光電子信息材料概論課程概論

光電子信息材料概論主講人：張順平華中科技大學(xué)材料學(xué)院《學(xué)科概論》專題之——1光電子信息材料概論課程概論5/8/2024自我簡介

張順平華中科技大學(xué)材料學(xué)院00級本科

09年博士畢業(yè)，留校任教替曾大文教授代一堂學(xué)科概論專題聯(lián)系方式：pszhang001gmail

希望能與各位同學(xué)共同學(xué)習(xí)！2光電子信息材料概論課程概論5/8/2024信息獲取信息傳輸信息存儲信息顯示信息處理信息技術(shù)的主要環(huán)節(jié)材料是實現(xiàn)信息技術(shù)的基礎(chǔ)和載體3光電子信息材料概論課程概論5/8/2024什么是信息？信息的表現(xiàn)形態(tài)很簡單，主要是數(shù)據(jù)、文字、聲音、圖像四種，但現(xiàn)在，信息已是一個內(nèi)涵廣泛的概念。作為美國國家標(biāo)準(zhǔn)的《IEEE電學(xué)和電子學(xué)名詞標(biāo)準(zhǔn)詞典》(1988年7月第四版)中把信息(Information)定義為“信息是按已知協(xié)議賦于一定含義的數(shù)據(jù)”。4光電子信息材料概論課程概論5/8/2024知識可以理解為信息的升華----經(jīng)過概括、提升、驗證了的信息，反過來，當(dāng)知識用于指導(dǎo)生產(chǎn)、規(guī)范社會生活時，它仍然充分體現(xiàn)出來的是它的信息屬性，因此也有人狹義地認為信息就是知識。但不管對信息的定義如何理解，今天人們已經(jīng)認同，信息是一種資源，一種資產(chǎn)，是現(xiàn)代社會中與物質(zhì)（材料）、能源同樣重要的、生存發(fā)展必不可少的三大資源之一。有人做出過這樣的定義：人類社會中的知識，需要利用和傳播的，叫作信息?？梢娦畔⑴c知識密切相關(guān)。5光電子信息材料概論課程概論5/8/2024什么是信息技術(shù)？廣義地講，信息技術(shù)是擴展人類信息器官功能的一類技術(shù)，具體說，信息技術(shù)是指包括信息獲取、信息傳遞、信息存儲、信息處理和信息顯示等在內(nèi)的總稱。信息技術(shù)對社會各行各業(yè)均具有極強的滲透力，信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，成為加速經(jīng)濟、社會變革的強大推動力，使生產(chǎn)自動化、金融自動化、辦公自動化、服務(wù)自動化、軍事指揮自動化等能得以實現(xiàn)。

6光電子信息材料概論課程概論5/8/2024當(dāng)今社會的各個方面，廣至空間宇宙，微到原子和電子，無論是科研、生產(chǎn)、社會交往、家庭生活乃至作戰(zhàn)指揮，無一例外地均與信息技術(shù)結(jié)下不解之緣。信息技術(shù)的飛速進步，使得整個社會的生產(chǎn)方式、生活方式、思維觀念都在經(jīng)歷一場的深刻變化。生產(chǎn)效率成百倍地增長，為生產(chǎn)和生活服務(wù)的自動化、電子化、“傻瓜”化的設(shè)備和生活日用品，花樣翻新、層出不窮。由于信息技術(shù)的廣泛利用，人的大腦“擴展”了，人的四肢“延長”了，人的“能量”增大了，人的時空觀念也改變了，從而使得整個世界融為一體，地球由此變“小”，外星球與人類更接近，“天涯若比鄰”也從詩人的幻想變?yōu)檎嬲默F(xiàn)實。……7光電子信息材料概論課程概論5/8/2024在人們盡情享受當(dāng)代信息技術(shù)所帶來的方便、歡欣的時候，不知有多少人能意識到在信息技術(shù)的“花花世界”背后，還有一個支撐這個“花花世界”的“材料王國”？

