光電子行業(yè)調(diào)查報(bào)告.doc

1、謝謝欣賞謝謝欣賞光電子行業(yè)調(diào)查報(bào)告調(diào)查報(bào)告小編為大家收集整理的光電子光電子材料向納米結(jié)構(gòu)、非均值、非線(xiàn)性和非平衡態(tài)發(fā)展。 行業(yè)調(diào)查報(bào)告，希望大家能夠喜歡。20世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、多媒體技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的出現(xiàn)，使社會(huì)進(jìn)人了信息化時(shí)代。光電子技術(shù)是繼微電子技術(shù)之后30多年來(lái)迅猛發(fā)展起來(lái)的綜合性高新技術(shù)，以其強(qiáng)大的生命力推動(dòng)著光電子(光子)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，隨著 70年代后期半導(dǎo)體激光器和硅基光導(dǎo)纖維兩大基礎(chǔ)元件在原理和制造工藝上的突破，光子技術(shù)和電子技術(shù)開(kāi)始結(jié)合并形成了具有強(qiáng)大生命力的信息光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。至今光電子(光子)技術(shù)的應(yīng)用已涉及科技、經(jīng)濟(jì)、軍事和社會(huì)發(fā)展

2、的各個(gè)領(lǐng)域，光電子產(chǎn)業(yè)必將成為本世紀(jì)的 支柱產(chǎn)業(yè)之一。光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平既是一個(gè)國(guó)家的科技實(shí)力的體現(xiàn)，更是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的體現(xiàn)。光電子材料是指能產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、傳輸、處理、存儲(chǔ)光電子信號(hào)的材料。光電子器件是指能 實(shí)現(xiàn)光輻射能量與信號(hào)之間轉(zhuǎn)換功能或光電信號(hào)傳輸、處理和存儲(chǔ)等功能的器件。光電子材料是隨著光電子技術(shù)的興起而發(fā)展起來(lái)的，光子運(yùn)動(dòng)速度高，容量大，不受電磁干擾，無(wú)電阻熱。光電子材料向納米結(jié)構(gòu)、非均值、非線(xiàn)性和非平衡態(tài)發(fā)展。光電集成將是本世紀(jì)光電子技 術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。 光電子材料是發(fā)展光電信息技術(shù)的先導(dǎo)和基礎(chǔ)，材料尺度逐步低維化一由體材料向薄層、 超薄層和納米結(jié)構(gòu)材料的方向發(fā)展，材料

3、系統(tǒng)由均質(zhì)到非均質(zhì)、工作特性由線(xiàn)性向非線(xiàn)性，由平衡態(tài)向非平衡態(tài)發(fā)展是其最明顯的特征。1、光電子材料按其功能，一般可分為以下7類(lèi)：(l)發(fā)光(包括?敷光)材料；(2)光電顯示材料；(3)光存儲(chǔ)材料；(4)光電探測(cè)器材料；(5)光學(xué)功能材料；(6)光電轉(zhuǎn)換材料；(7)光電集成材料。其中，發(fā)展重點(diǎn)將主要集中在激光材料、紅外探測(cè)器材料、液晶顯示材料、高亮度發(fā)光二極管材料、光纖材料等.o.激光晶體材料1960年T.H.Maiman研制成功了世界上第一臺(tái)紅寶石（Cr3+:Al2O3）脈沖激光器。隨后，人們對(duì)激光晶體材料進(jìn)行了廣泛的研究，研究的主要目的是收集有關(guān)激光晶體的光譜和受激發(fā)射特性，確定究竟哪些類(lèi)型

4、的激光晶體能提高激光效率。為此，大量合成了一些有科學(xué)和應(yīng)用價(jià)值的有序化合物和無(wú)序化合物晶體以作為激光基質(zhì)，然后再摻入激活離子。當(dāng)前激光晶體材料向著大尺寸、高功率、 LD泵浦、寬帶可調(diào)諧以及新波長(zhǎng)、多功能應(yīng)用方向發(fā)展。激光晶體中以Nd:YAG最成熟，應(yīng)用最廣，產(chǎn)量最大。Nd:YAGS Yb:YAG晶體材料得到廣泛應(yīng)用的鈕鋁石榴石 （YAG是一種綜合性能（包括：光學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)）優(yōu)良的激光基 質(zhì)。Nd:YAG稱(chēng)為摻鉉鈕鋁石榴石（Nd3+:Y3A15012, Nd:YAG）,是于1965年前后從數(shù)百種激光 新晶體中優(yōu)選出來(lái)的。20世紀(jì)70年代在國(guó)際上完成了 Nd:YAG晶體生長(zhǎng)條件的研究，80年 代

