精細化工生產(chǎn)技術

1、第十二章信息存儲材料學習目的與要求：信息材料是指與現(xiàn)代信息技術相關的，用于信息的收集、存儲、處理、傳遞和顯示的 材料。通過本章的學習，了解信息材料的特點和分類，了解信息材料的應用范圍，了解微電 子芯片技術材料，信息傳感材料，信息存儲材料和信息顯示材料的主要類別及典型品種的結 構，性質及制備方法。、概述信息材料是指與現(xiàn)代信息技術相關的，用于信息的收集、存儲、處理、傳遞 和顯示的材料。1、發(fā)展信息的傳播紙張的發(fā)明-印刷發(fā)明-19世紀開始的光、電、磁記錄方法和研究進 步：可保存性、可利用性、可在開發(fā)性等方面最新研究：相變光記錄材料2、分類具有信息存儲功能的器件主要是一些存儲器，鐵電存儲器-固定只讀存

2、儲器（ROM）、可編程只讀存儲器（PROM）、紫外 光改寫的只讀存儲器（UVEPROM）、電可改寫只讀存儲器（E2- PROM）、閃爍只讀存儲器（Flash ROM）、靜態(tài)隨機存儲器（SRAM） 和動態(tài)隨機存儲器（DRAM）等半導體存儲器；鐵電隨機存取存儲器（FRAM）和高容量動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM）等磁存儲器“磁帶、硬磁盤、軟磁盤等光盤存儲器-CD-A、VCD、CDROM、CD-R、CD-RW、相變光盤（PD）、 磁光盤（MO）、微型磁光盤（MD）、DVD、DVD-R、DVD-ROM、 DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW、藍光盤等此外還有光子選通光譜燒孔存儲器、全息存放器、近場

3、掃描光纖存儲器、 超分辨近場光學存儲器、基于掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡探針技術的納米存 儲器等。相應地，用來制作這些信息存儲器件的信息存儲材料主要有半導體存儲材 料、鐵電存儲材料、磁存儲材料、有機光存儲染料、磁光存儲材料、相變存儲材 料、光譜燒孔材料、光折變品體和光折變聚合物材料、分子存儲材料、納米存儲 材料等。二、信息存儲材料1、定義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。2、原理在一定強度的外場（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 質在狀態(tài)變化前后有很大差別。因此，通過測量存儲

4、材料狀態(tài)變化前后的這些物 理性質，數(shù)字存儲系統(tǒng)就能區(qū)別材料的這兩種狀態(tài)并用）”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。3、分類信息存儲材料的種類很多，主要包括半導體存儲器材料、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，不同場合應 選用不同的信息存儲材料。三、典型產(chǎn)品（一）、磁存儲（記錄）材料磁存儲材料又稱為磁記錄材料。特點：磁記錄過程是電子自旋的翻轉過程，同其他記錄方法比較，磁記錄的 輸入和輸出的速

5、度快，存貯的信息可長期保留，又可多次重錄使用， 一步記錄、可及時檢驗所錄信息，也適用于全息法記錄信息，記錄成 本低，維護簡單，宜于大批量生產(chǎn)和應用。應用：磁記錄已廣泛應用于聲音、圖像、計算機用數(shù)字信息，測量用模擬數(shù) 據(jù)的存儲等領域。分類：磁記錄產(chǎn)品是借磁性介質貯存信息，磁性介質主要有金屬薄膜和涂布 型磁粉兩大類，主要介紹涂布型磁記錄用磁粉材料。磁記錄用磁粉包括針狀的Y - Fe203，C。-淫職,如。2，*丑3。4, Fe3O4和金屬磁粉，立方狀的Fe 0，以及六角片狀的鋇鐵氧體BaO - 6Fe 0，鍶鐵氧體 3 42 3，。妣。?。和Co-Ti鋇鐵氧體等。目前，世界上每年所需的近二百億盒錄

6、音帶， 一百多億盒錄像帶，近四百億片軟磁盤及幾億片硬盤中的90%以上都是采用磁粉 涂布型介質。近幾年，磁記錄介質的研究主要集中在高密度數(shù)字記錄材料的開發(fā)和低成本 的磁性材料生產(chǎn)工藝和涂布方法。1 .針狀四氧化三鐵磁粉針狀四氧化三鐵磁粉其結構為：Fe3O4；立方晶體結構；亞鐵磁性。相對分子 質量231.53。性狀：黑色粉末，溶于熱鹽酸，不溶于水和有機溶劑。密度 d=5197kg/m3o生產(chǎn)方法 二價鐵鹽溶液中加入NaOH溶液，空氣氧化生成針狀鐵黃FeOOH, 鐵黃過濾，水洗后干燥。干燥的鐵黃在270300C熱處理脫水后于550C焙燒約 30min,制備得到中間產(chǎn)物針狀鐵紅a -Feq，針狀鐵紅通

