硅基液晶(LCOS)技术及其特点

硅基液晶（LCOS）技术及其特点

曾经被很多业内人士视为一朵奇葩，但因为制造困难和

成品率问题而屡遭挫折。不过，LCoS（硅基液晶）还是凭

借其出色的显示特性在平板显示领域、尤其是投影和高清电

视领域占有了一席之地。显示新兵履历硅基液晶（LCoS）是一项相对新颖、而又相对鲜为人知的显

示技术，如今正大举进入高清电视市场。真正给人深刻印象

的是，与传统上先以表现平平的性能占据底层市场，而后追

求上佳图像质量不同，LCoS一开始就在图像质量方面立足

于高起点。LCoS在所有显示技术当中提供最高的分辨率、

最高的非CRT 对比度以及最小失真的图像。对于图像闪烁

及视觉疲劳的人来说，LCoS拥有最高的刷新率（120Hz），可获得画面最流畅、闪烁现象最少的图像。当然，LCoS事实上不是全新技术，因为这项技术开发已有十多年; 而自1998年以来，日本的JVC公司其实一直在交付采用该

技术的高端、专业前投式投影仪，不过到目前为止规模仍然

较小。LCoS技术设计制造非常困难，为数不少的公司已经

放弃或者宣告失败: RCA旗下的汤姆逊公司在2001年生产出了第一款商用的LCoS高清电视，随后东芝（采用日立的LCoS芯片）和飞利浦公司亦步亦趋，不过到2004年10月所有这些厂商都中途退出; 2004年1月，英特尔宣布将开始

生产LCoS面板，这让整个业界大跌眼镜，不过随后它在

2004年10月终止了项目，根本没有交付任何产品。因而，LCoS的未来遭到了许多分析师的质疑，不过现在情况已经

发生了变化。JVC在2004年7月发布了第一款背投式1280×720高清电视，这标志着第二代LCoS开始问世。随后索尼在2005年1月加入了这一行列，推出了高端的

1920×1080 Qualia设备。Brillian紧随其后，开始在2005年年中交付其1280×720产品。到目前为止，全球可以购买

的LCoS高清电视只有寥寥几款。不过，JVC和索尼最近宣布推出各自的第二代高清电视，LG公司宣布推出第一代产

品（采用SpatiaLight公司的LCoS面板）。日立公司是LCoS 领域的另一个重要厂商，不过它无限期推迟了原定于2005年11月推出的60英寸和70英寸的LCoS高清电视。

技术原理LCoS是使用液晶来控制图像中像素亮度

的最新显示技术。最常见的几种液晶技术应用于大尺寸非晶

硅液晶面板，这类面板用于计算机显示器、普通电视和高清

电视。它们的尺寸通常从5英寸直到82英寸（这是截至2006年1月的最高记录）。另一种就是尺寸小得多的高温多晶硅

面板，这类面板用于视频和数据投影仪。它们的尺寸只有1英寸左右，应用于各种大屏幕液晶背投电视和高清电视。在

这两种技术当中，光源都在面板后面，光线必须完全通过面

板从背面传送到正面，包括通过面板内用来控制一个个像素

的所有电子电路和部件。这会挡住许多光，从而在像素之间

形成间隙。分辨率越高，这个问题就越严重; 第二个重大问题就是，液晶需要比较厚，那样才能够提供高对比度。而这

会减慢响应时间，这样如果图像里面出现运动或者变化，就

会导致出现一些拖尾现象（smearing）。LCoS的工作原理就是使用液晶层背面的反射镜，那样光从正面进来后，

通过液晶传送，经由反射镜的反射，然后第二次通过液晶一

路传送到屏幕。这需要一些稍微复杂的光学器件，不过效果

非常好。它具有显而易见的优点: 所有的电子元件都在反射镜后面，那样它们就完全不会遮挡光线。背面还有许多空间，那样就有可能获得极高的分辨率，而LCoS技术生产出来的设备在所有显示技术当中已经拥有最高的分辨率。因为光两

次通过液晶传送，所以可提供高对比度，厚度又相当薄，这

就显著缩短了响应时间，大大减少了拖尾现象。那么它是如

何工作的呢？液晶可以旋转光的偏振方向，而旋转次数可通

过电磁场来控制。每个像素的电磁场由反射镜后面的硅芯片

来形成。实际上，反射镜是硅芯片的最上面一层，液晶又直

接覆在反射镜上——这就是“硅基液晶”一名的由来。大多数

面板的尺寸在四分之三英寸左右。为了生成图像，偏振光源

对准面板。只要改变像素所在位置的电磁场，就可以改变每

个像素的亮度。可以旋转本地光的偏振方向，然后利用偏振

滤光片挡住已被旋转的那部分光。生成电磁场的硅芯片其工

作原理其实酷似计算机的内存芯片，排列成众多行列交错的

像素。每个像素有对应的内存位置。图1显示了LCoS面板的剖面图。正如与其他所有显示技术一样，LCoS 领域的每家厂商都有各自的专有实现方案，都给自己的技术

取了特别的营销用语，这在表1和表2中已有列明。所有生产商都特别提到: 自己使用采用无机配向膜的垂直配向向列

型液晶（Vertically Aligned Nematic Liquid Crystal）。垂直配向提高了对比度，同时在驱动信号为零时，让屏幕的颜色黑

得自然。无机配向膜消除了早期的有机配向膜所存在的老化

问题，所以如今所有这些LCoS技术的使用寿命都非常长。表2列出了每家生产商提供的采用更高级技术的1080 LCoS 面板的规格说明。索尼的两款产品中有一款是采用第一代面

板的Qualia 004和006产品，另一款是在2005年8月宣布的采用第二代面板的XBR产品。主要技术参数

面板对比度（Panel Contrast Ratio）恐怕是表当中最重要的值，因为高清电视屏幕的对比度总是小于面板的值。像素间

距（Pixel Pitch）是指面板上像素的中心距离。而像素间隙（Inter-Pixel Gap）是指像素之间的非活动空间。填充因子（Fill Factor）有时叫作开口率（Aperture Ratio），这是指处于活动状态的像素区域所占的百分比，因为该百分比接近100%，所以屏幕上像素间的间隙通常不会被注意到。DLP 微显示器的填充因子最多高出几个百分点，但高温多晶硅液