5、研制成功的較大尺寸的Nd:YAG晶體走向工業(yè)生產(chǎn)，90年代采用自動(dòng)化晶體生長(zhǎng)設(shè)備，批量生產(chǎn)出70mm100mm大尺寸Nd:YAG晶體，使得采用單棒和多棒串聯(lián)組合體系的千瓦 級(jí)Nd:YAG激光器得到了發(fā)展。因?yàn)镹d:YAG具有較高的熱導(dǎo)率和抗光傷閾值，同時(shí)3價(jià)鉉離子取代YAG中的鈕離子無(wú)須電荷補(bǔ)償而提高激光輸出效率，使它成為用量最多、最成熟的激光材料。此外，為了尋找新的激光波長(zhǎng)，對(duì) YAG基質(zhì)進(jìn)行了 Er, Ho, Tm, Cr等的單獨(dú)或組合摻雜，獲得了數(shù)種波長(zhǎng)的 激光振蕩。Nd:YAG是理想的四能級(jí)激光器。 引上法制備的Nd:YAG因單晶激光棒的增益高、機(jī)械性能好而得到廣泛應(yīng)用。 Nd3+的離

6、子半徑為0.104nm, Y3的離子半徑為0.092nm ,因?yàn)榭臻g位 置效應(yīng)，YAG晶體中Y3+不易被Nd3+所取代，故Nd3+在軌鋁石榴石中的分凝系數(shù)比較小， 約為0.150.20。Nd3+濃度的集中使該區(qū)域形成化學(xué)應(yīng)力，導(dǎo)致中心區(qū)域的折射率高于周?chē)?區(qū)域的，成分的差異也引起相應(yīng)熱膨脹系數(shù)的差異。此外，用提拉法生長(zhǎng)單晶周期長(zhǎng)（約幾周），晶體的生長(zhǎng)方式限制了晶體的生長(zhǎng)尺寸，也限制其潛在的輸出功率。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直在尋求替代材料，如：含鉉玻璃或微晶玻璃等，但其性能均不及Nd:YAG單晶材料。自上世紀(jì)60年代，人們發(fā)現(xiàn)某些致密透明多晶材料（陶瓷）在某些性能上與同材質(zhì)單晶材料相近，甚至可以取代單

7、晶材料。由于陶瓷制備技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服單晶材料的一些缺點(diǎn)，使產(chǎn)品不僅具有尺寸大，生產(chǎn)效率高，成本低的特點(diǎn)，而且摻鉉量可遠(yuǎn)高于單晶體 的，使其激光輸出功率大。 用新工藝制造出的陶瓷激光介質(zhì)，因其散射損耗小和高效的激光振蕩而引起廣泛關(guān)注。因此，Nd:YAG陶瓷有望取代單晶材料而成為大型高功率固體激光器的工作物質(zhì)。在1965年貝爾實(shí)驗(yàn)室首次獲得了 Yb:YAG激光，但由于閃光燈泵浦條件下Yb:YAG晶體的高閾值和低轉(zhuǎn)換效率，并未引起人們的重視。1971年采用GaAs:Si發(fā)光二極管為泵浦源，在77K溫度下獲得了 Yb:YAG在1029nm的脈沖激光輸出，峰值功率達(dá)0.7W,表明此類(lèi)晶體的激光性能主要取

8、決于泵浦條件。80年代末至90年代，隨著InGaAs激光二極管性能的發(fā)展和成本的降低，開(kāi)始尋求適于激光二極管泵浦條件下的激光晶體，而摻Y(jié)b3+激光材料由于具有以下特點(diǎn)而受到了廣泛的重視。Yb3+離子的電子構(gòu)型為 4,僅有兩個(gè)電子態(tài)，即基態(tài)2F72和激發(fā)態(tài)2F52,在配位場(chǎng)作用下產(chǎn)生Stark分裂后，形成準(zhǔn)三或準(zhǔn)四能級(jí)的激光運(yùn)行機(jī)構(gòu)。(2)Yb3+離子吸收帶在 9001000nm波長(zhǎng)范圍，能與InGaAs半導(dǎo)體泵浦源(8701100 nm)有 效耦合，且吸收帶較寬，對(duì)半導(dǎo)體器件溫度控制的要求有所降低。(3)泵浦波長(zhǎng)與激光輸出波長(zhǎng)接近，量子效率高達(dá)90%。(4)由于量子缺陷較低(8.6%),材料的

