新型光电子材料ppt课件.ppt

光电信息功能资料研讨进展光电信息功能资料研讨进展 赵昶赵昶〔北京石油化工学院〕〔北京石油化工学院〕 提纲提纲一、光电信息功能资料－现代信息社会的支柱一、光电信息功能资料－现代信息社会的支柱二、光电信息功能资料研讨进展二、光电信息功能资料研讨进展 2.1 2.1 硅微电子技术开展趋势硅微电子技术开展趋势 2.2 2.2 硅基异质构造资料与光电器件硅基异质构造资料与光电器件 2.3 2.3 激光器资料与器件激光器资料与器件 2.4 2.4 宽带隙半导体资料和器件宽带隙半导体资料和器件 2.5 2.5 纳米纳米( (低维低维) )半导体资料与量子器件半导体资料与量子器件 2.6 2.6 其他光电信息功能资料与器件其他光电信息功能资料与器件三、开展趋势三、开展趋势 一、引言：一、引言：2121世纪是高度信息化的社会世纪是高度信息化的社会  超大容量信息传输、超快实时信超大容量信息传输、超快实时信息处置和超高密度信息存储是息处置和超高密度信息存储是2121世世纪信息社会追求的目的，开展信息纪信息社会追求的目的，开展信息功能资料是根底。

功能资料是根底  主要引见近年来光电信息功能资主要引见近年来光电信息功能资料，特别是半导体微电子、光电子料，特别是半导体微电子、光电子资料资料, ,半导体纳米构造和量子器件半导体纳米构造和量子器件等的研讨进展等的研讨进展 2.1 2.1 硅微电子技术开展趋势硅微电子技术开展趋势 硅〔硅〔SiSi〕资料作为当前微电子技术的〕资料作为当前微电子技术的根底，估计到本世纪中叶都不会改动根底，估计到本世纪中叶都不会改动 从提高硅集成电路〔从提高硅集成电路〔ICsICs〕性能价钱比〕性能价钱比来看，增大直拉硅单晶的直径，仍是今后来看，增大直拉硅单晶的直径，仍是今后硅单晶开展的大趋势硅硅单晶开展的大趋势硅ICsICs工艺由工艺由8 8英寸英寸向向1212英寸的过渡将在近年内完成估计英寸的过渡将在近年内完成估计20212021年前后，年前后，1818英寸的硅片将投入消费英寸的硅片将投入消费 从进一步减少器件的特征尺寸，提高从进一步减少器件的特征尺寸，提高硅硅ICsICs的速度和集成度看，研制适宜于硅的速度和集成度看，研制适宜于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的超高纯、大深亚微米乃至纳米工艺所需的超高纯、大直径和无缺陷硅外延片会成为硅资料开展直径和无缺陷硅外延片会成为硅资料开展的主流。

的主流二、光电信息功能资料研讨新进展二、光电信息功能资料研讨新进展 到到2021年，年，Si基基CMOS器件特征尺寸小到器件特征尺寸小到30nm,硅晶片直硅晶片直径将达径将达450mm，我国与先进国家差距约，我国与先进国家差距约8年！年！20012001年国际半导体技术开展道路图年国际半导体技术开展道路图关键资料和器件子专题关键资料和器件子专题2021450mm300mm200mm150mmSi 晶片晶片CMOS硅单晶硅单晶   根据国际半导体工业协会预测，根据国际半导体工业协会预测，2021年大多数知的硅年大多数知的硅CMOS技术将技术将接近或到达它的〞极限〞接近或到达它的〞极限〞,这时硅这时硅ICs技术的特征线宽将到达技术的特征线宽将到达20纳米纳米左右左右, 摩尔定律将遭到挑战摩尔定律将遭到挑战   为此，人们在积极探求基于全新为此，人们在积极探求基于全新原理的量子计算、分子计算和原理的量子计算、分子计算和DNA生物计算等同时，更寄希望于开展生物计算等同时，更寄希望于开展新资料和新技术，以求进一步提高新资料和新技术，以求进一步提高硅基集成芯片的运算速度和功能硅基集成芯片的运算速度和功能。

