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电子信息材料


999化工商城 / 2020-11-09

   20世纪中叶以后发展起来的信息技术,在60年间的迅速发展,已经成为影响国计民生最大的高新技术,成为科发展的先导。

  电子信息技术是以微电子技术为基础的计算机技术与通信技术的综合,它涉及信息的产生、收集、交换、存储输、显示、识别、提取、控制、加工和利用等方面。这些技术以发展的基础核心物质,需要化学家的研制。下面以单晶和液晶为例说明。
电子信息材料
单晶硅
  单晶硅是计算机技术的基础物质,它决定着集成电路的生产水平,是信息产业技术的核心材料硅在地壳中的含量极为丰富,仅次于氧,居所有元素的位。硅的一般存在形式是硅石和硅酸盐,它构成岩石、沙和泥土的主要成分。自然界中硅很少以单质的硅形态存在化学家将自然界中大量存在的石英,即二氧化硅(SiO2又称硅石),选出较纯净的晶态矿石或沙子,用高纯焦炭通过下面的化学反应,制得纯度为95%以上的单质硅(九料化工https://www.999gou.cn/)。
                 1600℃-1800℃
 SiO2+2C--------------------→Si+2CO↑
为了提纯这种单质硅,先将它和氯化氢(HCD)反应,成为气相化合物SiHCI3:
               250℃-300℃
 Si+3HCI---------------→SIHCI3+H2
  将 SIHCI3和杂质分离,使它成为纯度很高的 SIHCI3。再按这个反应的逆反应,用高纯氢气还原,得到纯度为6个9(即99.9999%)以上的高纯准。硅的熔点是1420℃。
  将上述所得的高纯硅在纯净的高真空或高纯气体条件下,在高纯度石英坩锅中熔融,再按提拉法让晶体从融熔体中逐渐长大成大块单晶硅。因它的外形呈圆柱形,称为圆柱形硅柱。图5.4.1示出直径达300mm长度约1400mm的硅柱.
  将硅柱切成薄片,厚度一般为0.3mm,称为空白圆晶。在这硅片基础上,一般经过氧化、光刻、扩散等程序制成集成电路.
  首先是氧化工艺,即在硅片表面氧化出一薄层二氧化硅,作为绝缘层和阻挡层;其次用类似照相技术的光刻工艺,按特定设计要求刻出没有二氧化硅的“窗口”;第三,利用扩散法或离子注入法进行掺杂,由于二氧化硅薄层的存在,杂质只能从窗口掺入;第四,为了在芯片上制造出各种元件,要反复利用上述方法,掺进不同杂质,做出不同性质的元件和导线。现在利用0.3am的线宽工艺可在1X2cm2芯片上集成出1.4亿个元件。目前线宽逐渐变窄,从90nm在线生产到45nm工艺研究成功。另外,单晶硅圆片的直径越大,在个圆片上集成所得元件越多,所得的电脑硬件处理器的性能大为提高,成本也大为降低。
  要使电脑的功能提高,单晶硅的生产是重要关键,各国化学家们都在不断地研究超纯硅的制造,以及直径达400-500mm圆柱形硅柱的制造。
液晶
  在电子信息技术中,显示出人们可以观察到信息内容的技术是极为重要的一个环节。家中的液晶电视机,就是将电视台播出世界各地的风光和发生的大事,在电视机的液晶屏幕上显现出来.
  液晶是介于液体和晶体之间在一定温度区间存在的一种物质状态。液晶的性质是由它的分子几何形状决定的已在应用的各种液晶材料都是由化学家合成的有机化合物,它的分子形状大体呈长棒形或圆盘形,长棒形液晶开发应用较多。呈现液晶性质的液晶分子,其排列的结构特点不同,可分为向列相、胆甾相和近晶相三种类型。它们都有一定的取向性,但没有品体中分子按周期性排列的特点,它们不是晶体,而是具有择优取向的液体。例如近晶相液晶中分子的排列像火柴盒中的火柴,站立着相拥在一起排成层状。
  液晶中分子排列的各向异性,使得液晶相的宏观性质也出现各向异性,即不同的方向性质不同。例如在同一种液晶中测定折射率、介电常数、磁化率、反射率等物理性质的大小数值并不相同。电子工业和信息工业的技术工程师们,利用改变液晶分子排列所需的驱动力极低这一特性,制作成液晶显示面板显示出传输的信息。小的电子产品如液晶显示全电子数字石英手表,它具有走时准确、造价低、功耗小和功能多样的特点;液晶显示通话人图像的手机电话,大大地拉近了通话人之间的距离。中等大小的产品如液晶彩色电视机,已进人千家万户。大型的屏幕显示如北京天安门广场中长达五六十米、宽约3米的显示屏供万千观众欣赏电子信息技术不断在发展,对具有液晶性质的化合物的要求也越来越高。化学是什么?化学是研究各种工业技术发展所需的优质材料的科学。
 

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