8光電子信息材料概論課程概論5/8/2024什么是信息材料？信息材料主要是指用于信息的收集、存儲、處理、傳遞和顯示的微電子材料和光電子材料。微電子材料和光電子材料的發(fā)展歷程也就是信息材料的主要發(fā)展歷程。微電子材料和光電子材料是微電子技術(shù)和光電子技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，因此，了解微電子技術(shù)和光電子技術(shù)的發(fā)展歷程。就能清楚地看出微電子材料和光電子材料的發(fā)展歷程。9光電子信息材料概論課程概論5/8/2024微電子技術(shù)的精華是集成電路技術(shù)，微電子技術(shù)是隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，集成電路技術(shù)又是從半導(dǎo)體晶體管技術(shù)發(fā)展起來的。而半導(dǎo)體晶體管的誕生則建立在人類對半導(dǎo)體材料的研究基礎(chǔ)上。因此，可以說微電子材料是在半導(dǎo)體材料，特別是硅材料的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其中，（微）電子學(xué)是研究電子輸運過程的學(xué)問。10光電子信息材料概論課程概論5/8/2024與分立元器件電路的不同。集成電路結(jié)構(gòu)和集成工藝的顯著特點是：1．電路所包含的元件和器件都集成在幾何尺寸十分小的晶片(芯片)上。2．組成電路的所有元器件都是在相同的工藝條件下，同時經(jīng)歷同一的工藝流程。11光電子信息材料概論課程概論5/8/2024