9、熱負(fù)荷較低(11%),僅為摻Nd3+同種基質(zhì)材料的 1/3。(5)不存在激發(fā)態(tài)吸收和上轉(zhuǎn)換，光轉(zhuǎn)換效率高。(6)在相對(duì)較高的摻雜濃度下也不會(huì)出現(xiàn)濃度猝滅。(7)熒光壽命長(zhǎng)，在同種激光材料中為Nd3+離子的三倍多，能有效儲(chǔ)存能量。目前已獲得千瓦級(jí)連續(xù)激光輸出的是 Yb:YAG晶體，其YAG基質(zhì)具有優(yōu)良的光學(xué)、熱力學(xué)、 機(jī)械加工性能和化學(xué)穩(wěn)定性，特別適合于作為激光二極管泵浦條件下的高功率激光輸出，在激光切割、鉆孔以及軍用領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。金綠寶石激光材料金綠寶石(Cr3+: BeAl2O4)是一種新型基質(zhì)固態(tài)激光材料，用閃光燈泵浦在室溫下能發(fā)射 701818納米的整個(gè)波長(zhǎng)范圍的激光。這個(gè)區(qū)間增

10、益是由于電子躍遷到電子震動(dòng)帶而產(chǎn)生 的。另外，人工金綠寶石激光在R線(xiàn)(680.4納米)的發(fā)射截面約為紅寶石(R線(xiàn)6943納米)的十倍，Nd :YAG(1064納米)的三分之一。在人工金綠寶石中，泵浦發(fā)射激光過(guò)程的閃光燈的 輻射是在中心位于 420和590納米的帶上被吸收。在這個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域的激發(fā)態(tài)吸收相當(dāng)于激光 躍遷上能級(jí)中的離子吸收。隨著激發(fā)態(tài)吸收，離子無(wú)輻射地衰減到激光躍遷的上能級(jí)。因此激發(fā)態(tài)的吸收導(dǎo)致泵浦光轉(zhuǎn)化為熱能的直接損耗。金綠寶石晶體的光學(xué)性能和機(jī)械性能都類(lèi)似于紅寶石，而且還具備作為優(yōu)良的激光基質(zhì)的許多物理的化學(xué)的特性和機(jī)械性能，如硬度，強(qiáng)度，化學(xué)穩(wěn)定性以及高的熱導(dǎo)率(為紅寶石2至3倍

11、和YAG的2倍)等，從而使金綠寶石激光棒在高功率泵浦下不產(chǎn)生熱損傷。在大多 數(shù)條件下最大功率可達(dá)千瓦級(jí)。一支激光棒每厘米長(zhǎng)度可承受的最大功率為0.61.3千瓦。金綠寶石激光晶體應(yīng)用于激光器中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因而有著廣泛的應(yīng)用前景， 將會(huì)有更大的發(fā)展。祖母綠晶體材料最近幾年，隨著高功率LD的迅速發(fā)展，探索適合 LD泵浦的新型激光晶體和重新評(píng)價(jià)原有激光晶體成為目前激光領(lǐng)域的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一。祖母綠(Cr3+:Be3Al2Si6O18)晶體是繼金綠寶石(Cr3+:BeA12O4)晶體之后發(fā)現(xiàn)的又一種具有寬帶輻射的優(yōu)秀可調(diào)諧激光材料，其良好 的理化性能、較高的光轉(zhuǎn)換效率與量子產(chǎn)率以及其近紅外激光經(jīng)過(guò)倍頻可獲

12、得目前較實(shí)用的紫外激光輸出等優(yōu)點(diǎn)，使其在眾多含Cr3+激光晶體中具有較大的吸引力。目前，隨著祖母綠晶體新的生長(zhǎng)技術(shù)研究成功，獲得光學(xué)級(jí)的祖母綠晶體已經(jīng)成為可能，而高功率LD陣列技術(shù)的發(fā)展、也必將進(jìn)一步推動(dòng)祖母綠晶體激光器的發(fā)展。其它晶體材料近些年來(lái)，可調(diào)諧激光晶體是探索新型激光晶體的一個(gè)熱點(diǎn)，1982年發(fā)現(xiàn)了鈦寶石（Ti3+:Al2O3）寬帶可調(diào)諧激光晶體，此種晶體調(diào)諧波長(zhǎng)范圍寬，導(dǎo)熱性能好，室溫下可實(shí)現(xiàn) 大能量、高功率脈沖和連續(xù)寬帶可調(diào)諧激光輸出，在軍工、工業(yè)和科技等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，從而將可調(diào)諧激光晶體的研究推向高潮，隨后發(fā)現(xiàn)了一系列新的可調(diào)諧激光晶體，諸如： Cr3+:BeAl2O4、C

