲(chǔ)信息的材料。2、原理在一定強(qiáng)度的外場(chǎng)（如光、電、磁或熱等）作用下會(huì)發(fā)生從某種狀態(tài)到另一 種狀態(tài)的突變，并能在變化后的狀態(tài)保持比較長(zhǎng)的時(shí)間，而且材料的某些物理性 質(zhì)在狀態(tài)變化前后有很大差別。因此，通過(guò)測(cè)量存儲(chǔ)

4、材料狀態(tài)變化前后的這些物 理性質(zhì)，數(shù)字存儲(chǔ)系統(tǒng)就能區(qū)別材料的這兩種狀態(tài)并用）”和“1”來(lái)表示它們， 從而實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)。如果存儲(chǔ)材料在一定強(qiáng)度的外場(chǎng)作用下能快速?gòu)淖兓蟮臓顟B(tài) 返回原先的狀態(tài)，那么這種存儲(chǔ)就是可逆的。3、分類(lèi)信息存儲(chǔ)材料的種類(lèi)很多，主要包括半導(dǎo)體存儲(chǔ)器材料、磁存儲(chǔ)材料、無(wú)機(jī) 光盤(pán)存儲(chǔ)材料、有機(jī)光盤(pán)存儲(chǔ)材料、超高密度光存儲(chǔ)材料和鐵電存儲(chǔ)材料等。 它們實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)的原理各不相同，存儲(chǔ)性能也有很大差異。因此，不同場(chǎng)合應(yīng) 選用不同的信息存儲(chǔ)材料。三、典型產(chǎn)品（一）、磁存儲(chǔ)（記錄）材料磁存儲(chǔ)材料又稱(chēng)為磁記錄材料。特點(diǎn)：磁記錄過(guò)程是電子自旋的翻轉(zhuǎn)過(guò)程，同其他記錄方法比較，磁記錄的 輸入和輸出的速

5、度快，存貯的信息可長(zhǎng)期保留，又可多次重錄使用， 一步記錄、可及時(shí)檢驗(yàn)所錄信息，也適用于全息法記錄信息，記錄成 本低，維護(hù)簡(jiǎn)單，宜于大批量生產(chǎn)和應(yīng)用。應(yīng)用：磁記錄已廣泛應(yīng)用于聲音、圖像、計(jì)算機(jī)用數(shù)字信息，測(cè)量用模擬數(shù) 據(jù)的存儲(chǔ)等領(lǐng)域。分類(lèi)：磁記錄產(chǎn)品是借磁性介質(zhì)貯存信息，磁性介質(zhì)主要有金屬薄膜和涂布 型磁粉兩大類(lèi)，主要介紹涂布型磁記錄用磁粉材料。磁記錄用磁粉包括針狀的Y - Fe203，C。-淫職,如。2，*丑3。4, Fe3O4和金屬磁粉，立方狀的Fe 0，以及六角片狀的鋇鐵氧體BaO - 6Fe 0，鍶鐵氧體 3 42 3，。妣。?。和Co-Ti鋇鐵氧體等。目前，世界上每年所需的近二百億盒錄

6、音帶， 一百多億盒錄像帶，近四百億片軟磁盤(pán)及幾億片硬盤(pán)中的90%以上都是采用磁粉 涂布型介質(zhì)。近幾年，磁記錄介質(zhì)的研究主要集中在高密度數(shù)字記錄材料的開(kāi)發(fā)和低成本 的磁性材料生產(chǎn)工藝和涂布方法。1 .針狀四氧化三鐵磁粉針狀四氧化三鐵磁粉其結(jié)構(gòu)為：Fe3O4；立方晶體結(jié)構(gòu)；亞鐵磁性。相對(duì)分子 質(zhì)量231.53。性狀：黑色粉末，溶于熱鹽酸，不溶于水和有機(jī)溶劑。密度 d=5197kg/m3o生產(chǎn)方法 二價(jià)鐵鹽溶液中加入NaOH溶液，空氣氧化生成針狀鐵黃FeOOH, 鐵黃過(guò)濾，水洗后干燥。干燥的鐵黃在270300C熱處理脫水后于550C焙燒約 30min,制備得到中間產(chǎn)物針狀鐵紅a -Feq，針狀鐵紅通

7、過(guò)還原方法得到產(chǎn)物針 狀Fe3O4磁粉。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下降溫到80100C后，用空氣氧化23h，以提高四 氧化三鐵磁粉的抗氧化穩(wěn)定性。2FeOOH (s)f a -Fe2O3 (s) +H2O (g)a -FeO (s) +H (g)fFeO (s) +H O (g) 2 323 42用途錄音磁帶，磁性黑水字符識(shí)別系統(tǒng)。2.入-三氧化二鐵磁粉入-三氧化二鐵磁粉其結(jié)構(gòu)為：入-Fe2O3立方晶體結(jié)構(gòu)a =0.833nm,c/a =3;亞鐵磁性。相對(duì)分子質(zhì)量159.6882。性狀：棕色粉末。溶于熱鹽酸。不溶于水 和有機(jī)溶劑。用途 錄音磁帶，數(shù)據(jù)磁帶。3 .包鉆-入三氧化二鐵磁粉包鉆-入三氧化二鐵磁粉其結(jié)