2.1 2.1 硅微电子技术开展趋势硅微电子技术开展趋势  其中其中,寻觅高寻觅高K资料资料, 低低K互连资互连资料和料和Cu引线引线,以及系统集成芯片以及系统集成芯片(SOC)技术技术; 采用绝缘体上半导体采用绝缘体上半导体〔〔SOI〕资料和〕资料和GeSi/Si等应变硅等应变硅技术等技术等, 是目前硅基是目前硅基ICs开展的另开展的另一个重要方向一个重要方向   为满足人类不断增长的对更大为满足人类不断增长的对更大信息量的需求，近年来在硅基光信息量的需求，近年来在硅基光电集成和光电混合集成研讨方面电集成和光电混合集成研讨方面获得了重要进展获得了重要进展2.1 2.1 硅微电子技术开展趋势硅微电子技术开展趋势 2.2 2.2 硅基高效发光研讨获得突破进展硅基高效发光研讨获得突破进展   硅基光电集成不断是人们追求的目硅基光电集成不断是人们追求的目的，其中如何提高硅基资料发光效率是的，其中如何提高硅基资料发光效率是关键经过长期努力，关键经过长期努力，20032003年在硅基异年在硅基异质结电注入高效发光和电泵激射方面的质结电注入高效发光和电泵激射方面的研讨获得了突破性进展，这使人们看到研讨获得了突破性进展，这使人们看到了硅基光电集成的曙光。

了硅基光电集成的曙光   另外，随着在大尺寸硅衬底上高质另外，随着在大尺寸硅衬底上高质量量GaAsGaAs外延薄膜的生长胜利，向硅基光外延薄膜的生长胜利，向硅基光电混合集成方向也迈出了重要的一步！电混合集成方向也迈出了重要的一步！2.2 硅基高效发光研讨获得突破进展硅基高效发光研讨获得突破进展   20012001年年英英国国NyNy等等运运用用一一种种所所谓““位位错工工程程〞〞的的方方法法，，使使硅硅基基光光发射射二二极极管管〔〔LEDLED〕〕室室温温量量子子效效率率提提高高到到0.1%0.1%注注入入到到硅硅中中的的硼硼离离子子既既是是P P型型掺杂剂，，又又可可与与N N型型硅硅构构成成PNPN结，，同同时又又在在硅硅中中引引入入位位错环；；位位错环构构成成的的局局域域场调制制硅硅的的能能带构构造造，，使使荷荷电载流流子子空空间受受限限，，从从而而使使硅硅发光光二二极极管管器器件件的的量量子子效效率率得得到到了提高   五五个个月月后后，，GreenGreen等等采采用用类似似于于高高效效硅硅太太阳阳能能电池池的的倒倒金金字字塔塔构构造造，，利利用用光光发射射和和光光吸吸收收互互易易的的原原理理, ,又又将将硅硅基基LEDLED的近室温功率的近室温功率转换效率提高到效率提高到1%1%。

   2002 2002年年STMSTM电子公司的科学家将稀土离子，电子公司的科学家将稀土离子，如铒、铈等，注入到富硅的二氧化硅中〔其如铒、铈等，注入到富硅的二氧化硅中〔其中包含有直径为中包含有直径为1-2nm1-2nm的硅纳米晶〕，由于量的硅纳米晶〕，由于量子受限效应，具有宽带隙的纳米硅抑制了非子受限效应，具有宽带隙的纳米硅抑制了非辐射复合过程发生，大大提高了量子效率辐射复合过程发生，大大提高了量子效率发明了外量子效率高达发明了外量子效率高达10%10%的硅基发光管的世的硅基发光管的世界纪录！界纪录！   发光管的发光波长依赖于稀土掺杂剂的选发光管的发光波长依赖于稀土掺杂剂的选择，如掺铒择，如掺铒(Er)(Er)发发1.541.54微米光〔规范光通讯微米光〔规范光通讯波长〕，掺铽〔波长〕，掺铽〔TbTb〕发绿光，掺铈〔〕发绿光，掺铈〔CeCe〕发〕发蓝光2.2 硅基高效发光研讨获得突破进展硅基高效发光研讨获得突破进展2.2 硅基高效发光研讨获得突破进展硅基高效发光研讨获得突破进展 哈佛大学的哈佛大学的Xiangfen DuanXiangfen Duan等研制胜利硅基等研制胜利硅基N-N-CdS/P-SiCdS/P-Si纳米线电驱动激光器纳米线电驱动激光器. N-CdS NW . N-CdS NW 被平放在被平放在P-P-SiSi导电衬底上导电衬底上, ,构成构成N-CdS/P-SiN-CdS/P-Si异质结，空穴沿着整个异质结，空穴沿着整个NWNW的长度注入，电子从的长度注入，电子从Ti/AuTi/Au电极注入。

