光电功能材料课程-1优秀课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光电功能材料,刘 磊,Email:liulei442,1,开课学期：秋季 总学时：,48,学时 学分：,3,课程名称：光电功能材料,英文名称：,Advanced Functional Materials,(,Optoelectronic Functional Materials,),教学方式：课堂讲授,考试方式：闭卷考试,参考教材,：,周馨我 主编，,功能材料学,，北京理工大学出版社，北京，,2002,年。,李玲等，,功能材料与纳米技术,，化学工业出版社，,2002,年,课程介绍,2,重点：光电功能材料,功能材料的概况,电功能材料,内容 光功能材料,光电功能薄膜材料,内容提要,3,目录,1.,功能材料发展概论,1.1,功能材料的定义与分类,1.2,功能材料的发展历史与趋势,2.,电功能材料,2.1.,导电材料,2.2,半导体材料,2.3,介电材料（电介质）,2.4.,铁电材料,（强极性电介质）,2.5,超导材料,2.6,电功能材料的研究进展,4,3.,光功能材料及器件,3.1.,激光材料,3.2,非线性光学材料,3.3.,发光材料,3.4,光电显示材料,3.4.,光纤材料,3.5.,光伏材料与太阳能电池,3.7.,纳米材料,3.8.,其他光功能材料,5,4.,光电功能薄膜的制备,4.1,功能膜材料特点,4.2,光电功能膜材料制备,4.3,典型光电功能膜,总结（答疑）,6,第一章 功能材料的发展概况,功能材料的定义与分类,Materials,：,“,Materials is the stuff from which a thing is made for using,”,材料：,“,材料是可制造有用物品的素材,”,“,材料科学,”主要包括物理、化学、生物等学科内容,7,材料,(,用途,),结构材料（,Structural Materials,宏观力学性能）,功能材料（,Functional Materials,微观性能）,结构材料,：能承受外加载荷而保持其形状和结构稳定的材料。如建筑材料，机器制造材料等，它具有优良的力学性能，在物体中起着,“,力能,”,的作用,功能材料,：美国,Bell Lab,J A Morton 1965,年提出,“具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学和生物学功能及其相互转化的功能，被用于非结构目的的高技术材料”,Cu,Fe,等,8,材 料,(,属性,),金属材料,无机非金属材料（包括陶瓷材料）,有机材料（包括高分子材料）,复合材料,材 料,(,形态,),晶体材料,液晶材料,非晶态材料,纳米材料,9,材 料,(,功能,),物理功能材料：光、电、热、磁、声等,化学功能材料：感光、催化、防腐等,生物功能材料：仿生、医药等,功能转换材料：光电、磁光、热电等,单功能材料：电功能材料、光功能材料等,导电材料,半导体材料,介电材料,铁电材料,超导材料,电功能材料,10,光功能材料,激光材料与非线性光学材料,发光材料,光纤材料,太阳能材料,软磁材料,硬磁材料,(,永磁材料,),磁功能材料,多功能材料：如铁电材料（电光、声光、磁光、,光致色变材料）,11,材料的用途,（铝合金）,战机,舰船,导弹,火箭,人造卫星,战车,高速列车,汽车,高层,建筑,12,2.,功能材料的发展历史与趋势,13,旧石器时代：,100,万年前,新石器时代：,1,万年前,14,陶器：,8000-9000,年前,人面鱼纹彩陶盆,(,新石器时代,七千年前,仰韶文化,),高,16.5,厘米 口径,39.5,厘米,20,世纪,50,年代陕西省西安市半坡村出土现藏中国历史博物馆,唐三彩：盛行于,唐代,的,陶器,，以,黄、褐、绿,为基本釉色。,15,中国商代晚期（,5000,年前）的青铜器。,1939,年于河南安阳出土。因腹内壁铸有,“,司母戊,”,三字而得名。