光電子技術(shù)是在激光技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。激光的發(fā)明把電子學(xué)推到了光頻波段。光電子學(xué)就是光波波段（紅外線、可見光、紫外線和軟X射線）的電子學(xué)。12光電子信息材料概論課程概論5/8/2024與微電子技術(shù)相比，光電子技術(shù)的最重要特點是波長短、相干性好。因此，光電子技術(shù)具有分辨率高、存儲和通信容量大的優(yōu)點。光電子技術(shù)主要包括半導(dǎo)體激光器技術(shù)、光纖通信技術(shù)、光存儲技術(shù)、光顯示技術(shù)、光電探測技術(shù)、光信息處理技術(shù)以及集成光路、光電子集成回路技術(shù)。用于這些光電子技術(shù)的光電子材料是微電子材料之外的另一類重要的信息材料。信息材料是一個龐大的家族。它包括以集成電路材料為代表的微電子材料和以半導(dǎo)體激光器、光通信、光存儲、光傳感、光顯示、光處理、集成光路、光電子集成電路材料為代表的光電子材料。13光電子信息材料概論課程概論5/8/2024信息獲取14光電子信息材料概論課程概論5/8/2024人類通過自身的感覺器官從外界獲取信息15光電子信息材料概論課程概論5/8/2024自古以來，人類通過自身的感覺器官，或者耳聽目視、或者手觸鼻嗅從外界獲取信息。而面對或者來自遙遠星際的微弱光亮、或者身邊那些看不見、摸不著事件（如紅外光、磁場、微量氣體等），人類無法獲得相關(guān)信息。更為重要的是，人類難于從周圍世界中獲取定量信息，也就難于通過感官將50℃與55℃熱水區(qū)分開來。而定量信息對于人類的生存和生活至關(guān)重要。16光電子信息材料概論課程概論5/8/2024聰明的人類“知恥而后勇”，通過長期的實踐，發(fā)明了各種各樣的傳感器，延伸和強化了自身的感官，從而能通過多種途徑獲得更多、更復(fù)雜的信息。傳感器及技術(shù)得以廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵是傳感器用材料的開發(fā)和不斷完善。表1給出了陶瓷材料在傳感器中典型應(yīng)用概況。實際上，還有許多材料可以用來制作相關(guān)的傳感器，諸如半導(dǎo)體、光纖、稀有金屬、高分子材料等。17光電子信息材料概論課程概論5/8/2024五官與傳感器人的五官感覺器官對象傳感器原理視覺眼光光傳感器視覺傳感器光電效應(yīng)（光電）聽覺耳聲波壓力傳感器聽覺傳感器壓電效應(yīng)（聲波電）觸覺皮膚壓力溫度壓力傳感器溫度傳感器壓電效應(yīng)（聲波電）塞貝克效應(yīng)（溫度電）嗅覺鼻氣體氣味物質(zhì)氣體傳感器氣味傳感器吸附效應(yīng)（氣電）吸附效應(yīng)（質(zhì)量變化頻率變化，氣電）味覺舌味覺物質(zhì)味覺傳感器電化學(xué)效應(yīng)（相互作用電）18光電子信息材料概論課程概論5/8/2024材料的檢測與控制技術(shù)19/6019光電子信息材料概論課程概論5/8/2024貝殼為何如此堅硬？貝殼的微觀結(jié)構(gòu)材料微觀結(jié)構(gòu)的檢測20/6020光電子信息材料概論課程概論5/8/2024蝴蝶為何美麗？翅膀鱗粉具有光子晶體結(jié)構(gòu)的蝴蝶材料微觀結(jié)構(gòu)的檢測21/6021光電子信息材料概論課程概論5/8/2024蟬翅膀為何又薄又輕有耐用？蟬翅膀表面由規(guī)則排列的納米柱體組成材料微觀結(jié)構(gòu)的檢測22/6022光電子信息材料概論課程概論5/8/2024用STM移動18個鈰(cerium)原子和18個碘(iodine)原子形成的“V”字圖案。材料原子尺寸上的控制23/6023光電子信息材料概論課程概論5/8/2024采用光學(xué)光刻技術(shù)制備的微電子芯片材料微米尺寸上的控制2424光電子信息材料概論課程概論5/8/2024Al2O3為基片的貼片微氣敏傳感器陣列材料毫米尺寸上的控制25/6025光電子信息材料概論課程概論5/8/2024聚合物氣敏傳感器陣列26/6026光電子信息材料概論課程概論5/8/2024Atpresent,theCaltechelectronicnoseconsistsofapproximately20-50differentpolymericsensorsthataredepositedonsubstratesthatareapproximately1mm-1cminsize.Theelectronicsarenowintegratedwiththesensorelements,andwehaveahand-heldunitthatcancontrolthesensortemperatures,acquirethedatafromasmanyas32sensorchannels(expandableto132easily),andrecordtheresultingresistancevstimedatatoalaptopPC.VLSI-compatible,deviceframeworkinaonechip檢測與控制就是我們的眼睛和雙手已成為材料科學(xué)研究中必備的技術(shù)基礎(chǔ)/能力27/6027光電子信息材料概論課程概論5/8/2024對象

檢測機理

器件

主要材料溫度由塊體中載流子數(shù)目的變化而引起電阻率的變化NTC（負溫度系數(shù)）熱敏電阻NiO、FeO、MnO、SiC、CoO由晶界電位勢壘高度的變化而引起電阻率的變化PTC（正溫度系數(shù)）熱敏電阻BaTiO3光由自極化溫度變化而引起的表面吸附電荷數(shù)量的變化熱電傳感器PbTiO3、LiNbO3、(PbLa)TiO3、Pb(ZrTi)O3由塊體中載流子數(shù)目的變化而引起電阻率的變化光電池Bi12SiO20由晶界產(chǎn)生的約瑟夫遜效應(yīng)而引起的電壓變化約瑟夫遜結(jié)型傳感器Ba(PbBi)O3（BaK)BiO3氣體由晶界或頂部空間電荷層的變化而引起的表面電阻率的變化表面控制型傳感器SnO2、MnO2、Cr2O3由塊體中晶格缺陷密度的變化而引起電阻率的變化體積控制型傳感器Fe2O3、(LaSr)CoO3由ZrO2表面氧離子極化而引起電功率的變化固體電解質(zhì)型傳感器ZrO2(CaO,Y2O3)濕度由水蒸氣的化學(xué)吸附、物理吸附而引起的表面電阻變化質(zhì)子電導(dǎo)型傳感器MgCr2O1-TiO2、TiO2-V2O5、ZnCr2O1-LiZnVO1

