翁心昊

（湖北第二師范學(xué)院 湖北 武漢 430205）

1 引言

隨著光電信息技術(shù)的發(fā)展成熟，如今光電信息技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn)領(lǐng)域以及工業(yè)領(lǐng)域，對于社會經(jīng)濟的發(fā)展有著重要意義。在光電信息技術(shù)的發(fā)展過程中，光電信息材料的選擇及材料加工技術(shù)的進步對于光電信息技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

2 光電信息功能材料概述

材料技術(shù)作為各種技術(shù)的研發(fā)先導(dǎo)，對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和前進起著支撐作用，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于材料的功能提出了更高的要求，而傳統(tǒng)的金屬材料并不具有光子材料特征和電子材料特征，因此，相關(guān)材料研究人員開始尋找具有特殊功能的光電信息材料，最終成功發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體光電信息材料、納米光電功能材料和光折變功能材料，這些功能性材料的發(fā)現(xiàn)對于促進光電信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有關(guān)鍵意義。

3 光電信息材料的種類

3.1 半導(dǎo)體光電信息材料

半導(dǎo)體材料介于導(dǎo)電體和絕緣體之間，具備將電能轉(zhuǎn)化為光能，將光能轉(zhuǎn)化為電能的特征[1]。加之通過對半導(dǎo)體材料進行處理還能夠加強放大光電信號，半導(dǎo)體材料成為近年來材料研究、領(lǐng)域研究的熱門話題，然而當(dāng)前半導(dǎo)體材料在光電能轉(zhuǎn)化過程中效率不高，這是制約半導(dǎo)體材料取得進一步發(fā)展的主要障礙。在當(dāng)前的半導(dǎo)體材料使用過程中，又分為以下三種材料類型。

3.1.1 硅材料 硅材料當(dāng)前在光電信息領(lǐng)域中的應(yīng)用比較廣泛，一方面硅材料具有良好的光能轉(zhuǎn)為電能的能力，因此在太陽能發(fā)電板的制造過程中主要是采用硅材料進行生產(chǎn)[2]；另一方面，由于硅材料具有良好的信息存儲能力，而且硅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，且質(zhì)量較輕，便于攜帶，因此硅材料在電子信息領(lǐng)域也具有重要作用，成為制造集成電路的主要材料之一，對于集成電路的質(zhì)量提升發(fā)揮了重要的作用，然而不可忽視的是硅材料具有尺寸方面的限制，尺寸較小的硅材料在信息存儲量和存儲效率方面存在缺陷。而加大硅材料的尺寸則會導(dǎo)致材料的均勻性下降，因此硅材料這樣的特性無法滿足當(dāng)前時代對于信息傳輸速度的要求，納米級電子技術(shù)才是未來電子信息材料新的發(fā)展方向。

3.1.2 量子級連激光器材料 隨著我國電子通信行業(yè)的發(fā)展，我國互聯(lián)網(wǎng)用戶以及移動互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量激增，不僅如此，用戶們對電子通信的傳輸速度以及通信傳輸穩(wěn)定性提出了更高的要求，在這樣的背景下量子級連激光器材料在電子通信領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用[3]。量子級連激光材料克服了半導(dǎo)體在應(yīng)用上的部分難題，在軍事以及通信領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用空間。

3.1.3 光子帶隙功能材料 光子帶隙功能材料是晶體材料的一種，光子帶隙功能材料區(qū)別于其他晶體材料的是光子帶隙這一材料中的運動是按照一定的函數(shù)規(guī)律運動的，正是基于光子帶隙功能材料這樣的特征，光子帶隙功能材料開始被應(yīng)用于制造計算芯片，光子帶隙功能材料制造的計算機處理芯片與傳統(tǒng)的計算機處理芯片相比，傳輸和運算數(shù)據(jù)的速度都要快很多，然而光子帶隙功能材料在計算機芯片中暫時未能得到廣泛的應(yīng)用，這主要是由于光子帶隙功能材料的制造難度大、生產(chǎn)成本高導(dǎo)致的。

3.2 納米光電功能材料

納米光電功能材料是當(dāng)前光電通信領(lǐng)域研究的一大重點，納米級的光電材料與一般的材料相比在光、電、熱方面有了全新的特征，不僅如此由于納米光電功能材料具有小尺寸效應(yīng)，在較小的單位體積內(nèi)有較多的粒子，因此納米級光電功能材料十分輕便，加之其光電轉(zhuǎn)化效率高，納米光電功能材料在計算機領(lǐng)域以及電子通信領(lǐng)域都具有較為廣泛的應(yīng)用前景。

3.3 光折變功能材料

光折變功能材料是利用光電效應(yīng)的原理改變光在這種功能材料中折射率的一種新型功能材料，光折變功能材料在應(yīng)用過程中僅需要較小的功率就可以快速對光學(xué)信息進行快速處理和存儲，這使得光折變功能材料在圖像信息處理以及光信號處理等領(lǐng)域具備應(yīng)用的潛力。

4 光電信息材料的加工工藝

在光信息材料的制作過程中幾乎都是采用氣相沉積法，但根據(jù)氣相沉積法的不同原理，氣相沉積法又分為以下三種類型。

4.1 物理氣相沉積法

物理氣相沉積法是指將原材料作為待沉積材料，將其放入制備的儀器中，然后用等離子體高速撞擊待沉積材料，在高速撞擊下待沉積材料會發(fā)生濺射效應(yīng)，而從待沉積材料上濺射出來的原子將沉積在制備儀器中的基片上，并在基片的表面形成薄膜，而這一薄膜便是光電信息材料成品。物理氣相沉積法目前在半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)過程中應(yīng)用比較多，通過這一方式能夠成功制作多種質(zhì)量較高的光電信息材料。

4.2 化學(xué)氣相沉積法

盡管化學(xué)氣相沉積法也需要用原材料作為待沉積材料，但與物理氣相沉積法使用高速撞擊待沉積材料不同的是，化學(xué)氣相沉積法是將待沉積材料放置到密閉的容器中，然后向容器中注入與待沉積材料發(fā)生反應(yīng)的氣體，最終生成所需要的光電信息材料。使用化學(xué)氣相沉積法制造光電信息材料的條件較為嚴格，通常需要在密閉且高溫的環(huán)境下才能夠完成。

4.3 等離子體化學(xué)氣相沉積法

等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)是借助等離子體使含有薄膜組成原子的氣態(tài)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過這一方式能夠大大提升化學(xué)反應(yīng)的活性，獲得納米級的光電信息材料，例如：硅納米復(fù)合薄膜就是通過這一技術(shù)制造而成的。

5 結(jié)語

光電信息材料是光電通信技術(shù)發(fā)展和前進的一大關(guān)鍵性因素，盡管當(dāng)前納米級光電功能材料、光折變功能材料已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，為光電信息的進一步發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，然而當(dāng)前科研人員制造和獲取這類光電信息材料的成本還比較高，難以被廣泛地應(yīng)用到社會生產(chǎn)中去，因此在未來努力提升光電信息材料制造水平，降低其生產(chǎn)成本也是未來光電信息材料研究需要努力的一大方向。