晶投影仪面板的值通常小得多，在50%到70%之间，所以

其像素结构往往感觉不到。使用寿命（Lifetime）这个值包括许多因素，不过只能通过对实验结果试测进行推

断，利用统计方法进行估计。所有提供的值都超过10万小时，也就是说，每天24小时工作可以连续使用11年之久。LCoS使用中最大的问题就是随着时间的流逝，亮度或者对

比度会逐渐减小，这就是所谓的老化现象。所有生产商都声

称，信号电平是指面板电路板中用于控制LCoS设备的数据位这一数字。所用的数据位越多，灰度就越流畅，出现假轮

廓的可能性也就越小。响应时间（Response Time）是行业标准，它明确规定了像素从黑色变成白色所需的时间

（名为上升时间或Ton）加上像素从白色变成黑色所需的时

间（名为下降时间或Toff）之和。响应时间这一指标表明了

图像的变化速度有多快，从一定程度上表明了运动图像中出

现运动拖尾（motion smear）的可能性。一般来说，数值越小越好，不过运动拖尾涉及众多因素。遗憾的是，有

些生产厂商公布的响应时间其实是指上升时间和下降时间

的平均值而不是两者之和。这样一来，让人觉得它要比实际

速度快一倍。所以，在阅读响应时间参数时要格外小心——

确保你清楚生产厂商在采用什么方法（譬如说，索尼的

Qualia SXRD面板把总时间5毫秒作为响应时间参数，而最新款的XBR SXRD面板却把平均值 2.5毫秒作为响应时间，

所以让人觉得后者的速度是前者的两倍，但实际上不是）。表2中列出了上升时间和下降时间，帮助澄清这个问题。

对LCoS及基于液晶的其他所有技术而言，控制每个像素的

物理过程实际上是模拟过程。这是一个优点，因为人的视觉

涉及的也是模拟过程。这就消除了完全数字的显示技术如

DLP和等离子所存在的混色失真（dithering artifact）问题。不过，其实有可能为面板设计出这样的硅背板: 利用模拟电压或者脉冲宽度调制（PWM）都可以工作。PWM其实是数字信号。最终结果就是，液晶仍是模拟响应，但可以用两种

全然不同的方法来实现，各有其优缺点（数字方法就好比普

通的调光器如何使用电脉冲来控制模拟钨丝灯泡）。

表1和表2中的设备控制这项列出了每个设备所采用的方法。

数字背板的成品率通常比较高，因而生产起来比较容易（不

过并非所有生产厂商都认同这种说法），另外相关的驱动电

子器件也比较便宜。不过，目前利用数字控制实现流畅的灰

色却比较难（尤其是灰度的暗端部分），所以这就是为什么

大多数机型都采用模拟背板。光学器件和电子器件除了面板外，LCoS高清电视还有另外诸多重要部件。投影

光引擎（Projection Light Engine）包含从灯泡到投影透镜的

所有光学器件，它首先准备了用于照射微型LCoS面板的光束，然后以大约80∶１的线性因子对图像进行放大，这相当

于屏幕区域中的6400∶1（以典型的对角线长度为60英寸的

屏幕为例）。投影光引擎采用的技术与LCoS面板本身同样让人叹为观止，而且对用户在屏幕上看到的图像和画面质量

而言同样重要。它通常是任何投影高清电视里面最昂贵的一

个器件。图2显示了投影光引擎的图片。需要注意

的是，所有的这种高清电视都使用三块LCoS面板，红、绿、蓝每个基色通道各用一块，然后一组棱镜用来把三种基色重

新组合成单一光束，显示在投影透镜的正前方。屏幕本身是

光学系统中的另一个重要部件，它对图像和画面质量也起着

极为重要的影响，高质量的屏幕价格不菲。另外还有两个重

要的光学部件: 投影透镜，它与吸收杂散光的屏幕之间形成

非常暗的内部空间; 机壳背面的正面平面反射镜，它负责把

光线从投影透镜传送至屏幕。

3）数字高清微显彩电技术不断提高

①LCD微显彩电

由于LCD背投是采用透射式液晶，开口率比较低，原

来只有54%，今年我们到日本爱普生访问，该企业已推出

D5代液晶，开口率提高到70%，对比度提高了50%，亮度也有很大的提高；采用无机定向膜开发液晶（HTPS）的新技术，进一步提高了开口率，改进对比度，提高了黑色再现

能力，使图像更加精细，画面更加清晰，更真实地重现自然

图像，爱普生将这项技术称为“水晶高清精细（Crystal Clear Fine）”技术。

日本SONY公司最近推出物理分辨力为1920×1080 50英寸3LCD数字高清微显彩电，每台售价仅人民币17000元，在性价比上很竞争力的。

②DLP微显彩电

美国TI公司为改进单片DLP投影机的彩色还原性较差

的问题，采用Brilliant Color（极致彩色）的新色彩处理技术，

即采用R、G、B三基色和相应补色青、品红、黄六段色轮，在色域和色饱和度上有一定的提高，可提高亮度20~40%；采用Darkchip技术即在微镜下面增加黑色涂镀层，减少光反射，减少像素间的间隙和支持机械装置的孔径，提高对比度

和亮度；为了满足1080p高清晰度数字电视的要求并降低

芯片成本，TI开发出了用类似以960×1080微镜阵列来显示1920×1080（即1080p）画面，称之为“平滑画面”技术，其核心是利用DLP微镜单元-12，0和+12度的三个平衡角位，

在一对对称的像素位置上，通过脉冲宽度调制（PWM）产生一定灰度白或黑的像元，而剩余的一个角位用作双像素全黑

的光阀关短状态，从而取得单一微镜双像素显示的功效。

③LCOS微显彩电

由于LCOS可以说是吸收LCD与DLP优点而研发出的成像器件，它是反射式液晶，开口率高，因此它具有分辨力

高、像素面积占有率高、光耗小、响应速度快、体积小、重

量轻等优点，是1080p高清晰度数字电视最佳的显示技术。

近来封装成品率有所提高，特别是光学引擎改进很快。三片

机主要有IBM，Colorlinlc，3M，示创，Jdsu；单片有时序彩色和卷帘式以及美国永锡科技介于两者之间的新彩色控

制方法。示创，Jdsu三片光学引擎方案都表明是低成本方案，Jdsu认为其光学引擎与3LCD结构相近，示创认为其光学引擎方案是性价比较好的方案，参见表一、图三、四、五。