13、r3+:Mg2SiO4、LiCaAlF6等晶體。20世紀(jì)80年代后期，作為泵浦源的激光二 級(jí)管（LD）晶體，諸如：GaAlAs、InGaAs、AlGalnP等半導(dǎo)體激光晶體的飛速發(fā)展，LD泵浦晶體激光器具有高功率、高質(zhì)量、長(zhǎng)壽命、小型化以及導(dǎo)致激光器實(shí)現(xiàn)全固化等優(yōu)越性，掀起了對(duì)探索新型LD泵浦的高效率小型化激光晶體的熱潮，在此研究領(lǐng)域中，摻Nd3+激光晶體的研究，仍然是最活躍和最重要的一項(xiàng)研究課題，當(dāng)前性能較好的LD泵浦的摻Nd3+的激光晶體。另外，為了適應(yīng)激光器多種應(yīng)用，近年來(lái)還開(kāi)展了多波長(zhǎng)激光晶體，如 Nd:KGa（WO4）2等 晶體漸波段激光晶體，如 Er:YAP Ho:YAG等晶體；自

14、激活激光晶體，如 NAB與NdP5O14等 晶體，以及自倍頻激光晶體 （NYAB） Cr: Nd:GdCaO（BO3）3和上轉(zhuǎn)換激光晶體（Ba2ErCl7殍等的 研究，均取得了一些成果。.紅外探測(cè)器材料紅外技術(shù)是在40年前開(kāi)始應(yīng)用到防御系統(tǒng)上的。紅外光電探測(cè)器過(guò)去所用的材料主要是 鉛鹽。到1970年，諸如InSb和HgCdTe之類(lèi)的半導(dǎo)體開(kāi)始在紅外技術(shù)中占居主導(dǎo)地位，成 了制作光導(dǎo)器件的主要材料。這些材料以整體形式生長(zhǎng)，它們主要用于制作單個(gè)探測(cè)器元件。 在七十年代，發(fā)展了新的生長(zhǎng)技術(shù)，即液相外延（LPE）該技術(shù)成了制作鑲嵌式列陣中的光伏 探測(cè)器的基礎(chǔ)。八十年代初期，美國(guó)圣巴巴拉研究中心（SBR

15、C首先發(fā)展了同質(zhì)結(jié)，以后為了獲得聲望又發(fā)展了異質(zhì)結(jié)，這些都是光伏器件的主要體系結(jié)構(gòu)。到八十年代中期，隨著焦點(diǎn)向第二代光電探測(cè)器列陣（光伏型）轉(zhuǎn)移，材料、材料結(jié)構(gòu)、材料生長(zhǎng)技術(shù)以及探測(cè)器體系結(jié) 構(gòu)開(kāi)始發(fā)生重大變化。這些變化包括諸如分子束外延 （MBE）和金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積（MOCVD后類(lèi)的新的生長(zhǎng)技 術(shù)、諸如量子阱光導(dǎo)體之類(lèi)的先進(jìn)的材料結(jié)構(gòu)、諸如用于非致冷探測(cè)的多色集成光電探測(cè)器和微熱輻射計(jì)之類(lèi)的新的器件結(jié)構(gòu)以及先進(jìn)的探測(cè)器和材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手段。用于在120 dm紅外光譜區(qū)進(jìn)行紅外探測(cè)的材料和材料混合體種類(lèi)很多。表1列出了這些材料以及它們的光譜范圍。大約在10年前出現(xiàn)的最早的新材料是HgZnTe