7、過還原方法得到產(chǎn)物針 狀Fe3O4磁粉。在氮氣保護下降溫到80100C后，用空氣氧化23h，以提高四 氧化三鐵磁粉的抗氧化穩(wěn)定性。2FeOOH (s)f a -Fe2O3 (s) +H2O (g)a -FeO (s) +H (g)fFeO (s) +H O (g) 2 323 42用途錄音磁帶，磁性黑水字符識別系統(tǒng)。2.入-三氧化二鐵磁粉入-三氧化二鐵磁粉其結構為：入-Fe2O3立方晶體結構a =0.833nm,c/a =3;亞鐵磁性。相對分子質量159.6882。性狀：棕色粉末。溶于熱鹽酸。不溶于水 和有機溶劑。用途 錄音磁帶，數(shù)據(jù)磁帶。3 .包鉆-入三氧化二鐵磁粉包鉆-入三氧化二鐵磁粉其結

8、構：(CoFe2Ox-入-Fe2O3,0 x 1；立方晶體 結構；亞鐵磁性。性狀：棕色或褐色粉末。溶于熱鹽酸。不溶于水和有機溶劑。用途 錄音磁帶，錄像磁帶，數(shù)據(jù)磁帶，軟磁盤。(二)垂直磁記錄用磁粉垂直磁記錄的基本特點是退磁場Hd隨著記錄波長變小而減小，因此在高密度記錄時不需要薄的介質，可以大大提高信噪比。鋇鐵氧體磁粉鋇鐵氧體磁粉其結構：BaO6Fe2O3；六角品系；亞鐵磁性。性狀：褐色粉末。溶于熱鹽酸。不溶于水和有機溶劑。用途磁卡，磁票。鍶鐵氧體磁粉鍶鐵氧體磁粉其結構：SrO.6Fe2O3;六角品系；亞鐵磁性。性狀：居里溫度 462 ；密度 5150kg/m3。用途磁卡，磁票。二、光存儲材料光

9、盤存儲技術是從20世紀70年代初期開始發(fā)展起來的一種新型信息存儲技 術。1972年荷蘭飛利浦公司率先提出了一種利用激光束讀取信息的新型存儲媒 體，稱為激光反射式視盤（LD）。1982年，隨著數(shù)據(jù)壓縮技術水平的提高，荷蘭 飛利浦公司和日本索尼聯(lián)合推出了又一種稱為縮微光盤（CD ）的數(shù)字化新型光盤， 從而開創(chuàng)了激光數(shù)字光盤的新紀元。按照讀、寫、擦等功能分類，可分為只讀式 光盤、一次寫入光盤（CD-R ）和可擦重寫光盤等三大類。（一）無機光盤存儲材料只讀式光盤材料只讀式光盤CD的膜層結構相對較簡單，一般由聚碳酸酯樹脂盤基、Al反射 膜構成?？刹林貙懝獗P存儲材料可擦寫光盤存儲材料按照光盤讀、寫、擦原理

10、的不同，主要分為磁光材料和 相變材料兩種。MO和MD等磁光盤采用磁光存儲材料；相變光盤PCD、PD、CD-RW、 DVD-RAM、DVD-RW和DVD+RW等光盤都采用相變材料。（1）磁光材料經(jīng)過多年的研究開發(fā)，用于磁光盤的磁光存儲材料已有很 大發(fā)展，大致可分為稀土-過渡金屬（RE-TM）非晶態(tài)合金薄膜、石榴石氧化物薄 膜，Pt-Co成分調制膜和Pt-Co合金薄膜、Mn基大磁光效應材料等。（2）相變材料1971年，Ovshinsky等人報道了用毫微秒脈沖激光輻照下Te基合金使其產(chǎn)生品相一非晶相互變的研究工作。指出了這種材料的基于反射率躍變的光開關效應用于可擦重寫光存儲的可能性。此后，許多科學工

11、作者都 致力于這方面的研究，涌現(xiàn)了一大批具有可逆光存儲性能的相變新材料。這些材 料大多由元素周期表中III-W族的一些半導體元素構成，主要成分為Te基、Se基和InSb基合金三大類。（二）有機光盤存儲材料優(yōu)點：與無機光存儲材料相比，有機光存儲材料的優(yōu)點是靈敏度高，易于制 備和價格低廉。因此，20多年來，對有機光存儲材料的研究也引起了光盤領域研究人員的廣泛興趣。各國研究人員已研究過的有機光存儲材料，從種類和數(shù) 量上來說，并不比無機光存儲材料少。缺點：但由于有機光存儲材料普遍存在的光、熱穩(wěn)定性差，易于老化，用于 可逆存儲時需雙光束光源，擦除速度慢等迄今為止僅有少數(shù)有機金屬絡合物在一次寫入光盤如CD-R和DVD-R中得到實際使用?？射浭郊す夤獗P（CD-R）是在一定強度激光的照射下，記錄層發(fā)生不可逆的物理或化學變化，從而改變光的反射強度來進行信息記錄。用作CD-R記