表一：主要LCOS光学引擎架构介绍①成像器件

LCD、DLP、LCOS三种微显示成像器件情况各有不相同：

A）LCD成像器件掌握在日本索尼、爱普生和南韩日进三个

企业手中；

B）DMD成像器件，全世界只有美国TI公司生产；

C）LCOS成像器件，这是一种技术开放式的器件，尚未被

某企业所垄断。

②光源

这是数字高清微显彩电应对挑战很重要的关键件，因为

超高压汞灯延长寿命工作一时难以解决，加之国外生产超高

压汞灯的企业不给维修单位销售灯泡，致使灯泡几经转手，

价格高出2-3倍卖给消费者，这是不少消费者不愿意购买数

字高清微显彩电电视的原因，也是有些人贬低数字高清微显

彩电的藉口。

在光源问题上，我们采取以下措施：

a）鼓励国内超高压汞灯生产企业提高质量。

b）开发新的光源。

c）加强微显示背投电视灯泡的售后服务，保证消费者

不因灯泡损坏而受到损失。

d）加速灯泡标准制定工作。

③光学引擎

国内研发和生产数字高清微显彩电光学引擎的企业（包

括外资企业）有三十家左右，除外资的独资、合资、合作的

企业外，大多没有规模生产，为了应对平板电视降价的挑战，必须使国内研发和生产数字高清微显彩电光学引擎产业化，

从而提高质量，降低成本，我们准备结合光学引擎制定标准

的机会，选择条件较好的企业，支持其加速产业化。

④背投屏幕

国产背投屏幕和进口屏幕价格相差很大，国内研发和生

产背投屏幕企业共有十家左右，但只有少数单位能提供背投

电视屏幕，而背投屏幕本地化是降低数字高清微显彩电成本

重要措施之一，为了应对挑战，必须支持条件好的企业形成

规模生产。

硅基液晶(LCoS)投影技术的工作原理

硅基液晶(LCoS)投影技术的工作原理 大多数人都是看着阴极射线管（CRT）电视机长大的。这些电视机虽然又大又笨重，但只要信号清晰，它们依然会有很好的画质。现在， 大多数人心目中的电视机形象还是CRT 电视机。 JVC 供图 一个LCoS 微型器件 但是，如果您近期准备为自己买台电视机，那么您会发现现在拥有更多选择。对于40英寸以下的屏幕，阴极射线管电视机仍然有着很好的表现。但如果您想拥有一台大屏幕、平板、宽屏电视机或全兼容高清电视，那么您可能需要在以下几种类型的电视机中进行选择，它们包括：液晶（LCD）、数字光处理（DLP）和硅基液晶（LCoS）。 LCoS 并不是一门非常新的技术，但是直到最近才得以广泛应用。在本文中，我们将了解LCoS 背后的技术，探究它如何提供清晰的画面，以及制造商如何解决黑电平和对比度方面的问题。 LCoS 最常见的用途是在正投和背投电视机方面。其结构和DLP 系统非常相似。DLP 使用数字微镜器件（DMD）来产生画面，其成像过程就好像用一块块正方形的小瓷片制作马赛克一样。DMD 包含数百万块能反射灯光的极小的反射镜。每个反射镜都会产生构成最终影像的一个像素。 U n R e g i s t e r e d

德州仪器供图 使用一个DMD 和一个色轮来提供颜色的DLP 系统。 这些反射镜能在其“打开”和“关闭”位置之间迅速前后翻转。当反射镜处于打开状态的时候，它们将指向投影透镜。反射镜处于打开状态的时间越久，它们产生的像素就越明亮。产生黑色像素的反射镜则保持关闭状态。在大多数DLP 电视机中，色轮在灯泡和DMD 之间快速旋转，从而把红色、绿色和蓝色光加到画面中。最后，观众眼睛将这些颜色混合起来，从而产生最终的影像。 LCoS 采用了非常相似的思想。和DMD 一样，LCoS 器件非常小——大多数不足6.45平方厘米。这两种技术还都采用了反射的方法——通过器件把来自光源的光线反射到用于聚光和成像的透镜或棱镜上。但是，LCoS 不是通过微小反射镜的打开和关闭，而是使用液晶来控制反射光的数量。 液晶是一种处于中间态的物质——它既不是纯粹的液体，也不是纯粹的固体。它的分子通常像固体一样保持自身形态，，但同时又可以像液体一样流动。例如，向列液晶将液晶分子排列成松散的平行线。大部分LCD 采用扭曲向列（TN）液晶——通过电荷的作用，这种扭曲的晶体能够变直。 当被放置于两片极化面板之间的时候，扭曲液晶可以控制光路。通过改变光线的方向，液晶可以允许或阻止光线通过第二片面板。液晶能被运用于LCD 和LCoS 系统的关键正是这种改变光路的能力。 铁电性液晶（FLC）有时也运用于LCoS 器件中，它是一种以某个非正常的固定角度将分子排列成整齐行的晶体。当它们接触电荷时，也会产生电极。铁电手性近晶C 相液晶能快速切换它们的方向。您可以从肯特州立大学液晶研究中心了解到更多关于近晶和向列液晶的知识。 U n R e g i s t e r e d

硅基材料应用作业

硅基材料应用作业 彭禹繁 2014031282 一、在半导体材料中把多晶转变成一个大单晶，并给 予正确的定向和适量的N型或P型掺杂，叫做晶体生长。晶体生长有三种不同的生长方法，分别是直拉法、区熔法和液体掩盖直拉法。请简述直拉法的过程。 拉晶过程： 1.熔硅：将坩埚内多晶料全部熔化； 2.引晶：将籽晶下降与液面接近，使籽晶预热几分钟，俗称“烤晶”，籽晶下降与液面接近，使籽晶预热几分钟，俗称“烤晶”，以除去表面挥发性杂质同时可减少热冲击。当温度稳定时，可将籽晶与熔体接触，籽晶向上拉，控制温度使熔体在籽晶上结晶。 3.收颈：指在引晶后略为降低温度，提高拉速，拉一段直径比籽晶细的部分。其目的是排除接触不良引起的多晶和尽量消除籽晶内原有位错的延伸。颈一般要长于20mm。 4.放肩：缩颈工艺完成后，略降低温度（15-40℃），让晶体逐渐长大到所需的直径为止。这称为“放肩”。

5.等径生长：当晶体直径到达所需尺寸后，提高拉速，使晶体直径不再增大，称为收肩。收肩后保持晶体直径不变，就是等径生长。此时要严格控制温度和拉速。 6.收晶：晶体生长所需长度后，拉速不变，升高熔体温度或熔体温度不变，加快拉速，使晶体脱离熔体液面。 液体掩盖直拉法： 此方法主要用来生长砷化镓晶体，和标准的直拉法一样，只是做了一些改进。由于熔融物里砷的挥发性通常采用一层氧化硼漂浮在熔融物上来抑制砷的挥发。 特点： 直拉法的目的是实现均匀掺杂浓度的同时精确地复制籽晶结构，得到合适的硅锭直径并且限制杂质引入到硅中。优点：工艺成熟，便于控制晶体外形和电学参数，能成功地拉制低位错、大直径的硅单晶，尤其，能成功地拉制低位错、大直径的硅单晶，尤其制备10-4Ω?cm特殊低阻单晶。