表1主要的傳感器與所用材料舉例

28光電子信息材料概論課程概論5/8/2024為了滿足人類的需求，傳感器材料今后的發(fā)展方向為：（1）向復(fù)合化方向發(fā)展，即將兩種或兩種以上的材料結(jié)合在一起，組成具有新功能的材料；（2）向多功能方向發(fā)展。傳感器的發(fā)展往往要求材料具有兩種或兩種以上的功能，即多功能材料，如溫度/濕度、溫度/濕度/輻射等；（3）向低維化方向發(fā)展。隨著材料尺度的減?。吹途S化），材料的表面效應(yīng)和體積效應(yīng)將顯現(xiàn)出來，從而產(chǎn)生獨特的電、磁、光、熱等物理和化學(xué)特性。這種低微化材料可大幅度提高傳感器的靈敏度，并擴大應(yīng)用范圍；（4）向智能化方向發(fā)展，使材料具有判斷功能和自診斷功能。29光電子信息材料概論課程概論5/8/2024信息傳輸30光電子信息材料概論課程概論5/8/2024烽火臺----望遠鏡----燈信號與“燈語”通信----信號燈、旗語、望遠鏡等目視光通信----貝爾（BELL）電話----貝爾（BELL）光電話----光也可以“走彎路”----激光器----光纖的誕生信息傳輸?shù)难葑?1光電子信息材料概論課程概論5/8/2024光通信構(gòu)成原理光通信包含以下幾個最基本部分：（1）傳輸介質(zhì)：光纖（光纜）；（2）有源光學(xué)器件模塊：光發(fā)射機、光接收機、光放大器等；（3）無源光學(xué)元件和器件：活動連接器、固定連接器、耦合器、衰減器、隔離器、光學(xué)濾波器、波分復(fù)用器(WDM)等；（4）微電子學(xué)部件：電子復(fù)接器/解復(fù)接器(MUX/DMUX)、信號處理電路、控制/維護電路等。32光電子信息材料概論課程概論5/8/2024輸入電信號光纜光連接器激光器驅(qū)動電路探測器放大電路解碼器編碼器光發(fā)射機光接收機光纖數(shù)字通信系統(tǒng)框圖輸出電信號33光電子信息材料概論課程概論5/8/2024關(guān)鍵突破1970年激光器和低損耗光纖這兩項關(guān)鍵技術(shù)的重大突破，使光纖通信開始從理想變成可能，這立即引起了各國電信科技人員的重視，他們競相進行研究和實驗。1974年美國貝爾研究所發(fā)明了低損耗光纖制作法――CVD法（氣相沉積法），使光纖損耗降低到1分貝／公里；1977年，貝爾研究所和日本電報電話公司幾乎同時研制成功壽命達100萬小時（實用中10年左右）的半導(dǎo)體激光器，從而有了真正實用的激光器。1977年，世界上第一條光纖通信系統(tǒng)在美國芝加哥市投入商用，速率為45Mb／s。34光電子信息材料概論課程概論5/8/2024信息交流、知識傳播需要一種暢通無阻的通道，信息高速公路、國際互聯(lián)網(wǎng)的建立需要一種實實在在的載體。正是由于高性能光纖材料的發(fā)現(xiàn)和制造技術(shù)日臻完善，才使我們真正感受到信息高速公路帶來的方便。自1966年英籍華裔學(xué)者高錕博士預(yù)測光學(xué)玻璃總衰耗降至20dB／km以下有望作為光通信介質(zhì)之日起，人們對光纖的各種應(yīng)用及相應(yīng)制造材料一直進行著艱辛的探索。今天光纖已被廣泛應(yīng)用于通信、廣播電視及各種傳感領(lǐng)域。35光電子信息材料概論課程概論5/8/2024這是從電子通信到光子通信的一個飛躍，也是從銅材料到二氧化硅系材料的一個巨大飛躍。電子通信的載頻最高也只有1011Hz，而光的載頻卻是1014Hz，提高了三個數(shù)量級。每根光纖的通信容量可以達到幾千萬甚至上億條話路。不僅如此，作為傳輸媒體的二氧化硅系玻璃制成的光纖，每公里質(zhì)量才27克，減輕到銅制同軸電纜的數(shù)千分之一。以二氧化硅系材料制成的光纖不僅不需消耗任何有色金屬，而且質(zhì)量極輕、傳輸損耗小、不受外界電磁干擾、保密性強。數(shù)字比較36光電子信息材料概論課程概論5/8/2024原材料豐富