电极注入2.2 硅基高效发光研讨获得突破进展硅基高效发光研讨获得突破进展 2001 2001年年MotoloraMotolora实验室利用在实验室利用在SiSi和和GaAsGaAs之间参与之间参与钛酸锶柔性层，在钛酸锶柔性层，在8 8、、1212英寸英寸SiSi衬底上淀积胜利高质衬底上淀积胜利高质量的量的GaAsGaAs，引起人们关注右以下图是利用这种技，引起人们关注右以下图是利用这种技术在术在GaAs/SiGaAs/Si基片上制造的光电器件集成样品基片上制造的光电器件集成样品  2002年日本的年日本的Egawa等采用等采用AlN/AlGaN 缓冲层和缓冲层和AlN/GaN多层构造，多层构造，在在2英寸的硅衬底上，生长出高结晶质量英寸的硅衬底上，生长出高结晶质量的、无龟裂的的、无龟裂的InGaN基发光管蓝光发基发光管蓝光发光管在光管在20毫安时的任务电压为毫安时的任务电压为4.1V，串，串联电阻联电阻30欧姆，输出功率为蓝宝石衬底欧姆，输出功率为蓝宝石衬底的一半从总体来看，其特性可与蓝宝的一半从总体来看，其特性可与蓝宝石衬底的结果相比石衬底的结果相比  硅基高效发光是硅基光电子集成的根硅基高效发光是硅基光电子集成的根底，不断是人们长期追求的目的，硅基底，不断是人们长期追求的目的，硅基高效发光器件的研制胜利，为硅基光电高效发光器件的研制胜利，为硅基光电子集成和密集波分复用光纤通讯运用提子集成和密集波分复用光纤通讯运用提供了技术根底，具有深远的影响。

供了技术根底，具有深远的影响2.2 硅基高效发光研讨获得突破进展硅基高效发光研讨获得突破进展 2.3 2.3 量子级联激光资料与器件研讨获得进展量子级联激光资料与器件研讨获得进展 量子级联激光器是单极性器件，原那么上不受能量子级联激光器是单极性器件，原那么上不受能带构造所限，是理想的中、远红外光源，在自在空带构造所限，是理想的中、远红外光源，在自在空间通讯、红外对抗、遥控化学传感、高速调制器和间通讯、红外对抗、遥控化学传感、高速调制器和无线光学衔接等方面有着重要运用前景无线光学衔接等方面有着重要运用前景   在过去的在过去的8 8年多的时间里，量子级联激光年多的时间里，量子级联激光器在大功率〔数瓦〕、高温〔室温以上〕和器在大功率〔数瓦〕、高温〔室温以上〕和单膜任务等研讨方面获得了显着的进展单膜任务等研讨方面获得了显着的进展   2001 2001年瑞士年瑞士NeuchatelNeuchatel大学的科学家采用大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区构造使波长为双声子共振和三量子阱有源区构造使波长为9.1 9.1 微米的量子级联激光器的任务温度高达微米的量子级联激光器的任务温度高达312K312K，单模延续输出功率，单模延续输出功率3mW3mW。

量子级联激光量子级联激光器的任务波长已覆盖近红外到近远红外波段器的任务波长已覆盖近红外到近远红外波段〔〔3-70 3-70 微米〕2.3 2.3 量子级联激光资料与器件研讨获得进展量子级联激光资料与器件研讨获得进展   第三代〔高温、宽带隙〕半导体材和器件，第三代〔高温、宽带隙〕半导体材和器件，主要指的是主要指的是IIIIII族氮化物，碳化硅〔族氮化物，碳化硅〔SiCSiC〕，〕，氧化锌〔氧化锌〔ZnOZnO〕和金刚石等，它们不仅是研制〕和金刚石等，它们不仅是研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件、电路的理想资料，而且器件、电路的理想资料，而且IIIIII族氮化物和族氮化物和ZnOZnO等还是优良的短波长光电子资料等还是优良的短波长光电子资料   在通讯、汽车、航空、航天、石油开采、在通讯、汽车、航空、航天、石油开采、全色大屏幕显示、全固态白光照明、超高密全色大屏幕显示、全固态白光照明、超高密度光存储读写光源和海底光通讯以及国防等度光存储读写光源和海底光通讯以及国防等方面有着广泛的运用前景，是目前国际高技方面有着广泛的运用前景，是目前国际高技术研发的重点领域。