硅基液晶(LCOS)技术及其特点

硅基液晶（ LCOS ）技术及其特点 曾经被很多业内人士视为一朵奇葩，但因为制造困难和 成品率问题而屡遭挫折。不过， LCoS （硅基液晶）还是凭 借其出色的显示特性在平板显示领域、尤其是投影和高清电 基液晶（ LCoS ）是一项相对新颖、而又相对鲜为人知的显 示技术， 如今正大举进入高清电视市场。真正给人深刻印象 的是，与传统上先 以表现平平的性能占据底层市场，而后追 求上佳图像质量不同， LCoS 一开始就在图像质量方面立足 于高起点。 LCoS 在所有显示技 术当中提供最高的分辨率、 最高的非 CRT 对比度以及最小失真的图 像。对于图像闪烁 及视觉疲劳的人来说， LCoS 拥有最高的刷新率（ 120Hz ）， LCoS 事实上不是全新技术，因为这项技术开发已有十多年 而自 1998 年以来， 日本的 JVC 公司其实一直在交付采用该 技术的高端、专业前投式投影仪，不过到目前为止规模仍然 放弃或者宣告失败 : RCA 旗下的汤姆逊公司在 2001 年生产 出了第一款商用的 LCoS 高清电视，随后东芝（采用日立的 所有这些厂商都中途退出 ; 2004 年 1月，英特尔宣布将开始 视领域占有了一席之地。 显示新兵履历 可获得画面最流畅、闪烁现象最少的图像。 当然， 较小。 LCoS 造非常困难，为数不少的公司已经 LCoS 芯片） 和飞利浦公司亦步亦趋， 不过到 2004 年 10 月

生产LCoS 面板，这让整个业界大跌眼镜，不过随后它在 2004 年10 月终止了项目，根本没有交付任何产品。因而， LCoS 的未来遭到了许多分析师的质疑，不过现在情况已经 发生了变化。JVC 在2004 年7 月发布了第一款背 投式1280 X 720高清电视，这标志着第二代LCoS开始问世。 随后索尼在2005 年1 月加入了这一行列，推出了高端的 1920 X 1080 Qualia 设备。Brillian 紧随其后，开始在2005 年年中交付其1280X 720产品。到目前为止，全球可以购买 的LCoS 高清电视只有寥寥几款。不过，JVC 和索尼最近宣布推出各自的第二代高清电视，LG 公司宣布推出第一代产 品（采用SpatiaLight 公司的LCoS 面板）。日立公司是LCoS 领域的另一个重要厂商，不过它无限期推迟了原定于2005 年11 月推出的60 英寸和70 英寸的LCoS 高清电视。 技术原理LCoS 是使用液晶来控制图像中像素亮度 的最新显示技术。最常见的几种液晶技术应用于大尺寸非晶硅液晶 面板，这类面板用于计算机显示器、普通电视和高清电视。它们的尺寸通常从5 英寸直到82 英寸（这是截至2006 年1 月的最高记录）。另一种就是尺寸小得多的高温多晶硅面板，这类面板用于视频和数据投影仪。它们的尺寸只有 英寸左右，应用于各种大屏幕液晶背投电视和高清电视。在 这两种技术当中，光源都在面板后面，光线必须完全通过面 板从背面传送到正面，包括通过面板内用来控制一个个像素

常用的半导体材料有哪些

常用的半导体材料有哪些？ 晶圆 初入半导体行业为了尽快入门，我们必须对这个行业的主要物料做一个详细的了解，因为制造业的结构框架是人机料法环测。物料是非常关键的一部分，特别是对于半导体这类被人家卡脖子的行业更要牢记于心，尽快摆脱西方的围堵，但是基础材料这块需要长时间的积累，短期我们很难扭转当下这种憋屈的局面。 在半导体产业中，材料和设备是基石，是推动集成电路技术创新的引擎。半导体材料在产业链中处于上游环节，和半导体设备一样，也是芯片制造的支撑性行业，所有的制造和封测工艺都会用到不同的半导体材料。 半导体材料一般均具有技术门槛高、客户认证周期长、供应链上下游联系紧密、行业集中度高、技术门槛高和产品更新换代快的特点，目前高端产品市场份额多为海外企业垄断，国产化率较低，寡头垄断格局一定程度制约

了国内企业快速发展。华为事件的发生发展告诉我们半导体材料国产替代已经非常紧迫了。 半导体材料细分行业多，芯片制造工序中各单项工艺均配套相应材料。按应用环节划分，半导体材料主要可分为制造材料和封装材料。在晶圆制造材料中，硅片及硅基材料占比最高，约占31%，其次依次为光掩模板14%，电子气体14%，光刻胶及其配套试剂12%，CMP抛光材料7%，靶材3%，以及其他材料占13%。 在半导体封装材料中，封装基板占比最高，占40%。其次依次为引线框架15%、键合丝15%、包封材料13%、陶瓷基板11%、芯片粘合材料4%、以及其他封装材料2%。封装材料中的基板的作用是保护芯片、物理支撑、连接芯片与电路板、散热。陶瓷封装体用于绝缘打包。包封树脂粘接封装载体、同时起到绝缘、保护作用。芯片粘贴材料用于粘结芯片与电路板。封装方面相对难度要低一点，所以我们国家的半导体企业主要集中在封测这一后工艺领域。 半导体材料中前端材料市场增速远高于后端材料，前端材料的增长归功于各种前端技术的积极使用，如极紫外(EUV)曝光，原子层沉积(ALD)和等离子体化学气相沉积(PECVD)等。

硅基液晶(LCOS)技术及其特点

硅基液晶（LCOS）技术及其特点 曾经被很多业内人士视为一朵奇葩，但因为制造困难和 成品率问题而屡遭挫折。不过，LCoS（硅基液晶）还是凭 借其出色的显示特性在平板显示领域、尤其是投影和高清电 视领域占有了一席之地。显示新兵履历硅基液晶（LCoS）是一项相对新颖、而又相对鲜为人知的显 示技术，如今正大举进入高清电视市场。真正给人深刻印象 的是，与传统上先以表现平平的性能占据底层市场，而后追 求上佳图像质量不同，LCoS一开始就在图像质量方面立足 于高起点。LCoS在所有显示技术当中提供最高的分辨率、 最高的非CRT 对比度以及最小失真的图像。对于图像闪烁 及视觉疲劳的人来说，LCoS拥有最高的刷新率（120Hz），可获得画面最流畅、闪烁现象最少的图像。当然，LCoS事实上不是全新技术，因为这项技术开发已有十多年; 而自1998年以来，日本的JVC公司其实一直在交付采用该 技术的高端、专业前投式投影仪，不过到目前为止规模仍然 较小。LCoS技术设计制造非常困难，为数不少的公司已经 放弃或者宣告失败: RCA旗下的汤姆逊公司在2001年生产出了第一款商用的LCoS高清电视，随后东芝（采用日立的LCoS芯片）和飞利浦公司亦步亦趋，不过到2004年10月所有这些厂商都中途退出; 2004年1月，英特尔宣布将开始