抗干擾性好

重量輕

損耗小

優(yōu)點與傳統(tǒng)電纜相比，光纖具有損耗小、傳輸距離長的優(yōu)點。目前使用的石英光纖在0.8－1.8μm波長范圍內(nèi)的損耗比所有傳統(tǒng)的電傳輸線低。由于光纖傳輸損耗低，所以其中繼距離達到幾十公里至上百公里，而傳統(tǒng)的電傳輸線中繼距離僅為幾公里。制作光纖的原材料豐富。石英光纖的主要成分是二氧化硅（SiO2），這是地球最主要的成分之一。而傳統(tǒng)通信電纜的主要材料為稀有金屬銅，其資源嚴重緊缺，這樣使用光纖作為傳輸媒介可以節(jié)省大量的越來越寶貴的金屬材料。光纖具有抗干擾性好、保密性強、使用安全等特點。光纖是非金屬介質(zhì)材料，具有很強的抗電磁干擾能力，這是傳統(tǒng)的電通信所無法比擬的。光信號束縛在光纖芯子中傳輸，在芯子外很快衰減，這樣不會產(chǎn)生光纖間的串光現(xiàn)象，所以其保密性好且能保證同一光纜中不同光纖間光信號的傳輸質(zhì)量。光纖具有抗高溫和耐腐蝕的性能，因而可以抵御惡劣的工作環(huán)境。光纖的體積小、重量輕，便于敷設(shè)。光纖細如發(fā)絲，其外直徑僅為125μm，加塑套后的外徑也小于1mm，再加上光纖材料比重小，因而制成光纜后，直徑比電纜細，重量也輕很多。例如一根18芯的光纜每公里約重150kg，而18芯同軸電纜每公里約重11噸。光纖的優(yōu)點37光電子信息材料概論課程概論5/8/2024光纖通信所用的激光器

在光纖通信中，所用的光源有三種：半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體發(fā)光二極管和非半導(dǎo)體激光器。在實際的光纖通信系統(tǒng)中，通常選用前兩種。而非半導(dǎo)體激光器，如氣體激光器、固體激光器等，雖然它們是最早制成的相干光源，但由于其體積太大，不適宜與體積小的光纖配合使用，只用于一些特殊場所。