16、（HZT）這是由Arden Sher等人首先提出的。同HgCdTe相比，HZT材料的結(jié)構(gòu)更堅(jiān)固，但它卻具有與 HgCdTe非常相似的電學(xué)和光學(xué)特性。 在八十年代中期，美國(guó)圣巴巴拉研究中心根據(jù) Spicer-Sher-Chen的HgCdTe合金的鍵穩(wěn)定性模 型，用液相外延長(zhǎng)成了 HZT。由于材料學(xué)方面的一些問(wèn)題，HZT最適合用水平液相外延從相位圖的Te角處進(jìn)行生長(zhǎng)，這樣便不會(huì)具有最佳的HgCdTe器件中所用的從 Hg角處生長(zhǎng)的垂直液相外延層的撓性。這個(gè)生長(zhǎng)難題一直限制著HgZnTe在紅外焦平面技術(shù)方面的應(yīng)用。到九十年代，出現(xiàn)了一組新的適用于紅外但基于m-V族材料的合金半導(dǎo)體。美國(guó)圣巴巴拉研究中心

17、的Sher小組首次預(yù)告了 InTlP材料。這些材料是用非平衡生長(zhǎng)技術(shù)：分子束外延、金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積以及金屬有機(jī)分子束外延生長(zhǎng)的。它們被用于制作集成焦平面列陣， 例如，在這種集成焦平面列陣中，可以將InTlP探測(cè)器列陣直接生長(zhǎng)在包含讀出和多路傳輸器功能的InP襯底上。目前HgCdTe依然占居著紅外探測(cè)器材料的主導(dǎo)地位。由于HgCdTe體晶生長(zhǎng)受到組分分凝、Hg壓難于控制等客觀(guān)條件的限制，使體晶材料在單晶面積、組分均勻性和結(jié)晶完整性 等方面已不能滿(mǎn)足紅外焦平面探測(cè)器件發(fā)展的需要，而HgCdTe外延（LPE MBE、MOVPE等）因其生長(zhǎng)溫度低，克服了體晶熔體生長(zhǎng)的缺點(diǎn)，并能直接獲得適合器件的結(jié)

18、構(gòu)（如原生雙色、 pn結(jié)、表面鈍化等）。因此，外延技術(shù)已成為HgCdTe晶體研究的方向。CdZnTe是一種由CdTe和ZnTe組成的膺二元化合物半導(dǎo)體材料，熔點(diǎn)因Zn含量不同，在10927295c變化。由于生長(zhǎng)溫度高、熱導(dǎo)率低、離子性強(qiáng)、堆垛層錯(cuò)能低、機(jī)械強(qiáng)度小等 不利于晶體生長(zhǎng)的因素，因此，要生長(zhǎng)符合襯底要求且重復(fù)性好、成品率高的CdZnTe晶體是十分困難的。但由于其在軍事和民用領(lǐng)域的重要應(yīng)用價(jià)值，一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家二十多年來(lái)從未間斷過(guò)對(duì)CdZnTe晶體的研究，晶體性能不斷提高，并在一系列大面陣紅外探測(cè)器、x/丫射線(xiàn)探測(cè)器、光電調(diào)制器、高效太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用。大面積高均勻性 Hg

19、CdTe外延薄膜及大尺寸 CdZnTe襯底材料仍是2010年前紅外探測(cè)器所 用的主要材料。.液晶材料顯示用液晶材料是由多種小分子有機(jī)化合物組成的，這些小分子的主要結(jié)構(gòu)特征是棒狀分子結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)已發(fā)展成很多種類(lèi)，例如各種聯(lián)苯睛、酯類(lèi)、環(huán)己基（聯(lián)）苯類(lèi)、含氧雜環(huán)苯類(lèi)、喀咤環(huán)類(lèi)、二苯乙快類(lèi)、乙基橋鍵類(lèi)和烯端基類(lèi)以及各種含氟苯環(huán)類(lèi)等。近幾年還研究開(kāi)發(fā)出多氟或全氟芳環(huán)以及全氟端基液晶化合物。隨著 LCD的迅速發(fā)展，人們對(duì)開(kāi)發(fā)和研究液 晶材料的興趣越來(lái)越大。TN-LCDi液晶材料TN型液晶材料的發(fā)展起源于 1968年，當(dāng)時(shí)美國(guó)公布了動(dòng)態(tài)散射液晶顯示（DSM-LCD技術(shù)。但由于提供的液晶材料的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性，使它