术研发的重点领域 2.4 2.4 宽带隙半导体资料与器件宽带隙半导体资料与器件   半半导导体体固固态态光光源源的的广广泛泛运运用用，，将将触触发发照照明明光光源源的的革革命命！！目目前前GaNGaN基基高高功功率率LEDLED的的流流明明效效率率为为50lm/50lm/瓦瓦〔〔小小芯芯片片为为70lm/70lm/瓦瓦〕〕的的GaNGaN基基白白光光LEDLED已已研研制制胜胜利利；；但但体体积积仅仅为为白白炽炽灯灯的的 1% 1% 和和功功耗耗的的1/31/3   GaNGaN基基高高温温、、高高功功率率、、高高频频电电子子器器件件研研制制获获得得重重要要进进展展20032003年年美美国国CREECREE公公司司研研制制出出的的GaN GaN HEMTHEMT的的功功率率密密度度已已到到达达32 32 W/mmW/mm；；FujitsuFujitsu研研制制出出的的GaN GaN HEMT HEMT 放放大大器器输输出出功功率率达达174W174W，，电电压压63V63V 2.4 2.4 宽带隙半导体资料与器件宽带隙半导体资料与器件 II-VI II-VI族宽带隙半导体资料与器件族宽带隙半导体资料与器件  (Zn,Mg,Cd)X(S,Se,Te)1-X (Zn,Mg,Cd)X(S,Se,Te)1-X宽带隙资宽带隙资料研讨的进展不大。

料研讨的进展不大  ZnO ZnO基宽禁带半导体资料以其很高的基宽禁带半导体资料以其很高的激子激活能〔激子激活能〔60mev60mev〕及其在蓝紫光电〕及其在蓝紫光电子器件方面的运用前景遭到关注子器件方面的运用前景遭到关注ZnO ZnO 纳米线在光泵下产生受激发射的实验结纳米线在光泵下产生受激发射的实验结果，引起了广泛的兴趣，已成为目前研果，引起了广泛的兴趣，已成为目前研讨热点之一讨热点之一  氧化物半导体资料的研讨，有能够开氧化物半导体资料的研讨，有能够开辟研制短波长发光资料的新途径辟研制短波长发光资料的新途径2.4 2.4 宽带隙半导体资料与器件宽带隙半导体资料与器件  目前，除目前，除SiC单晶衬底资料，单晶衬底资料，GaN基基〔蓝宝石衬底〕蓝光〔蓝宝石衬底〕蓝光LED资料和器件已资料和器件已有商品出卖外，大多数高温半导体资料有商品出卖外，大多数高温半导体资料仍处在实验室研发阶段，不少影响这类仍处在实验室研发阶段，不少影响这类资料开展的关键问题如：资料开展的关键问题如：  高质量高质量GaN单晶衬底和单晶衬底和ZnO单晶及薄单晶及薄膜制备，单晶金刚石薄膜生长与膜制备，单晶金刚石薄膜生长与N型掺型掺杂等仍是制约这些资料走向适用化的关杂等仍是制约这些资料走向适用化的关键问题，国内外虽已做了大量的研讨，键问题，国内外虽已做了大量的研讨，至今仍未获得艰苦突破。

至今仍未获得艰苦突破2.4 2.4 宽带隙半导体资料与器件宽带隙半导体资料与器件 III III族氮化物窄禁带化合物主要是指族氮化物窄禁带化合物主要是指 GaAs1-xNx GaAs1-xNx和和 Ga1-yInyAs1-xNxGa1-yInyAs1-xNx等，具有大的带隙弯曲，直接带隙可等，具有大的带隙弯曲，直接带隙可达近红外波段；因在光通讯和提高太阳电池转换效率达近红外波段；因在光通讯和提高太阳电池转换效率等方面有重要的运用前景，而遭到广泛的注重等方面有重要的运用前景，而遭到广泛的注重  采用采用InGaNAs/GaNAsInGaNAs/GaNAs量子阱作激光器的有源区，可将量子阱作激光器的有源区，可将任务波长移至任务波长移至1.3mm1.3mm光通讯的波段光通讯的波段  采用高采用高InIn组分的组分的InGaNAsInGaNAs在在GaAsGaAs上构成量子点，其上构成量子点，其PLPL发光波长可长达发光波长可长达1.6mm1.6mmFischerFischer等人还报道了等人还报道了1.5mm1.5mm室温任务的室温任务的InGaNAs/GaAsInGaNAs/GaAs边沿发射激光器。

边沿发射激光器  窄带隙窄带隙IIIIII族氮化物的另一个重要的运用是用来制造族氮化物的另一个重要的运用是用来制造长波长垂直腔面发射激光器，并获得了重要进展长波长垂直腔面发射激光器，并获得了重要进展2.4 2.4 宽带隙半导体资料与器件宽带隙半导体资料与器件2.5 2.5 纳米〔低维〕半导体资料与量子器件纳米〔低维〕半导体资料与量子器件  纳米〔低维〕半导体资料，通常是指纳米〔低维〕半导体资料，通常是指除体资料之外的二维超晶格、量子阱资除体资料之外的二维超晶格、量子阱资料，一维量子线和零维量子点资料，是料，一维量子线和零维量子点资料，是自然界不存在的人工设计、制造的新型自然界不存在的人工设计、制造的新型半导体资料半导体资料MBE、、MOCVD技术和技术和微细加工技术的开展与运用，为实现纳微细加工技术的开展与运用，为实现纳米半导体资料生长、制备和量子器件的米半导体资料生长、制备和量子器件的研制发明了条件研制发明了条件   目前，以目前，以GaAs、、InP为代表的晶格匹为代表的晶格匹配或应变补偿的超晶格、量子阱资料体配或应变补偿的超晶格、量子阱资料体系已开展得相当成熟，并胜利地用于制系已开展得相当成熟，并胜利地用于制造微电子和光电子器件与电路。