生产LCoS面板，这让整个业界大跌眼镜，不过随后它在 2004年10月终止了项目，根本没有交付任何产品。因而，LCoS的未来遭到了许多分析师的质疑，不过现在情况已经 发生了变化。JVC在2004年7月发布了第一款背投式1280×720高清电视，这标志着第二代LCoS开始问世。随后索尼在2005年1月加入了这一行列，推出了高端的 1920×1080 Qualia设备。Brillian紧随其后，开始在2005年年中交付其1280×720产品。到目前为止，全球可以购买 的LCoS高清电视只有寥寥几款。不过，JVC和索尼最近宣布推出各自的第二代高清电视，LG公司宣布推出第一代产 品（采用SpatiaLight公司的LCoS面板）。日立公司是LCoS 领域的另一个重要厂商，不过它无限期推迟了原定于2005年11月推出的60英寸和70英寸的LCoS高清电视。 技术原理LCoS是使用液晶来控制图像中像素亮度 的最新显示技术。最常见的几种液晶技术应用于大尺寸非晶 硅液晶面板，这类面板用于计算机显示器、普通电视和高清 电视。它们的尺寸通常从5英寸直到82英寸（这是截至2006年1月的最高记录）。另一种就是尺寸小得多的高温多晶硅 面板，这类面板用于视频和数据投影仪。它们的尺寸只有1英寸左右，应用于各种大屏幕液晶背投电视和高清电视。在 这两种技术当中，光源都在面板后面，光线必须完全通过面 板从背面传送到正面，包括通过面板内用来控制一个个像素

硅基光电器件研究进展

半导体技术 Semiconductor Technology 1999年 第1期 No.1 1999 硅基光电器件研究进展 郭宝增 摘要　在信息处理和通信技术中，光电子器件起着越来越重要的作用。然而，因为硅是间接带隙半导体，试图把光电子器件集成在硅微电子集成电路上却遇到很大困难。为解决这一困难，人们发展了多种与硅微电子集成电路兼容的光电子器件制造技术。本文介绍最近几年这方面技术的发展情况。 关键词　多孔硅　光电子器件　硅集成电路 Research Development of Silicon-Based Optoelectronic Devices Guo Baozeng (Department of Electronic & Informational Hebei University,Baoding 071002) Abstract　Silicon-based optoelectronic devices are increasingly important in information and communication technologies.But attempts to integrate photonics with silicon-based microelectronics are hampered by the fact that silicon has an indirect band gap,which prevents efficient electron-photon energy conversion.In order to solve this problem,many technologies to make optoelectronic devices which can be compatible with conventional silicon technology have been developed.In this article,we review the deve-lopment of these thchnologies. Keywords　Porous silicon　Optoelectronic devices　Silicon integrated circuit 1　引　言 硅是微电子器件制造中应用得最广泛的半导体材料。硅集成电路的应用改变了当代世界的面貌，也改变了人们的生活方式。但是，一般硅集成电路只限于处理电信号，对光信号的处理显得无能为力。然而，光电器件的应用却是非常广泛的，光纤通信、光存储、激光打印机及显示设备都 要用到各种光电器件。从更广的意义上说，我们所处的世界实际上是一个光的世界。据心理学家分析，人们通过眼睛所接收的信息占总接收信息量的83%，即人们接收的信息83%是光信号。因此可以想象，在未来信息化社会里，对光电子器件的需求决不亚于对微电子器件的需求。目前采用的光电子器件，主要是Ⅲ-Ⅴ族材料，这些器件与广泛使用的硅技术不兼容，而且制造成本高，因

硅基材料应用作业0411

硅基材料应用作业 20160411 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

硅基材料应用作业 彭禹繁 2014031282 一、在半导体材料中把多晶转变成一个大单晶， 并给予正确的定向和适量的N型或P型掺杂，叫做晶体生长。晶体生长有三种不同的生长方法，分别是直拉法、区熔法和液体掩盖直拉法。请简述直拉法的过程。 拉晶过程： 1.熔硅：将坩埚内多晶料全部熔化； 2.引晶：将籽晶下降与液面接近，使籽晶预热几分钟，俗称“烤晶”，籽晶下降与液面接近，使籽晶预热几分钟，俗称“烤晶”，以除去表面挥发性杂质同时可减少热冲击。当温度稳定时，可将籽晶与熔体接触，籽晶向上拉，控制温度使熔体在籽晶上结晶。 3.收颈：指在引晶后略为降低温度，提高拉速，拉一段直径比籽晶细的部分。其目的是排除接触不良引起的多晶和尽量消除籽晶内原有位错的延伸。颈一般要长于20mm。

4.放肩：缩颈工艺完成后，略降低温度（15-40℃），让晶体逐渐长大到所需的直径为止。这称为“放肩”。 5.等径生长：当晶体直径到达所需尺寸后，提高拉速，使晶体直径不再增大，称为收肩。收肩后保持晶体直径不变，就是等径生长。此时要严格控制温度和拉速。 6.收晶：晶体生长所需长度后，拉速不变，升高熔体温度或熔体温度不变，加快拉速，使晶体脱离熔体液面。 液体掩盖直拉法： 此方法主要用来生长砷化镓晶体，和标准的直拉法一样，只是做了一些改进。由于熔融物里砷的挥发性通常采用一层氧化硼漂浮在熔融物上来抑制砷的挥发。 特点： 直拉法的目的是实现均匀掺杂浓度的同时精确地复制籽晶结构，得到合适的硅锭直径并且限制杂质引入到硅中。优点：工艺成熟，便于控制晶体外形和电学参数，能成功地拉制低位错、大直径的硅单晶，尤