20、們作為顯示材料的使用受到極大的限制。1971年扭曲向列相液晶顯示器（TN-LCD訶世后，介電各向異性為正的 TN型液晶材料便很快開(kāi)發(fā) 出來(lái);特別是1974年相對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的聯(lián)苯睛系列液晶材料由G.W.Gray等合成出來(lái)后，滿(mǎn)足了當(dāng)時(shí)電子手表、計(jì)算器和儀表顯示屏等LCD器件的性能要求，從而真正形成了TN-LCD產(chǎn)業(yè)時(shí)代。LCD用的TN液晶材料已發(fā)展了很多種類(lèi)。這些液晶化合物的結(jié)構(gòu)都很穩(wěn)定，向列相溫度范圍較寬，相對(duì)粘度較低。不僅可以滿(mǎn)足混合液晶的高清亮點(diǎn)、低粘度在2030mPa -S（20C）及4 n-0.15的要求，而且能保證體系具有良好的低溫性能。含聯(lián)苯環(huán)類(lèi)液晶化合物的n值較大，是改善液晶陡度的

21、有效成分。喀咤類(lèi)化合物的K33/K11值較小，只有0.60左右，在TN-LCD和STN-LCD夜晶材料配方中，經(jīng)常用它們來(lái)調(diào)節(jié)溫度序數(shù)和n值。而二氧六環(huán)類(lèi)液晶化合物是調(diào)節(jié)“多路驅(qū)動(dòng)”性能的必需成分。STN-LC酬液晶材料自1984年發(fā)明了超扭曲向列相液晶顯示器（STN-LCD以來(lái)，由于它的顯示容量擴(kuò)大，電光特性曲線(xiàn)變陡，對(duì)比度提高，要求所使用的向列相液晶材料電光性能更好，到80年代末就形成了 STN-LCD產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在 BP機(jī)、移動(dòng)電話(huà)和筆記本電腦、便攜式微機(jī)終端 上。STN-LCD用混晶材料一般具有下述性能：低粘度 ；大K33K11值; n和Vth（閾值電壓）可調(diào); 清亮點(diǎn)高于工作

22、溫度上限 30c以上?；炀Р牧系恼{(diào)制往往采用“四瓶體系” 。這種調(diào)制方法 能夠獨(dú)立地改變閾值電壓和雙折射，而不會(huì)明顯地改變液晶的其他特性。STN-LCD用液晶化合物主要有二苯乙快類(lèi)、乙基橋鍵類(lèi)和鏈烯基類(lèi)液晶化合物。二苯乙快 類(lèi)化合物：把 STN-LCD的響應(yīng)速度從 300ms提高到120130ms,使STN-LCD生能得到大幅 度的改善，從而在當(dāng)今的STN-LCD使用較多，現(xiàn)行STN-LC酬液晶材料中約有 70%的配方 中含有二苯乙煥類(lèi)化合物。乙基橋鍵類(lèi)液晶：與相應(yīng)的其他類(lèi)液晶比較，這類(lèi)液晶的粘度、 n值都比較低；相應(yīng)化合物的相變溫度范圍和熔點(diǎn)相對(duì)較低，是調(diào)節(jié)低溫TN和STN混合液晶材料低溫性

23、能的重要組分。鏈烯基類(lèi)液晶：由于STN-LCD求具有陡閾值特性，為此，只有增加液晶材料的彈性常數(shù)比值K33K11才能達(dá)到目的。烯端基類(lèi)液晶化合物具有異常大的彈性常數(shù)比值 K33K11,用于STN-LC計(jì)，得到非常滿(mǎn)意的結(jié)果。近年來(lái)，STN顯示器在對(duì)比度、視角與響應(yīng)時(shí)間上都有顯著的進(jìn)步。 由于TFT-LCD勺沖擊， STN-LC應(yīng)漸在筆記本電腦和液晶電視等領(lǐng)域失去了市場(chǎng)。鑒于成本的因素，TFT-LCD各不可能完全代替STN-LCD原有的在移動(dòng)通訊和游戲機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用。TFT-LC明液晶材料隨著薄膜晶體管 TFT陣列驅(qū)動(dòng)液晶顯示（TFT LCW術(shù)的飛速發(fā)展，近年來(lái) TFT LCM僅占 據(jù)了便攜式筆