目前开造微电子和光电子器件与电路目前开展的方向是研制光电集成芯片资料和器展的方向是研制光电集成芯片资料和器件，以满足新一代光纤通讯和智能光网件，以满足新一代光纤通讯和智能光网络开展的需求络开展的需求   以量子点构造为有源区的量子点激光器、长以量子点构造为有源区的量子点激光器、长波长垂直腔外表发射激光器和量子点光放大器波长垂直腔外表发射激光器和量子点光放大器等的研制获得了长足提高等的研制获得了长足提高  继继2000年大功率年大功率In(Ga)As/GaAs量子点激光器量子点激光器的单管室温延续输出功率高达的单管室温延续输出功率高达3.6-4W后，后，2002年在大功率亚单层量子点激光器研制方面又获年在大功率亚单层量子点激光器研制方面又获得重要进展，单管室温延续输出功率高达得重要进展，单管室温延续输出功率高达6W，特征温度，特征温度150K；器件总转换效率高于；器件总转换效率高于50%  美国量子点器件公司声称，美国量子点器件公司声称，10年后量子点器年后量子点器件有望替代现有的量子阱器件，市场潜力宏大件有望替代现有的量子阱器件，市场潜力宏大 2.5 2.5 纳米半导体资料与量子器件纳米半导体资料与量子器件 基于量子点的单光子光源和它特有的长消相关时基于量子点的单光子光源和它特有的长消相关时间，有望在量子计算、量子密码通讯方面获得运用。

间，有望在量子计算、量子密码通讯方面获得运用 普渡大学的研讨人员，运用线宽为普渡大学的研讨人员，运用线宽为50 nm 50 nm 的的EBEB光刻技术使两个量光刻技术使两个量子点衔接起来，每个子点衔接起来，每个QD QD 的直径为的直径为180nm,180nm,可包容可包容20-4020-40个电子经过个电子经过控制每个控制每个QDQD中电子的数目和探测相关电子的自旋，可作为量子计算中电子的数目和探测相关电子的自旋，可作为量子计算机的基元机的基元2.5 2.5 纳米半导体资料与量子器件纳米半导体资料与量子器件  高高度度有有序序的的半半导导体体量量子子线线的的制制备备难难度度较较大大，，过过去去的的二二年年里里，，量量子子线线的的生生长长制制备备和和性性质质研研讨讨获获得得了了长长足足的的提提高高半半导导体体量量子子线线可可用用应应变变自自组组装装方方法法，，VLSVLS方方法法，，在在图图形形化化衬衬底底上上和和经经过过精精细加工的方法等获得细加工的方法等获得  半半导导体体纳纳米米线线、、带带是是一一个个理理想想的的资资料料体体系系，，可可以以用用来来研研讨讨载载流流子子维维度度受受限限的的输输运运景景象象和和基基于于它它的的功功能能器器件件制制造。

造半导体量子线资料和器件半导体量子线资料和器件2.5 2.5 纳米半导体资料与量子器件纳米半导体资料与量子器件10nm〔〔110110〕〕〔〔1-10〕〕2.5 2.5 纳米半导体资料与量子器件纳米半导体资料与量子器件 中科院半导体资料科学重点实验室研制的中科院半导体资料科学重点实验室研制的InP基基InAs/InAlAs量子线超晶格量子线超晶格TEM(110)截截面像〔以下图上〕，面像〔以下图上〕，(1-10)截面像〔以下图左截面像〔以下图左〕〕,室温偏振光致发光图〔以下图右〕室温偏振光致发光图〔以下图右〕  乔乔治治亚亚理理工工大大学学王王中中林林教教授授指指点点的的小小组组，，基基于于无无催催化化剂剂、、控控制制生生长长条条件件的的氧氧化化物物粉粉末末的的热热蒸蒸发发技技术术，，胜胜利利地地合合成成了了诸诸如如ZnOZnO、、SnO2SnO2、、In2O3In2O3和和Ga2O3Ga2O3等等一一系系列列半半导导体体氧氧化化物物纳纳米米带带这这些些原原生生的的纳纳米米带带呈呈现现出出高高纯纯、、构构造造均均匀匀和和单单晶晶体体，，几几乎乎无无缺缺陷陷和和位位错错；；纳纳米米线线呈呈矩矩形形截截面面，，典典型型的的宽宽度度为为20-20-300nm300nm，，宽宽厚厚比比为为5-105-10，，长长度度可可达达数数毫毫米。