硅基发光材料简述

硅基发光材料简述 摘要：本文简要描述了三种硅基发光材料：掺铒硅、多孔硅、纳米晶硅的发光特性、优缺点和应用前景。从而对这些硅基发光材料有所了解并对其可能的研究方向进行初步的了解。 关键词掺铒硅多孔硅纳米硅晶光学特性 一、前言 硅材料在半导体工业中有着不可替代的作用，硅在地球上储量丰富，硅基器件制造成本低廉、环境友好且制造工艺非常成熟，是迄今最适合于集成工艺的材料。然而，由于体硅为间接带隙材料其发光效率低下，故而被认为不是良好的光电子材料，不适宜应用于光电子领域。然而相较于在光电子领域站优势地位的化合物半导体材料，硅基光电子材料又有着成本低廉、易于实现光电集成等优点，且随着对硅材料的进一步深入研究，人们又发现了硅基发光的一些新特性，因而近年来对于硅基发光材料的研究受到越来越多的关注。本文将回顾硅基发光的研究历史，并归纳几种硅基发光材料的性质和特点，以期能对硅基发光材料有着更好地理解并对硅基发光材料未来的研究方向有所了解。 二、实现硅基发光的几种方法 由于硅单晶并不是一种很好的光电子材料，因此虽然经过各种技术上的改进，体硅发光二极管发光效率已可达到1%，但体硅发光并不是硅基发光的主要研究方向。目前，对硅基发光的努力方向主要有如下几个方面： 1 通过杂质或利用缺陷处复合放光； 2 通过合金或分子调节发射波的波长； 3利用量子限制效应或能带工程，通过增加电子-空穴复合的几率来增加发光效率； 4采用硅基混合的方法将其他直接带隙材料与硅相结合； 下面本文将简要介绍几种硅基发光材料。 2.1 掺铒硅的发光 对于间接带隙半导体材料，可以通过引入杂质的方法使电子或空穴局域化，形成复合中心，提高复合率，达到发光效率增加的目的。目前，硅中稀土杂质（特别是铒）的掺杂被认为是这种手段中最具有应用前景的一种手段。 稀土元素铒4f壳层中的正三价态离子的分离态具有具有类似于原子跃迁(I l3/2→l5/2)的辐 射发光特性，可发射波长1.54μm的光，对应着石英光纤的最低损耗波长区域，因而掺铒硅 发光在硅基光通讯中有着重大的潜在应用前景。掺铒硅的发光独立于体硅发光，是典型的第

半导体材料

摘要本文重点对半导体硅材料，GaAs和InP单晶材料，半导体超晶格、量子阱材料，一维量子线、零维量子点半导体微结构材料，宽带隙半导体材料，光子晶体材料，量子比特构建与材料等目前达到的水平和器件应用概况及其发展趋势作了概述。最后，提出了发展我国半导体材料的建议。 关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体 1半导体材料的战略地位 上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。 2几种主要半导体材料的发展现状与趋势 1硅材料 从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径

为12英寸硅片的集成电路技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。 从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI材料，包括智能剥离和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。 理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料，低K介电互连材料，用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料，非凡是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。 2GaAs和InP单晶材料 GaAs和InP与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐

半导体材料的历史现状及研究进展(精)

半导体材料的历史现状及研究进展(精)

半导体材料的研究进展 摘要:随着全球科技的快速发展,当今世界已经进入了信息时代,作为信息领域的命脉,光电子技术和微电子技术无疑成为了科技发展的焦点。半导体材料凭借着自身的性能特点也在迅速地扩大着它的使用领域。本文重点对半导体材料的发展历程、性能、种类和主要的半导体材料进行了讨论,并对半导体硅材料应用概况及其发展趋势作了概述。 关键词:半导体材料、性能、种类、应用概况、发展趋势 一、半导体材料的发展历程 半导体材料从发现到发展,从使用到创新,拥有这一段长久的历史。宰二十世纪初,就曾出现过点接触矿石检波器。1930年,氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用,是半导体材料开始受到重视。1947年锗点接触三极管制成,成为半导体的研究成果的重大突破。50年代末,薄膜生长激素的开发和集成电路的发明,是的微电子技术得到进一步发展。60年代,砷化镓材料制成半导体激光器,固溶体半导体此阿里奥在红外线方面的研究发展,半导体材料的应用得到扩展。1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研制成功,是的半导体器件的设计与制造从杂志工程发展到能带工程,将半导体材料的研究和应用推向了一个新的领域。90年代以来随着移动通信技术的飞速发展,砷化镓和磷化烟等半导体材料成为焦点,用于制作高速高频大功率激发光电子器件等;近些年,新型半导体材料的研究得到突破,以氮化镓为代表的先进半导体材料开始体现出超强优越性,被称为IT产业的新发动机。 新型半导体材料的研究和突破,常常导致新的技术革命和新兴产业的发展.以氮化镓为代表的第三代半导体材料,是继第一代半导体材料(以硅基半导体为代表和第二代半导体材料(以砷化镓和磷化铟为代表之后,在近10年发展起来的新型宽带半导体材料.作为第一代半导体材料,硅基半导体材料及其集成电路的发展导致了微型计算机的出现和整个计算机产业的飞跃,并广泛应用于信息处理、自动控制等领域,对人类社会的发展起了极大的促进作用.硅基半导体材料虽然在微电子领域得到广泛应用,但硅材料本身间接能带结构的特点限制了其在光电子领域的应用.随着以光通

硅基发光材料研究进展

硅基发光材料研究进展 摘要：硅基发光材料是实现光电子集成的关键材料。本文分析了传 统工艺制作的硅基发光材料存在发光效率低、发光性能不稳定等缺点，在此基础上，总结目前量子理论、超晶格理论和纳米技术在硅基发光材料研究进展以及多孔硅的实践应用，并对硅基发光材料的前景进行展望。 关键词硅基发光材料多孔硅量子限制效应 Abstract: Si-based light emitting material is the key material of optoelectronic integration. This paper analyzes the traditional craft of Si-based light emitting that exists the defects, such as the inefficiency and the unsteady property of light emitting, and sums up the current progresses of quantum theory, superlattice theory, nano-scale technology in the Si-based light emitting material and the applied of porous silicon. Also some prospects of Si-based light emitting material is mentioned in this parper Key words Si-based light emitting material porous silicon Quantum confinement effect