24、記本電腦等高檔顯示器市場(chǎng)，而且隨著制造工藝的完善和成本的降低，目前已向臺(tái)式顯示器發(fā)起挑戰(zhàn)。由于采用薄膜晶體管陣列直接驅(qū)動(dòng)液晶分子，消除了交叉失真效應(yīng)，因而顯示信息容量大；配合使用低粘度的液晶材料，響應(yīng)速度極大提高，能夠滿(mǎn)足視頻圖像 顯示的需要。因此，TFT LCDa之TN型、STN型液晶顯示有了質(zhì)的飛躍，成為21世紀(jì)最有發(fā)展前途的顯示技術(shù)之一。與TN、STN的材料相比，TFT對(duì)材料性能要求更高、更嚴(yán)格。要求混合液晶具有良好的光、熱、化學(xué)穩(wěn)定性，高的電荷保持率和高的電阻率。還要求混合液晶具有低粘度、高穩(wěn)定性、 適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)各相異T和閾值電壓。TFT LCD1液晶材料的特點(diǎn)：TFT LCW樣利用TN

25、型電光效應(yīng)原理，但是TFT LCD1液晶材料與傳統(tǒng)液晶材料有所不同。 除了要求具備良好的物化穩(wěn)定性、較寬的工作溫度范圍之外，TFT LCD1液晶材料還須具備以下特性：低粘度，20c時(shí)粘度應(yīng)小于35mPa s,以滿(mǎn)足快速響應(yīng)的需要；(2)高電壓保持率(V.H.R),這意味液晶材料必須具備較高的電阻率，一般要求至少大于1012Q cm;(3)較低的閾值電壓(Vth),以達(dá)到低電壓驅(qū)動(dòng)，降低功耗的目的；與TFT LCD1匹配的光學(xué)各向異性(An),以消除彩虹效應(yīng)，獲得較大的對(duì)比度和廣角視 野。 n值范圍應(yīng)在0.070.11之間。在TN、STN液晶顯示中廣泛使用端基為氟基的液晶材料，如含氧基的聯(lián)苯類(lèi)、

26、苯基環(huán)己 烷類(lèi)液晶，盡管其具有較高的 e以及良好的電光性能，但是研究表明，含端氟基的化合物易于引人離子性雜質(zhì)，電壓保持率低；其粘度與具有相同分子結(jié)構(gòu)的含氟液晶相比仍較高，這些不利因素限制了該類(lèi)化合物在TFT LCD的應(yīng)用。酯類(lèi)液晶具有合成方法簡(jiǎn)單、種類(lèi)繁多的特點(diǎn)，而且相變區(qū)間較寬，但其較高的粘度導(dǎo)致在 TFT LCDS己方中用量大為減少。因此，開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足以上要求的新型液晶化合物成為液晶化學(xué)研究工作的重點(diǎn)。目前，在液晶顯示材料中，TN-LCD已逐步邁入衰退期，市場(chǎng)需求逐漸萎縮，而且生產(chǎn)能力過(guò)剩，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈，己不具備投資價(jià)值。而STN-LCD各逐漸進(jìn)入成熟期，市場(chǎng)需求穩(wěn)步上升，生產(chǎn)技術(shù)完全成熟。而

27、TFT-LCDE全球范圍內(nèi)正進(jìn)入新一輪快速增長(zhǎng)期，市場(chǎng)需求急劇增長(zhǎng)，有望成為 21世紀(jì)最有發(fā)展前途的顯示材料之一。.高亮度發(fā)光二極管材料發(fā)光二極管(LED混采用電阻率較低的 P型和n型半導(dǎo)體材料，通過(guò)摻雜，達(dá)到較高寬度 的能隙，從而達(dá)到有效的光輻射通路，獲得可見(jiàn)光輻射的效果，供人類(lèi)應(yīng)用。但是在實(shí)際生 產(chǎn)過(guò)程中，絕大多數(shù)半導(dǎo)體材料所具有的是間接能隙，因此不適合做LED材料。而硅和錯(cuò)等典型的半導(dǎo)體材料雖然很容易制成二極管，但其發(fā)光效率極低，但只能發(fā)射紅外線(xiàn)。 在自然環(huán)境中，金剛石是唯一具有較寬能隙的材料，并能發(fā)射可見(jiàn)光，但這種材料制作難度大，而且價(jià)格過(guò)于昂貴，因此也不是理想的材料。人類(lèi)在不斷實(shí)踐、