米  香香港港城城市市大大学学李李述述汤汤教教授授和和瑞瑞典典隆隆德德大大学学固固体体物物理理系系纳纳米米中中心心的的Lars Lars Samuelson Samuelson 教教授授指指点点的的小小组组，，分分别别在在SiO2/SiSiO2/Si和和InAs/InPInAs/InP量量子子线线超超晶晶格格构构造造的生长制备方面也获得了重要进展的生长制备方面也获得了重要进展 半导体氧化物纳米线〔带〕研讨获得进展半导体氧化物纳米线〔带〕研讨获得进展2.5 2.5 纳米半导体资料与量子器件纳米半导体资料与量子器件多种纳米线、纳米带资料例举〔一〕多种纳米线、纳米带资料例举〔一〕2.5 2.5 纳米半导体资料与量子器件纳米半导体资料与量子器件多种纳米线、纳米带资料例举〔二〕多种纳米线、纳米带资料例举〔二〕2.5 2.5 纳米半导体资料与量子器件纳米半导体资料与量子器件  美美国国哈哈佛佛大大学学的的Gudiksen等等，，分分别别利利用用激激光光协协助助催催化化方方法法和和运运用用金金纳纳米米团团簇簇催催化化剂剂结结合合化化学学汽汽相相淀淀积积技技术术，，生生长长胜胜利利2-21层层的的组组分分调调制制纳纳米米线线超超晶晶格格 构构 造造 GaAs/GaP和和 P-Si/N-Si，， P-InP/N-InP调制掺杂纳米线超晶格构造。

调制掺杂纳米线超晶格构造  纳纳米米线线的的直直径径和和异异质质结结或或PN结结界界面面组组分分与与掺掺杂杂的的陡陡度度，，依依赖赖于于催催化化剂剂金金等等纳纳米米团团簇簇的的大大小小，，纳纳米米线线超超晶晶格格的的直直径径从从几几个个纳纳米米到到数数十十纳纳米米不不等等，，长长度可达几十微米度可达几十微米2.5 2.5 纳米半导体资料与量子器件纳米半导体资料与量子器件 金金纳米液滴分布在氧化硅上面，用米液滴分布在氧化硅上面，用V-L-S V-L-S 方法，方法，经过变换气相成分，气相成分，生生长Ⅲ-ⅤⅢ-Ⅴ和和ⅣⅣ超晶格如超晶格如 GaAs/GaP GaAs/GaP 纳米米线超晶格，超晶格，GaAsGaAs是直接是直接带隙，而隙，而GaPGaP是是间接接带隙；在隙；在GaAs/GaPGaAs/GaP超晶格构造中，超晶格构造中，GaAsGaAs发光，光，GaPGaP不不发光，如下光，如下图这种构造可以用作种构造可以用作纳米条型米条型码，也可以制成，也可以制成纳米米PNPN结和和LED,LED,在超灵敏在超灵敏生物和化学生物和化学检测和高集成和高集成逻辑门电路方面得到运用。

路方面得到运用 2.5 2.5 纳米半导体资料与量子器件纳米半导体资料与量子器件  加洲大学伯克利的加洲大学伯克利的JohnsonJohnson等利用镍催等利用镍催化剂和化剂和V-L-SV-L-S方法，经过金属镓和氨在方法，经过金属镓和氨在900900 C C蓝宝石衬底上直接反响，合成了直蓝宝石衬底上直接反响，合成了直径在几十到几百纳米之间，长达数十微米径在几十到几百纳米之间，长达数十微米的的GaNGaN纳米量子线纳米量子线  四倍频光参量放大器〔波长四倍频光参量放大器〔波长290-400nm290-400nm，平均功率，平均功率5-10mW5-10mW〕用作泵浦激光器〕用作泵浦激光器, , 在在被泵的单个被泵的单个GaNGaN单晶纳米线〔直径约单晶纳米线〔直径约300300纳纳米，长约米，长约4040微米〕的两端察看到了蓝、紫微米〕的两端察看到了蓝、紫激光发射激光发射  激射波长随泵浦功率添加的红移，支持激射波长随泵浦功率添加的红移，支持高温下电子高温下电子- -空穴等离子体是空穴等离子体是GaNGaN主要的激主要的激射机制观念射机制观念2.5 2.5 纳米半导体资料与量子器件纳米半导体资料与量子器件 20012001年年美美国国加加州州大大学学的的Peidong Peidong YangYang等等研研制制胜胜利利ZnOZnO纳米线紫外激光器。

