新型電子產(chǎn)品對材料提出新要求

電子信息材料是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)最重要的基礎支撐之一。從電子信息材料的功能屬性和應用來分，電子信息材料可以分為微電子材料、光電材料與器件以及電子元器件三大類。電子信息產(chǎn)品和技術的不斷發(fā)展和升級換代，對以3C為核心應用的電子信息材料的發(fā)展也提出了更多更高的要求，本文簡述了目前世界電子信息材料發(fā)展最新特點和趨勢。 　　塑料化和柔性化使產(chǎn)品創(chuàng)? 　　有機電子材料(塑料電子)是近年來電子信息材料最重要的發(fā)展方向之一?977年，MacDiarmid等三位研究人員發(fā)現(xiàn)將反式聚乙炔簡單地暴露于鹵素蒸汽中之后，其導電率可得到驚人的提高，塑料電子的研究也因此揭開大幕。相比于傳統(tǒng)的硅基半導體材料，塑料電子材料可以實現(xiàn)更大面積的制造，具有更薄、更輕及柔性化的特征，并可以實現(xiàn)相對更簡單的制造工藝和更低的生產(chǎn)成本。有機半導體在照明、平面顯示、太陽能電池、晶體管、傳感器、印刷、電容、PCB制造、光刻、人工肌肉及微型電機等電子產(chǎn)品領域都有相當廣闊的應用前景。塑料電子材料也因此成為目前世界各國優(yōu)先支持的研發(fā)領域，并且獲得了相當多的研發(fā)成果。在眾多塑料電子材料的開發(fā)當中，已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的OLED平面顯示器是塑料電子材料的一個典型應用。這種顯示技術使用有機薄膜半導體材料發(fā)光，其一個神奇特點就是可以實現(xiàn)卷曲顯示。盡管有機TFT和塑料芯片目前還沒有實現(xiàn)商品化，但從IBM、飛利浦、英飛凌等大公司已經(jīng)研制出的原型產(chǎn)品來看，塑料半導體早晚將成為取代硅基芯片的新一代半導體材料。未來的塑料芯片將會大量地用于手機、計算機及電視機等電子產(chǎn)品當中? 　　由于塑料容易加工成薄膜并且具有良好的延展特性，因此塑料電子材料的出現(xiàn)，必然導致全柔性電子產(chǎn)品的出現(xiàn)，從而滿足現(xiàn)代電子產(chǎn)品輕薄、便攜及易于設計的需求。目前，在PCB、平面顯示、太陽能電池等領域，使用塑料作為柔性基板材料的技術已經(jīng)接近商品化，計算機等電子產(chǎn)品可以像報紙一樣卷折起來，放在口袋中已經(jīng)不是什么遙遠的夢想? 　　便攜產(chǎn)品帶動材料輕薄? 　　3C電子產(chǎn)品市場一直保持快速增長的一個很重要原因就是產(chǎn)品不斷朝更輕更薄的方向發(fā)展，筆記本、手機以及時下年輕人很流行的MP3播放器就是這類電子產(chǎn)品的代表。這種電子產(chǎn)品推動著相應的電子材料向輕量化、薄膜化和器件的片式化方向發(fā)展? 　　在輕量化方面，除了前面介紹的塑料電子材料可以滿足部分電子產(chǎn)品的輕薄化要求外，鎂合金、鈦合金和一些工程塑料合金等?C電子產(chǎn)品的殼中使用的比重逐漸升高? 　　在薄膜化及器件片式化方面，太陽能電池、鋰離子電池、電容、電阻及LED等電子元器件一直在朝這個方向發(fā)展?？梢再N在衣服上的太陽能電池、聚合物鋰離子電池、薄膜電容器和各類片式元器件等在電子產(chǎn)品的瘦身方面已經(jīng)起到越來越重要的作用? 　　綠色環(huán)保化是挑戰(zhàn) 　　電子產(chǎn)品市場的繁榮也帶來電子垃圾污染的問題。電子產(chǎn)品中鉛、六價鉻、鎘及汞等物質(zhì)會對人類造成危害，并對自然環(huán)境形成污染，因此，減少電子產(chǎn)品的污染已經(jīng)成為各國需要迫切解決的問題。而從源頭上遏制有害物質(zhì)的使用無疑是最佳的方法。歐美的ROHS指令已經(jīng)規(guī)定，自2006??日起，所有在歐盟市場上出售的電子電氣設備必須禁止使用鉛、水??、鎘、六價鉻等重金屬，以及聚溴二苯醚(PBDE)和聚溴聯(lián)?PBB)等阻燃劑。因此，開發(fā)諸如無汞無鎘電池、無鉛焊料等綠色環(huán)保電子材料已經(jīng)成為電子材料行業(yè)必須面對的挑戰(zhàn)? 　　納米化和量子化是材料革命 　　電子材料的納米化有兩個方向，一是指傳統(tǒng)的硅基半導體材料繼續(xù)朝納米級的半導體技術方向發(fā)展，例如，Intel耗資30億美元的45納米工藝先進半導體工廠已經(jīng)動工建設，將于2007年下半年開始投產(chǎn)。二是對傳統(tǒng)電子功能材料，如電子陶瓷、磁性材料及電池材料等通過納米加工或納米表面改型，從而使其性能更優(yōu)異，或產(chǎn)生新功能。例如，采用納米改性技術的鋰離子電池電極材料可以極大提高電池容量和產(chǎn)品的循環(huán)壽命? 　　具有低維量子結構的硅基半導體和化合物半導體材料是新一代微電子、光電子器件和電路的基礎，可能引發(fā)新的技術革命。世界各發(fā)達國家都給予高度重視。目前，低維量子結構已成為整個半導體科學技術及相關學科范圍中最活躍、投入最多、成果最豐、進展最快的領域之一? 　　光電材料符合光電子時代潮? 　　隨著信息產(chǎn)業(yè)逐漸從微電子時代進入光電子時代和光子時代，光電材料將成為光電產(chǎn)業(yè)的基礎支撐和電子信息材料的主力軍。目前主要的光電材料系統(tǒng)包括III-V族化合物半導體光電材料、有機半導體光電材料、無機晶體和石英玻璃等。它們廣泛用于光通信網(wǎng)絡、光電顯示、光照明、光電存儲、光電轉(zhuǎn)換及光電探測等領域。例如在光照明領域，以GaN和GaAs等化合物半導體材料技術為基礎的高亮和白光LED照明器件正在引發(fā)一場照明革命? 　　目前，我國電子信息材料的發(fā)展水平同發(fā)達國家有很大差距，尤其是在基礎硅半導體領域，而在光電功能材料、有機半導體材料方面的差距并不是很大。根據(jù)世界電子信息材料的發(fā)展趨勢和特征，筆者認為應該本著有所為有所不為的態(tài)度，在自己的優(yōu)勢領域加快發(fā)展?