28、改進(jìn)、探索過(guò)程中，找到AlGaAs 材料、AlGaInP材料、InGaN材料等一元素、三元素、四元素材料。同時(shí)不斷改進(jìn)襯底材料 和封裝材料，使得在從紅色到紫外的整個(gè)光譜范圍內(nèi)都可以找到合適的LED材料。發(fā)光二極管(LED)問(wèn)世于20世紀(jì)60年代，1964年m-V族發(fā)光材料 GaAsP開(kāi)發(fā)成功，出現(xiàn) 了紅色LED,峰值波長(zhǎng)約為650nm。雖然，驅(qū)動(dòng)電流為 20mA時(shí)，單個(gè)LED發(fā)出的光通量只 有千分之幾流明，相應(yīng)的發(fā)光效率只有0 .1 lm/W，但是全固體光源開(kāi)始被人們接受，主要用于指示燈領(lǐng)域。70年代，材料研究更加活躍，是 LED發(fā)展史上的第一個(gè)高潮。GaAsP/ GaAs的質(zhì)量有所提高，并且

29、利用汽相外延 (VPE和液態(tài)外延法(LPE制作外延材料，如 GaPZnO紅色LED和GaPN 綠色LED,不僅使光效提高到 1 lm/W ,而且發(fā)光顏色覆蓋了從黃綠色到紅外的光譜范圍 (565940nm),應(yīng)用也開(kāi)始進(jìn)入顯示領(lǐng)域。80年代之后，應(yīng)用層面逐漸展開(kāi)，封裝技術(shù)逐步提高，周邊支持條件也相對(duì)形成，促使LED技術(shù)得到突破。例如，用 LPE技術(shù)制作GaAlAs外延層，制作高亮度紅色 LED和紅外二 極管（ILED）,波長(zhǎng)分別為660、880和940nm。隨著金屬有機(jī)化學(xué)汽相外延法（MOVPE）的開(kāi)發(fā)，產(chǎn)生了 780nm半導(dǎo)體激光二極管；用新芯片材料AlInGaP制成的紅色、黃色 LED光效可

30、達(dá) 10lm/W ,若采用透明襯底， 光效可超過(guò)20lm/W。而1994年通過(guò)MOVPE研制的第三代半導(dǎo) 體材料GaN使藍(lán)、綠色LED光效達(dá)到10lm/W ,實(shí)現(xiàn)了 LED的全色化。發(fā)光二極管材料在 90年代有了突破性進(jìn)展。90年代初，Toshiba公司和Hewlett Packark公司開(kāi)發(fā)了 InGaAlP材料，該材料具有高發(fā)光功效，可覆蓋從黃綠光到紅光整個(gè)光譜范圍。90年代中期，Nichia公司和Toyoda Gosei公司研發(fā)出具有高發(fā)光功效的發(fā)藍(lán)和純綠光的 InGaN LEDs有史以來(lái)第一次生產(chǎn)出能滿(mǎn)足戶(hù)內(nèi)和戶(hù)外各種應(yīng)用的高亮度全色LED=通常，人們把光強(qiáng)為 1 cd作為一般LED和

31、高亮度LED的分界點(diǎn)。目前，制作高亮度LED的材料主要為 AlGaAs、AlGaInP和GaInN。AlGaAs適用于高亮度紅光和紅外 LED,用LPE制 造;與GaAs襯底晶格匹配的四元直接帶隙材料AlGaInP的發(fā)光二極管量子效率高，發(fā)光波長(zhǎng)范圍覆蓋了從紅光到黃綠光，因此高亮度紅、橙、黃光光源常常采用AlGaInP材料來(lái)生長(zhǎng)器件。高亮度發(fā)光管在交通指示燈、全彩色戶(hù)外顯示及自動(dòng)顯示等方面得到了廣泛的應(yīng)用。GaInN適用于高亮度深綠、藍(lán)、紫及紫外LED,用高溫MOVPE制造。自1995年以來(lái)，高亮度發(fā)光二極管 （LED）的市場(chǎng)每年以58.4%的平均增長(zhǎng)速率增長(zhǎng)，2000 年其銷(xiāo)售額已達(dá)12億美元。如此快的增長(zhǎng)速度是由于高亮度LED的性能在不斷提高，發(fā)光范圍擴(kuò)展到覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光譜區(qū)，使得新的應(yīng)用不斷擴(kuò)大的結(jié)果，這正是以前傳統(tǒng)低亮度比LED不能達(dá)到的效果。高亮度LED的性能通常是由制作它們所用的材料和組裝燈的性能而決定的，所使用的材料一般為AlGaAs InGaAlP和InGaN。特別在藍(lán)光InGaN LED中再摻入一種光材料，能獲得發(fā) 白光的LED。