纳米线紫外激光器  单单晶晶ZnOZnO纳纳米米线线构构造造是是在在镀镀金金的的蓝蓝宝宝石石衬衬底底上上，，以以金金作作为为催催化化剂剂，，沿沿垂垂直直于于衬衬底底方方向向生生长长出出来来的的纳纳米米线线长长2-102-10微微米米，，直直径径为为20-15020-150纳纳米米ZnOZnO纳纳米米线线和和衬衬底底之之间间的的界界面面构构成成激激光光共共振振腔腔的的一一个个镜镜面面，，纳纳米米线线的的另另一一端端的的六六方方理理想想解解理理面面为为另另一一个个镜镜面面在在266266纳纳米米光光的的激激发发下下，，由由纳纳米米线线阵阵列列发发出出波波长长在在370-400370-400纳纳米米的的激激光光单单个个纳纳米线激射也曾察看到米线激射也曾察看到  ZnOZnO纳纳米米线线光光泵泵激激射射景景象象，，是是香香港港科科技技大大学学汤汤子子康康教教授等首先察看到的授等首先察看到的2.5 2.5 纳米半导体资料与量子器件纳米半导体资料与量子器件ZnOZnO纳米线室温光泵受激发射纳米线室温光泵受激发射2.5 2.5 半导体量子线、量子点资料与器件半导体量子线、量子点资料与器件半导体半导体NWs晶体管：催化合成直径可控的晶体管：催化合成直径可控的P-Si NWs ，并将其，并将其悬浮在溶液中，用定向流动的方法使其在选定的衬底上构成定悬浮在溶液中，用定向流动的方法使其在选定的衬底上构成定向陈列的向陈列的NWs 单层，单层，NWs的间距为的间距为500-1000nm可控，后用通可控，后用通常的光刻方法制成常的光刻方法制成S和和D，衬底，衬底Si作栅。

作栅5mm5mm5mm 将将光光子子和和电电子子的的能能带带工工程程相相结结合合，，用用高高折折射射率率差差的的二二微微光光子子晶晶体体构构成成的的微微谐谐振振腔腔，，研研制制胜胜利利面面发发射射量量子子级级连连激激光光器经过改动二维光子晶体晶格常数来改动激光发射谱经过改动二维光子晶体晶格常数来改动激光发射谱2.6 2.6 其它信息功能资料与器件研讨进展其它信息功能资料与器件研讨进展信息存储资料和器件：信息存储资料和器件：   磁记录资料仍是目前最重要的存储资料，磁记录资料仍是目前最重要的存储资料，估计到估计到2006年左右，磁性资料中磁记录单年左右，磁性资料中磁记录单元的尺寸将到达其记录形状的物理极限〔元的尺寸将到达其记录形状的物理极限〔100Gb/in2〕   运用光存储技术，其存储密度可随光波运用光存储技术，其存储密度可随光波波长的变短而得到成倍的增长，但光存储波长的变短而得到成倍的增长，但光存储技术的面密度也已接近光学衍射极限技术的面密度也已接近光学衍射极限   探求寻觅可适用的海量光存储新资料和探求寻觅可适用的海量光存储新资料和开展诸如三维光存储技术、全息光存储技开展诸如三维光存储技术、全息光存储技术和近场光存储等是目前的主攻方向。

术和近场光存储等是目前的主攻方向2.6 2.6 其它信息功能资料与器件研讨进展其它信息功能资料与器件研讨进展   平板显示器件平板显示器件: 因其具有薄型化、高明晰度、低功因其具有薄型化、高明晰度、低功耗和运用广泛等优点，已成为显示器件开展的主流方耗和运用广泛等优点，已成为显示器件开展的主流方向和现今信息社会的支柱产业之一向和现今信息社会的支柱产业之一   有机发光资料以其特有的低廉本钱和良好的柔性，有机发光资料以其特有的低廉本钱和良好的柔性，在平板显示技术中占有举足轻重的位置目前有机电在平板显示技术中占有举足轻重的位置目前有机电致发光资料致发光资料LED的发光效率已达的发光效率已达20lm/w,绿色磷光二极绿色磷光二极管的发光效率可达管的发光效率可达60-70 lm/W，任务寿命超越，任务寿命超越20000小时，并有小时，并有24英寸彩屏研制胜利的报道，商业化前景英寸彩屏研制胜利的报道，商业化前景看好   提高有机发光资料的稳定性、红光和蓝光的色纯度提高有机发光资料的稳定性、红光和蓝光的色纯度以及发光亮度等是目前的主要研发方向以及发光亮度等是目前的主要研发方向 三三、、开开展展趋趋势势、、建建议议和和讨讨论论3.1 3.1 信息功能资料开展趋势信息功能资料开展趋势  信息载体: 由电子-光子、电子结合-光子方向开展。