38光電子信息材料概論課程概論5/8/2024

lusino/lusino/半導(dǎo)體激光器39光電子信息材料概論課程概論5/8/2024中功率半導(dǎo)體激光器多波長選擇650nm～1625nm寬功率范圍1mW～2W大功率半導(dǎo)體激光器模塊40光電子信息材料概論課程概論5/8/2024光發(fā)射機半導(dǎo)體激光器（LD）半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）光源調(diào)制GaAlAs/GaAs：0.8μm短波長InGaAsP：1.31和1.55μm長波長LiNbO3：電光調(diào)制；壓電晶體：聲光調(diào)制；磁光調(diào)制：YIG磁棒光纖石英系光纖、石英芯/塑料包層光纖、多組分玻璃光纖、塑料光纖光接收機光檢測器、前置放大器、主放大器、均衡濾波器Si、GaAs、Ge、InGaAsP和InGaAs光放大器半導(dǎo)體光放大器(SOA)光纖放大器InGaAsP、InGaAs摻鉺光纖(EDF)、非晶態(tài)石英光纖光波系統(tǒng)互接器件光纖連接器、光纖耦合器波分復(fù)用/解復(fù)用器不銹鋼等堅硬耐久的金屬材料或者Al2O3陶瓷材料TiO2和SiO2等薄膜材料光纖與半導(dǎo)體激光器材料41光電子信息材料概論課程概論5/8/2024信息存儲42光電子信息材料概論課程概論5/8/2024信息存儲信息存儲有如人的大腦記憶。數(shù)字信息存儲的要求是高存儲密度、高數(shù)據(jù)信輸率、高存儲壽命、高的擦寫次數(shù)以及設(shè)備投資低和信息位低價格。43光電子信息材料概論課程概論5/8/2024信息存儲材料是指用于各種存儲器的一些能夠用來記錄和存儲信息的材料。這類材料在一定強度的外場(如光、電、磁或熱等)作用下會發(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)保持比較長的時間，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，通過測量存儲材料狀態(tài)變化前后的這些物理性質(zhì)，數(shù)字存儲系統(tǒng)就能區(qū)別材料的這兩種狀態(tài)并用“0”和“1”來表示它們，從而實現(xiàn)存儲。如果存儲材料在一定強度的外場作用下，能快速從變化后的狀態(tài)返回原先的狀態(tài)，那么這種存儲就是可逆的。44光電子信息材料概論課程概論5/8/2024信息存儲材料的種類很多，主要包括半導(dǎo)體存儲器材料、磁存儲材料、無機光盤存儲材料、有機光盤存儲材料、超高密度光存儲材料和鐵電存儲材料等。它們實現(xiàn)信息存儲的原理各不相同，存儲性能也有很大差異。因此，不同應(yīng)用場合應(yīng)選用個同的信息存儲材料。45光電子信息材料概論課程概論5/8/2024時間1992年2019年2019年2000年2019年存儲容量（Gb）0.60.95~101050~100存儲密度（Gb/in2）0.10.5~0.82~44~610~20數(shù)據(jù)率（Mb/s）16100150300~400400~500存取時間(ms)30201064~5硬磁盤技術(shù)進展46光電子信息材料概論課程概論5/8/2024IncreaseofArealDensityinOpticalDisksT.Suzuki:113thTopicalMeetingofMagn.Soc.Jpn.(2000.1)p.11HarddiskOpticaldiskMO47光電子信息材料概論課程概論5/8/2024信息顯示48光電子信息材料概論課程概論5/8/2024信息顯示

隨著人類步入信息社會，人們在社會活動和日常生活中隨處可見各種信息顯示，例如，廣告顯示，計算機屏幕顯示，電視機圖像顯示，電子數(shù)字手表、移動電話的字符和圖形顯示等。這些顯示是利用顯示材料具有將不可見光、電信號轉(zhuǎn)化成可視的數(shù)字、文字、圖形、圖像信號的特性來實現(xiàn)的。49光電子信息材料概論課程概論5/8/2024顯示（技術(shù)）分類投影顯示虛擬顯示直視顯示陰極射線管CRT平板顯示FPD頭盔顯示HMD全息圖像HG液晶顯示LCD陰極射線管CRT發(fā)光顯示（主動顯示）受光顯示（被動顯示）場發(fā)射FED等離子體PDP電致發(fā)光EL發(fā)光二極管LED液晶顯示LCD電致變色ECD電泳顯示EPID50光電子信息材料概論課程概論5/8/2024顯示器件基本性能