半导体材料的发展简史

半导体材料的发展简史 半导体的发现实际上可以追溯到很久以前，1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。不久，1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体又一个特有的性质。半导体的这四个效应，(jianxia霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。在1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的整流效应，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。 半导体材料是半导体工业的基础，它的发展对半导体工业的发展具有极大的影响。如果按化学成分及内部结构，半导体材料大致可以分为以下几类：一是元素半导体材料，包括锗(Ge)、硅(Si)、硒(Se)、硼(B)等。20世纪50年代，锗在半导体工业中占主导地位，但锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差，到20世纪60年代后期逐渐被硅材料取代。用硅制造的半导体器件，耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件。因此，硅已成为应用最多的一种半导体材料，目前的集成电路大多数是用硅材料制造的。二是化合物半导体，它是由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料。它的种类很多，重要的有砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、锑化铟(InSb)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、硫化镉(CdS)等。其中砷化镓是除硅之外研究最深入、应用最广泛的半导体材料。由于砷化镓是一种直接带隙的半导体材料，并且具有禁带宽度宽、电子迁移率高的优点，因而砷化镓材料不仅可直接研制光电子器件，如发光二极管、可见光激光器、近红外激光器、量子阱大功率激光器、红外探测器和高效太阳能电池等，而且在微电子方面，以半绝缘砷化镓(Si-GaAs)为基体，用直接离子注入自对准平面工艺研制的砷化镓高速数字电路、微波单片电路、光电集成电路、低噪声及大功率场效应晶体管，具有速度快、频率高、低功耗和抗辐射等特点。碳化硅由于其抗辐射能力强、耐高温和化学稳定性好，在航天技术领域有着广泛的应用。氮化镓材料是近十年才成为研究热点，它是一种宽禁带半导体材料（Eg＝3.4eV），具有纤锌矿结构的氮化镓属于直接跃迁型

硅基材料的发展史

硅科学的起源与自然息息相关。沙，或二氧化硅，是石英石的细渣，由地壳上最丰富的元素—氧和硅组成。硅基材料在整个有记载的科技史中有着非常重要的地位。最初，石英和硅石的物质被制成增强人类生存能力的工具。后来，玻璃和陶器技术进步了，基于硅基材料技术的光学和电子学技术随之发展，以满足这个不断进步的世界的需求。今天，硅科学紧随着社会需求，继续着前进的脚步---道康宁公司亦不断发展壮大。 在这一时期，占统治地位的是传统的硅氧烷、聚二甲基硅氧烷液体、高弹体以及简单的甲基苯基树脂等。二甲基甲硅烷当时是这一新兴产业的支柱，这种物质有着独特的性质、广泛的商业应用。其用途包括机器应用，表面处理，化妆品和生物医药应用领域，在其中使用到了这些材料的独特性质。下面是道康宁公司在这一时期的创新： 在道康宁公司成立之前，高空飞行似乎是不可能的。由于燃料损失和引擎潮湿，飞机只能在高空维持几分钟时间，然而一种简单的硅氧烷润滑脂——Dow Corning (R)4化合物的诞生使航空事业进入了一个新的世纪。 道康宁公司提供甲基液体和绝缘树脂 SIGHT SA VERS眼镜清洁剂作为道康宁公司的第一个消费产品推出。 道康宁公司开发了一种新的防水硅氧烷产品。道康宁液态硅氧烷很快用于纸张和纺织品的标准防水处理。 在早期，电子设备安全性不太好，硅氧烷有很好的绝缘能力，但是这一行业接受硅氧烷的步伐很慢。道康宁开始销售自己的绝缘线，不过数月，生产厂商们便开始在他们的漆包线上面使用硅氧烷的绝缘材料了。 一家主要化妆品公司了解到一种硅氧烷皮革处理技术，便与道康宁公司联系，问硅氧烷的独特性能能否用于干燥受损的人类皮肤。随后开发的护手液是用硅氧烷制造的第一个个人护理产品。 当道康宁公司的硅氧烷涂层被用于胶带作用层，粘性不会被破坏，道康宁的这一现代硅氧烷缓释涂层为新一代胶带产品打下基础。 道康宁公司实施新科技来生产用于计算机芯片的超纯多晶硅。美国密歇根州的Hemlock被选为首家集成多晶体硅的生产厂。 道康宁公司开发了建筑用的硅氧烷密封胶、防漏产品和粘合剂，为建筑业写下了新的篇章。从此无缝玻璃、陶瓷和金属结构的使用向天空更近了一步。 几个技术进步促进了这一阶段爆炸性的增长，即氟硅氧烷，硅聚醚表面活性剂，带有有机官能团硅烷的开发。这些新物质，再加上我们设计特殊材料能力的进步，使得密封胶、橡胶、涂层、上釉化合物等新产品成为可能，给建筑师和工程师们的设计工作带来了极大的自由。然而，这些进步不仅仅局限于建筑领域。硅基物质还被用于电子行业的涂层和密封剂，医用造管，以及航空用的新产品。这一阶段的进步包括：

半导体材料

半导体材料论文 1半导体材料的简介 自然界的物质、材料按导电能力大小可分为导体、半导体、和绝缘体三大类。半导体的电导率在10～10欧／厘米之间。在一般情况下，半导体电导率随温度的升高而增大，这与金属导体恰好相反。凡具有上述两种特征的材料都可归入半导体材料的范围。反映半导体内在基本性质的却是各种外界因素如光、热、磁、电等作用于半导体而引起的物理效应和现象，这些可统称为半导体材料的半导体性质。 2半导体材料的主要种类 半导体材料可按化学组成来分，再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。 3最主要的集中半导体材料 3.1几种半导体材料：硅材料，GaAs和InP单晶材料，半导体超晶格、量子阱材料， 宽带隙半导体材料, 低维半导体材料。 3.2这几种半导体材料的发展现状与趋势 3.2.1硅材料 从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的Si 单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（IC…s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。 从进一步提高硅IC…S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI材料，包括智能剥离（Smart cut）和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。 理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3N4等来替代SiO2），低K介电互连材料，用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。 3.2.2 GaAs和InP单晶材料 GaAs和InP与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。 目前，世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨，其中以低位错密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生长的2－3英寸的导电GaAs衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4，6和8英寸）的SI－GaAs发展

