電子功能材料的應用及發(fā)展展望

李 梅

西金山電器有限公司 陜西 咸陽 712000

1 電子功能材料簡介

1.1 半導體材料 半導體材料是眾多電子功能材料中的一種，由于它具備半導體的特點，導電介于導體和絕緣體二者之間，可以將它生產(chǎn)制造成導體器件和集成電路，如制造晶體管。半導體材料類型較多，可以通過組分對其進行分類，具體可以分為無機化合物半導體、元素半導體、有機化合物半導體、非晶態(tài)與液態(tài)半導體，元素半導體是非常常見的一種半導體材料類型，因不同類型的半導體材料性能不同，相較于硅，化合物半導體既有優(yōu)勢也有缺陷，如將砷化鎵與硅進行對比，可以看出砷化鎵的電子遷移率比硅高6倍，在這種情況下，砷化鎵的帶隙更寬、操作更快、在高溫條件下功率器件可以正常工作，且在室溫條件下，低功率器件可以正常工作，產(chǎn)生的熱噪音也極低。其次，在光電性質(zhì)方面，砷化鎵間接帶隙更勝一籌，不但可以調(diào)節(jié)其寬度，而且可以與光纖損耗最小的波長進行匹配。砷化鎵還可以在半絕緣狀態(tài)下生長，可以將其制作成GaAs器件的晶格匹配絕緣襯底。而硅材料具備堅固、低成本、利用加工的優(yōu)勢，在這方面砷化鎵卻表現(xiàn)出來很大的不足，它不僅易碎，而且投入費用較高，絕緣層無法通過生長氧化層進行生產(chǎn)加工，因此，只有在硅材料數(shù)量無法滿足實際需求時，才應用砷化鎵材料。

1.2 介電材料 介電材料由許多物質(zhì)組成，如固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)等，由于它具有高電阻率、高介電常量的優(yōu)點，一般用于制造生產(chǎn)電容器。市面上介電材料的種類較多，云母、橡膠、石油均為介電材料。其中云母和玻璃比較像，它具備易切割、絕緣性和耐熱新強的特點，常用于生產(chǎn)制造電力電容器和熱繼電器；橡膠具備彈性高、形變可逆、絕緣性強的特點，常用于生產(chǎn)制造電容器。在電力輸電線路中，絕緣子不可缺少，不僅可以固定和支撐線路，而且還可以在載流導體和大地之間起到絕緣作用。

1.3 磁性材料 在地球上，各種物質(zhì)均會受到外磁場的干擾，出現(xiàn)磁化，磁化程度與物質(zhì)有關(guān)。當物質(zhì)磁化后，磁力等性質(zhì)上存在較大區(qū)別，相關(guān)人員通過簡單的方式對物質(zhì)進行分類，可以將其分為亞鐵磁性物質(zhì)、鐵磁性物質(zhì)、順磁性物質(zhì)等。在這些物質(zhì)類型中，鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)具備較強磁性，如鐵、鈷、鎳等。另外，不同的磁性材料軟硬存在較大差別，在對它們進行劃分時，重要的判別標準是查看其是否容易去磁。一般，硬磁性材料指的是在高磁場環(huán)境下，對材料進行加工處理，不容易去磁的物質(zhì)被稱為硬磁性材料，如冰箱貼；而軟磁性材料(如鐵氧體、硅鋼片等)經(jīng)磁化處理后極易去除磁性；若需去除磁性材料的磁性，常用的方式是改變局部磁場。