評價顯示器件，要考慮視感特性、物理特件及電學(xué)特性，同時，還應(yīng)考慮制造難易程度和制造成本等。這樣，評價顯示器件的參數(shù)就有幾十個。但關(guān)健參數(shù)為亮度、發(fā)光效率、對比度、電壓、功耗、分辨率、灰度、壽命(穩(wěn)定性)、視角、色彩、響應(yīng)時間等。材料科學(xué)工作人員的主要任務(wù)是：開發(fā)能滿足上述要求的新材料。51光電子信息材料概論課程概論5/8/2024顯示用材料和特性顯示材料是指把電信號轉(zhuǎn)換成可見光信號的材料。顯示材料包括：（1）顯示屏支撐材料--玻璃基板。（2）光學(xué)功能材料：CRT的熱陰極材料、FED的冷陰極材料、LCD的取向材料、偏振膜等。顯示用光學(xué)功能材料還可分為發(fā)光材料和受光材料。52光電子信息材料概論課程概論5/8/2024物質(zhì)發(fā)光過程示意激發(fā)發(fā)光53光電子信息材料概論課程概論5/8/2024組分發(fā)光色主波長nm流明效率lm/W余輝時間用途ZnS:AgZnS:Cu,AlZn2SiO4:Mn2+γ-Zn3(PO4)2:Mn2+Y2O3S:Eu3+Y2O3:Eu3+藍黃綠綠綠紅紅4505305255256266262117，2386.7138.71μs~1ms1μs~1ms1ms~30ms30ms~1s1ms~30ms1ms~30ms彩色CRT彩色CRT雷達等微機CRT彩色CRT投影管典型CRT熒光粉特性54光電子信息材料概論課程概論5/8/2024典型PDP用發(fā)光材料與特性發(fā)光材料發(fā)光顏色相對亮度（%）BaMgAl14O23:Eu2+藍23Y2SiO5:Ce3+藍19Zn2SiO4:Mn2+綠100Y2SiO5:Tb3+綠81(Y、Gd)BO3:Eu3+紅35Y2O3:Eu3+紅3255光電子信息材料概論課程概論5/8/2024信息處理56光電子信息材料概論課程概論5/8/2024信息處理以大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的電子計算機技術(shù)仍是信息處理的主要技術(shù)。由于對電子計算機處理信息速度和容量的要求越來越高，因此對計算機處理器(CPU)的速度和內(nèi)存容量的要求也愈來愈高，隨之對芯片集成度的要求也愈來愈高。57光電子信息材料概論課程概論5/8/2024自20世紀70年代后期至今，集成電路(IC)芯片的集成度大約每一年半增加一倍，器件特征尺寸大約每三年縮小1.414倍。目前，已能在單個芯片上集成約十億個晶體管。其中0.18μmCMOS技術(shù)已經(jīng)開始進入大規(guī)模生產(chǎn)，研究工作則進入亞0.1μm領(lǐng)域。就集成電路三個標(biāo)志量（存儲容量、速度、數(shù)據(jù)傳輸速度）而言，21世紀的微電子技術(shù)將從目前的3G逐步發(fā)展到3T（即存儲容量由G位發(fā)展到T位、集成電路器件的速度從GHz發(fā)展到THz、數(shù)據(jù)傳輸速率由Gb/s發(fā)展到Tb/s）。G:109,T:1012相關(guān)數(shù)據(jù)58光電子信息材料概論課程概論5/8/2024時間（年）20192019200020192019容量（GB）0.064~0.1280.2561~410~20256光刻線寬（μm）0.3~0.20.180.150.10.01硅單晶直徑（mm）200300350400450缺陷尺寸（μm）<0.12<0.05<0.03<0.01--半導(dǎo)體動態(tài)隨機存儲器(DRAM)的發(fā)展59光電子信息材料概論課程概論5/8/2024時間（年）1