锂电池硅基负极材料技术现状与展望

锂电池硅基负极材料技术现状与展望 与传统石墨负极相比，硅具有超高的理论比容量（4200 mAh/g）和较低的脱锂电位（<0.5 V），且硅的电压平台略高于石墨，在充电时难引起表面析锂，安全性能更好。硅成为锂离子电池碳基负极升级换代的富有潜力的选择之一。 但硅作为锂离子电池负极材料也有缺点。硅是半导体材料，自身的电导率较低。在电化学循环过程中，锂离子的嵌入和脱出会使材料体积发生300%以上的膨胀与收缩，产生的机械作用力会使材料逐渐粉化，造成结构坍塌，最终导致电极活性物质与集流体脱离，丧失电接触，导致电池循环性能大大降低。此外，由于这种体积效应，硅在电解液中难以形成稳定的固体电解质界面(SEI)膜。伴随着电极结构的破坏，在暴露出的硅表面不断形成新的SEI 膜，加剧了硅的腐蚀和容量衰减。 为改善硅基负极循环性能，提高材料在循环过程中的结构稳定性，通常将硅材料纳米化和复合化。目前，硅材料纳米化的主要研究方向包括：硅纳米颗粒（零维纳米化）、硅纳米线/管（一维纳米化）、硅薄膜（二维纳米化）和3D多孔结构硅、中空多孔硅（三维纳米化）；硅材料复合化的主要研究方向包括：硅/金属型复合、硅/碳型复合及三元型复合（如硅/无定型碳/石墨三元复合体系）。 其中，硅纳米颗粒和三维多孔结构硅都可以在一定程度上抑制材料的体积效应，同时还能减小锂离子的扩散距离，提高电化学反应速率。但它们的比表面积都很大，增大了与电解液的直接接触，导致副反应及不可逆容量增加，降低库仑效率。此外，硅活性颗粒在充放电过程中很容易团聚，发生“电化学烧结”，加快容量衰减。 硅纳米线/管可减小充放电过程中径向的体积变化，实现良好的循环稳定性，并在轴向提供锂离子的快速传输通道。但会减小硅材料的振实密度，导致硅负极的体积比容量降低。硅薄膜可降低与薄膜垂直方向上产生的体积变化，维持电极的结构完整性。但经多次循环后，硅薄膜易发生破碎，并与衬底脱离，且硅薄膜的制备成本较高。 硅/金属型复合中的金属组分可以提高材料的电子电导，减小硅材料的极化，提高硅材料的倍率性能。金属的延展性可以在一定程度上抑制硅材料的体积效应，提高循环性能，但制备过程中产生的硅结构缺陷具有很高的电化学活性，会导致不可逆容量变大。且硅与金属复合无法避免活性硅与电解液直接接触，生成不稳定的SEI 膜，导致电池循环性能降低。 硅/碳型复合中，因碳材料具有较高的电子电导与离子电导，可改善硅基材料的倍率性能，抑制硅在循环过程中的体积效应。此外，碳材料能阻隔硅与电解液直接接触，降低不可逆容量。但缺点是硅材料和碳材料二者的界面接触较差，对硅材料纳米尺度的孔内壁进行完整均匀的碳包覆难度较大。

硅基材料改性聚氨酯的概述

四川大学 创新实验论文 论文题目：硅基材料改性聚氨酯皮革涂饰剂概述 专业：轻化工程 年级：2009级 学生姓名：黄凯 学号：0943092070 指导教师：李正军

硅基材料改性聚氨酯皮革涂饰剂概述 黄凯* 指导教师：李正军 *（四川大学轻纺与食品学院09级制革2班） 摘要：以皮革涂饰用聚氨酯为对象，综述了有机硅和纳米材料改性聚氨酯的方法及性能, 并详细阐述了其应用情况。 关键词：纳米材料；有机硅；涂饰；改性；应用 A Review on Polyurethane Modified with Silica Based Materials HUANG Kai* the mentor: LI Zheng-jun (*College of Light Industry and Food，Sichuan university,610065,China) Abstract:Basing on polyurethane in leather finishing, summarizes the Nano-materials and properties of Organosilicone - modified PU,and the polyurethane’s application was introduced. Key words:Nano-materials, Organosilicone, finishing, modification, application 1引言 聚氨酯又称为聚氨基甲酸酯, 是一种新型的具有独特性能和多方面用途的高分子聚合物。它由二元或多元异氰酸酯与二元或多元醇化合物作用而成，并以其光亮、丰满、耐磨耗,成膜性能好、富有弹性、耐低温、耐曲挠、手感好等优点, 位于四大皮革涂饰成膜材料(酪素、丙烯酸、硝化纤维、聚氨酯)之首。但是，溶剂型聚氨酯虽性能稳定，但其中含有机溶剂易燃、易爆、有毒、污染环境、成本高。水性聚氨酯无毒，节能、成本低、无污染，但物理性能不及溶剂型聚氨酯，同时因为引入了亲水性离子基团，致使其涂饰的皮革耐水性较差，因而同样需要多种材料对其进行内交联或者外交联改性，以满足人们皮革材料日益严格的物理化学性能需求。目前，纳米材料和有机硅是改性聚氨酯的热门材料，它们对聚氨酯的交联改性，克服了单一高分子材料性能缺陷，促进了皮革涂饰剂的极大进步。 2纳米材料改性聚氨酯 2.1 改性原理及方法 纳米粒子具有巨大的比表面积和特殊的表面特性, 如表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效应等特殊性质, 可以使材料获得新的功能。由于目前使用的水性聚氨酯涂层材料普遍固含量较低, 丰满度、硬度、耐磨性、耐候性、初期强度等很难达到溶剂型涂膜的效果,

硅基锗材料的外延生长及其应用

硅基锗材料的外延生长及其应用 摘要:硅是最重要的半导体材料,在信息产业中起着不可替代的作用。但是硅材料也有一些物理局限性,比如它是间接带隙半导体材料,它的载流子迁移率低,所以硅材料的发光效率很低,器件速度比较慢。在硅衬底上外延生长其它半导体材料,可以充分发挥各自的优点,弥补硅材料的不足。本文介绍了硅衬底上的锗材料外延生长技术进展,讨论了该材料在微电子和光电子等方面的可能应用,重点介绍了它在硅基高速长波长光电探测器研制方面的应用。 关键词:硅基;锗,外延;光电探测器 Epitaxy and application of Ge layer on Silicon substrate Huiwen Nie1, Buwen Cheng2 (1.Hunan Chemical Engineering Machinery School, Hunan Industrial Technology College 2.State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083)

Abstract: Silicon is the most important semiconductor material and it is irreplaceable in the information industry. But Silicon also has some shortcomings, such as very low luminescence efficiency and low device speed due to the indirect bandgap and low carrier mobility. Growing other semiconductors on Si substrate can take the advantages of the different semiconductors and improve the performance of the Si-based devices and integrated circuits. The progress of Ge growth on Si was introduced in the paper. The application of the Si-based Ge epitaxy layer was discussed, especially the application on Si-based high speed photodetectors operating at long wavelength. Key words: Si-based, Germanium, Epitaxy, Photodetector 1引言 硅基光电集成将微电子技术和光子学技术进行融合,是 微电子技术的继承和发展,是信息技术发展的重要前沿研究 领域。其研究内容包括硅基高效光源、硅基高速光电探测器、硅基高速光调制器、低损耗光波导器件等。硅衬底上外延生长的锗(Ge)材料是硅基高速长波长光电探测器的首选材料