2 電子功能材料的應用

2.1 電子功能陶瓷 電子陶瓷具備高強度、高耐腐蝕性、耐高溫能力強等優(yōu)勢，而這些優(yōu)勢剛好符合生產(chǎn)電子器件的要求。通常，經(jīng)噴霧干燥處理的氧化鋅陶瓷中，含有一定量的氧化鋅、氧化鈷、氧化鈦、隔離內(nèi)孔等混合物，這些物質(zhì)廣泛應用于高壓電路中電壓保護元件的制造，通過干壓方式壓塊成型，它的性能與摻入的顆粒物關(guān)系密切。要求生產(chǎn)出的氧化鋅粉末需具備高流動性、高強度、高密度和較強的可壓縮性，因此，在制造過程中應添加一些有機物，如潤滑劑、粘合劑、增塑劑等。目前，市場中售賣的多種膠乳粘合劑可以生產(chǎn)制造氧化鋅陶瓷粉末的聚乙烯醇。相關(guān)人員通過研究發(fā)現(xiàn)，這種類型粘合劑制造的氧化鋅粉末，具備極強的特性。由于膠乳粘合劑中含有一定量的固體物質(zhì)，添加此類固體的漿料粘度偏低，因此，可以通過提高固體比例的方式，使得噴霧干燥器的使用效率得到提升。

2.2 高精度傳感器 現(xiàn)階段，激光傳感器是常用的高精度傳感器，它的精度與光的單色性有關(guān)，光單色性越好，其精度越好。在眾多光源中，激光是最佳光源，它的光源遠優(yōu)于最好的單色光源(氪-86燈)，一般，激光側(cè)長的精度高、量程大。根據(jù)光學原理可以看出，單色光最大可測長度L與波長λ、譜線寬度δ間的關(guān)系為L=λ/δ。

用氪-86燈可測最大長度高達38.5cm，在測非常長的物體時，需通過分段測量方式完成測量，但其會降低測量精度；氦氖氣體激光器可測的最大長度高達幾十公里，在對數(shù)米間長度進行測量時，精度高達0.1微米。

2.3 液晶顯示材料 液晶存在于常規(guī)液體與固體晶體二者間，既具備液體流動的特性，但分子又與晶體取向方式相似，存在多種液體相，在區(qū)分過程中，可以利用各種光學性質(zhì)進行區(qū)分，如雙折射。使用偏振光源在顯微鏡下觀察時，每種液晶相的紋理有較大區(qū)別。每種紋理對比區(qū)域所對應的液晶分子，取向區(qū)域不在同一方向。但是，在同一個領(lǐng)域中，分子非常有序。LC材料無法全部處于液晶相(像水一樣，可以凝結(jié)成冰或者蒸發(fā)為蒸汽)。通過對液晶進行分類，可以將其劃分為熱致沸性、金屬相、溶致性。其中熱致溶性和溶致液晶由有機分子和其他礦物質(zhì)構(gòu)成。在溫度不斷變化的情況下，熱致變色液晶開始相變?yōu)橐合啵粚⑷軇┬蚅C置入水溶劑中，其相變?yōu)橐壕Х肿訙囟群蜐舛群瘮?shù)。金屬同位素LC主要由有機和無機分子構(gòu)成，在其向液晶相變過程中，不僅與溫度和濃度關(guān)系密切，而且還與無機-有機組成比有關(guān)。

3 電子功能材料的發(fā)展展望

現(xiàn)階段，隨著科學技術(shù)和社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國家政府非常重視新型稀土永磁、生態(tài)環(huán)境材料、催化材料、生物醫(yī)用與技術(shù)等行業(yè)的發(fā)展，并加大了專利保護的力度，但是，在電子功能材料方面，沒有過多投入，申報的專利數(shù)較少，導致電子功能材料的研究與社會發(fā)展的步伐不匹配，特別是原創(chuàng)國際專利數(shù)量與我國的地位存在較大差異，另外，我國電子功能材料在系統(tǒng)整合方面還存在較多問題，需要加大其重視程度，追加資金投入，從而促進電子行業(yè)和微電子行業(yè)的進一步發(fā)展。

結(jié)束語

電子功能材料包含半導體材料、磁性材料和介電材料等，可以將這些電子功能材料制造成電子功能陶瓷、液晶顯示材料、高精度傳感器等，從而大大提高我國社會經(jīng)濟的發(fā)展。未來，國家需要追加電子功能材料研究的資金，不斷創(chuàng)新和優(yōu)化電子功能材料的性能，從而滿足市場需求，進而為推動我國社會經(jīng)濟的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。