其合金成分为：铜,84.77,，锡,11.44,，铅,2.76,，其他,0.9,16,河北沧州铁狮子铸于后周广顺三年（公元,953,年），距今已有一千多年的历史,17,18,世纪英国瓦特发明的第一台蒸汽机,-,产业化革命的开始,中国,1882,年,1829,年英国人乔治,史蒂芬森制造蒸汽机车,18,1831,英国 法拉第,(Farady,1791-1867),发现电磁感应现象,1832,法国 必柯锡,(Picosi,1808-1835),利用电磁感应现象制成发电机,19,世纪发明了电动机（,1834,年德国的雅可比发明直流发动机，,1888,年南斯拉夫裔美国人特斯拉发明了交流电动机），对材料的发展提出了更高的要求。,19,有机及高分子材料的发展,1909,年的酚醛树脂,1920,年的聚苯乙烯,1931,年的聚氯乙烯,1941,年的尼龙,复合材料,天然复合材料如木材、皮革、竹子等,人工复合材料，如泥土中混入碎麻或麦秆用以建造房屋，钢筋水泥也就是脆性材料与韧性材料的复合材料。,20,纳米材料，,1986,年,21,1906,年，美国无线电工程师福雷斯特制成了世界上第一只具有放大作用的真空三极电子管，从而出现了无线电技术、电视机、电子计算机。,半导体材料,22,1946,年，美国物理学家莫奇利任总设计师，研制成功世界上第一台电子管计算机,ENIAC(,图中左为莫奇利）,第一台电子管计算机,(ENIAC),占地,170m,2,，重,30t,，有,1.8,万个电子管，用十进制计算，每秒运算,5000,次,23,1947,年第一只晶体管诞生,(Bell Lab),1958,年发明了集成电路,(IC),，,1964,年，美国,IBM,公司研制成功第一个采用集成电路的通用电子计算机系列,IBM360,系统24,硅芯片,25,表,1-1,硅片的表面均匀度指标,参数,时间（年）,2005,2008,2011,2018,IC,工艺,/nm,80,57,40,18,颗粒大小,/nm,50,35,25,?,表,1-2,超大规模集成电路光刻技术长期目标,(ITRS,2003),投产时间,2010,2013,2016,2018,动态存储器（,DRAM,）半周期尺度,/nm,45,32,22,18,微处理器门电路栅极长度,/nm,18,13,9,7,26,Optical fiber communication system,Multi-plexer,Electro-optical conversion,Laser diode,Amplifier,Photodiode,Opto-electronic Conversion,Demulti-plexer,Optical fiber,光纤通讯,（,1970-,）,27,电子学,光电子学,光子学,20,世纪,21,世纪,28,表,1-3.,材料与人类文明的进步标志,时间,10000,年前,5000,年前,3000,年前,20,世纪中叶,现在与将来,时代,石器,青铜器,铁器,电子材料,光电子与光子,材料代表,石镞,商代司母戊鼎,沧州铁狮子,晶体管与硅芯片,光纤,29,游效曾 著，,分子材料光电功能化合物,，上海科学技术出版社，上海，,2001,年。,黄春辉李富友，黄岩谊 著，,光电功能超薄膜,，北京大学出版社，北京，,2001,年,冯端，师昌绪，刘治国 主编，,材料科学导论,，化学工业出版社，北京，,2002,年。,干福熹 主编，,信息材料,，天津大学出版社，天津，,2000,年。,马如璋 蒋民华 徐祖雄 主编，,功能材料学概论,，冶金工业出版社，北京，,2006,。,参考书,30,6.,殷景华，王雅珍，鞠刚 主编，,功能材料概论,，哈尔滨工业大学出版社，哈尔滨，,2002,年。,7.,吴锦雷 编著，,纳米光电功能薄膜,，北京大学出版社，北京，,2006,年。,8.,黄春辉，李富友，黄维 著，,有机电致发光材料与器件导论,，复旦大学出版社，上海，,2005,年。,9.,李玲，向航 编著，,功能材料与纳米材料,，化学工业出版社，北京，,2002,年。,10.,李文连 著，有机,/,无机光电功能材料及其应用,，科学出版社，北京，,2005,年。,参考书,31,