8、構(gòu)：(CoFe2Ox-入-Fe2O3,0 x 1；立方晶體 結(jié)構(gòu)；亞鐵磁性。性狀：棕色或褐色粉末。溶于熱鹽酸。不溶于水和有機(jī)溶劑。用途 錄音磁帶，錄像磁帶，數(shù)據(jù)磁帶，軟磁盤(pán)。(二)垂直磁記錄用磁粉垂直磁記錄的基本特點(diǎn)是退磁場(chǎng)Hd隨著記錄波長(zhǎng)變小而減小，因此在高密度記錄時(shí)不需要薄的介質(zhì)，可以大大提高信噪比。鋇鐵氧體磁粉鋇鐵氧體磁粉其結(jié)構(gòu)：BaO6Fe2O3；六角品系；亞鐵磁性。性狀：褐色粉末。溶于熱鹽酸。不溶于水和有機(jī)溶劑。用途磁卡，磁票。鍶鐵氧體磁粉鍶鐵氧體磁粉其結(jié)構(gòu)：SrO.6Fe2O3;六角品系；亞鐵磁性。性狀：居里溫度 462 ；密度 5150kg/m3。用途磁卡，磁票。二、光存儲(chǔ)材料光

9、盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)是從20世紀(jì)70年代初期開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一種新型信息存儲(chǔ)技 術(shù)。1972年荷蘭飛利浦公司率先提出了一種利用激光束讀取信息的新型存儲(chǔ)媒 體，稱(chēng)為激光反射式視盤(pán)（LD）。1982年，隨著數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)水平的提高，荷蘭 飛利浦公司和日本索尼聯(lián)合推出了又一種稱(chēng)為縮微光盤(pán)（CD ）的數(shù)字化新型光盤(pán)， 從而開(kāi)創(chuàng)了激光數(shù)字光盤(pán)的新紀(jì)元。按照讀、寫(xiě)、擦等功能分類(lèi)，可分為只讀式 光盤(pán)、一次寫(xiě)入光盤(pán)（CD-R ）和可擦重寫(xiě)光盤(pán)等三大類(lèi)。（一）無(wú)機(jī)光盤(pán)存儲(chǔ)材料只讀式光盤(pán)材料只讀式光盤(pán)CD的膜層結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)單，一般由聚碳酸酯樹(shù)脂盤(pán)基、Al反射 膜構(gòu)成?？刹林貙?xiě)光盤(pán)存儲(chǔ)材料可擦寫(xiě)光盤(pán)存儲(chǔ)材料按照光盤(pán)讀、寫(xiě)、擦原理

10、的不同，主要分為磁光材料和 相變材料兩種。MO和MD等磁光盤(pán)采用磁光存儲(chǔ)材料；相變光盤(pán)PCD、PD、CD-RW、 DVD-RAM、DVD-RW和DVD+RW等光盤(pán)都采用相變材料。（1）磁光材料經(jīng)過(guò)多年的研究開(kāi)發(fā)，用于磁光盤(pán)的磁光存儲(chǔ)材料已有很 大發(fā)展，大致可分為稀土-過(guò)渡金屬（RE-TM）非晶態(tài)合金薄膜、石榴石氧化物薄 膜，Pt-Co成分調(diào)制膜和Pt-Co合金薄膜、Mn基大磁光效應(yīng)材料等。（2）相變材料1971年，Ovshinsky等人報(bào)道了用毫微秒脈沖激光輻照下Te基合金使其產(chǎn)生品相一非晶相互變的研究工作。指出了這種材料的基于反射率躍變的光開(kāi)關(guān)效應(yīng)用于可擦重寫(xiě)光存儲(chǔ)的可能性。此后，許多科學(xué)工

11、作者都 致力于這方面的研究，涌現(xiàn)了一大批具有可逆光存儲(chǔ)性能的相變新材料。這些材 料大多由元素周期表中III-W族的一些半導(dǎo)體元素構(gòu)成，主要成分為T(mén)e基、Se基和InSb基合金三大類(lèi)。（二）有機(jī)光盤(pán)存儲(chǔ)材料優(yōu)點(diǎn)：與無(wú)機(jī)光存儲(chǔ)材料相比，有機(jī)光存儲(chǔ)材料的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，易于制 備和價(jià)格低廉。因此，20多年來(lái)，對(duì)有機(jī)光存儲(chǔ)材料的研究也引起了光盤(pán)領(lǐng)域研究人員的廣泛興趣。各國(guó)研究人員已研究過(guò)的有機(jī)光存儲(chǔ)材料，從種類(lèi)和數(shù) 量上來(lái)說(shuō)，并不比無(wú)機(jī)光存儲(chǔ)材料少。缺點(diǎn)：但由于有機(jī)光存儲(chǔ)材料普遍存在的光、熱穩(wěn)定性差，易于老化，用于 可逆存儲(chǔ)時(shí)需雙光束光源，擦除速度慢等迄今為止僅有少數(shù)有機(jī)金屬絡(luò)合物在一次寫(xiě)入光盤(pán)如CD-R和DVD-R中得到實(shí)際使用?？射浭郊す夤獗P(pán)（CD-R）是在一定強(qiáng)度激光的照射下，記錄層發(fā)生不可逆的物理或化學(xué)變化，從而改變光的反射強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行信息記錄。用作CD-R記