开发利用电子的自旋，光子的偏振、位相等属性和波函数工程与量子态调控等  信息功能资料：  由体资料-薄层、超薄层微构造资料-集资料、器件、电路为一体的功能集成芯片资料-有机/无机复合资料-无机/有机/生命体复合和纳米构造资料和量子器件方向开展    信息功能资料体系：信息功能资料体系：  由同质外延由同质外延-晶格匹配、小失配和应变补偿异质外晶格匹配、小失配和应变补偿异质外延延-大失配异质外延资料体系开展大失配异质外延资料体系开展  伴随着资料向低维构造和大失配异质外延资料体伴随着资料向低维构造和大失配异质外延资料体系开展，系统也将实现从均匀向非均匀和由线性向非系开展，系统也将实现从均匀向非均匀和由线性向非线性以及由平衡态向非平衡态的过渡线性以及由平衡态向非平衡态的过渡3. 2 信息功能资料根底研讨重点建议讨论信息功能资料根底研讨重点建议讨论〔〔1〕纳米半导体构造、量子器件及其集成技〕纳米半导体构造、量子器件及其集成技术探求 包括：硅基单电子存储器和单电子晶体管包括：硅基单电子存储器和单电子晶体管及其集成探求；及其集成探求； 应应 变自组装量子点、线的可变自组装量子点、线的可控生长和器件；微腔激光器和光子晶体；硅基控生长和器件；微腔激光器和光子晶体；硅基高效发光资料与器件和高效发光资料与器件和 稀磁半导体异质构造稀磁半导体异质构造与自旋极化量子器件等。

与自旋极化量子器件等〔〔2 2〕大失配异质构造资料体系柔性衬底技术研讨〕大失配异质构造资料体系柔性衬底技术研讨   理想的柔性衬底准确的说是柔性层与刚性理想的柔性衬底准确的说是柔性层与刚性的衬低和外延层之间分别是经过范得瓦耳力和键合力的衬低和外延层之间分别是经过范得瓦耳力和键合力结合，它可用于吸收大晶格失配带来的应变，防止在结合，它可用于吸收大晶格失配带来的应变，防止在外延层中产生大量的失配位错和缺陷外延层中产生大量的失配位错和缺陷   深化开展硅基悬浮柔性层、量子点柔性层、活深化开展硅基悬浮柔性层、量子点柔性层、活性原子层和重位晶界柔性层等制备技术研讨，对开辟性原子层和重位晶界柔性层等制备技术研讨，对开辟新型异质构造资料体系有着极其重要的意义新型异质构造资料体系有着极其重要的意义〔〔3 3〕氧化物半导体资料体系的探求研讨〕氧化物半导体资料体系的探求研讨   ZnO ZnO单晶和单晶和ZnOZnO基质构造资料制备和基质构造资料制备和P P型掺杂技术型掺杂技术   类钙钛矿构造氧化物兼有绝缘体、半导体、铁类钙钛矿构造氧化物兼有绝缘体、半导体、铁磁体和超导体性能，对其构造和性质的深化研讨，有磁体和超导体性能，对其构造和性质的深化研讨，有能够开辟一条研制新型宽禁带半导体资料的新途径。

能够开辟一条研制新型宽禁带半导体资料的新途径〔〔4 4〕海量存储资料与器件〕海量存储资料与器件 包括：新型海量存储、三维光存储资料、器件与包括：新型海量存储、三维光存储资料、器件与运用；全息存储和近场光学存储技术与运用等运用；全息存储和近场光学存储技术与运用等〔〔5 5〕单晶金刚石薄膜制备和〕单晶金刚石薄膜制备和N N型掺杂技术研讨型掺杂技术研讨 包括：金刚石有着极高的硬度、导热率、抗辐照、包括：金刚石有着极高的硬度、导热率、抗辐照、耐高温与抗腐蚀和优越的光学与电学性能，不断是耐高温与抗腐蚀和优越的光学与电学性能，不断是资料科学研讨的热点，但至今未能获得突破，坚持资料科学研讨的热点，但至今未能获得突破，坚持进展创新研讨，有望在此领域获得领先位置进展创新研讨，有望在此领域获得领先位置谢谢！。