光電材料的應用前景分析以及工業化發展探討

摘 要：光電材料是一種功能性材料，在眾多領先領域都有應用，比如在激光、自動化以及航空航天等領域，這都是當前高新技術以及材料技術研究開發的熱點。本篇文文章對于一些光電材料的應用前景展開了分析，并對其在工業化發展中的作用進行了探討。

關鍵詞：光電材料;應用前景;發展

當前世界正處于光電信息化產業快速發展的時間節點，在新世紀，光電產業展露出深厚的發展潛力，未來工業和信息產業的競爭重心將會逐漸從微電子產業過渡到光電子產業。光電子在未來一段時間內會取代電子產業逐漸成為新世紀規模最大的產業。光電子發展的好壞與否也是衡量國家進步程度以及綜合實力的主要標準。光電材料作為整個電子產業的基礎，按照用途劃分可以分為光電轉換材料以及光電催化材料;按照構成成分來分，可以分為有機光電材料以及無機光電材料以及混合型光電材料等等。[1]

一、光電材料的定義及其分類

光電材料是指可以將光能轉換為電能的一類能量轉換功能材料，其中光電子信息材料主要是指被應用在光電子、微電子以及一些新型電子元件基礎產品范疇中的材料，內部由多種不同的材料構成。其中半導體微電子材料和光電子材料是兩大主要的類別，在國內的經濟發展和信息網絡技術發展中擔負著重要的責任。

（一）硅微電子材料

當前在微電子技術的領域，硅微電子材料是比較知名的，微電子技術是建立在集成電路為中心的各種元器件之上的新型技術。硅材料也是半導體繼承電路和一些太陽能電池的重要組成材料，對當前的信息技術的發展有較為深刻的影響，其主要的特點在于體積小、穩定性強等。硅材料能夠有效提升硅的性能，提高集成電路的合成效率等等。在未來的工業化應用和發展過程中，硅材料將會逐漸發展，以至于解決由于硅器件直徑增加導致的一些缺陷程度提升，并且喪失均勻性等問題。其次，通過縮小一些器件的尺寸并且提高硅的集成度的角度來分析，未來硅材料的發展主要是研究出更加適合專業領域的大直徑硅外延片。[2]

（二）化合物半導體基高效發光材料

在具體的實踐過程中，專業人員致力于通過化合物半導體來實現光電的集成，光電集成的相關工作內容需要更高的散射光能的效率，因此工作人員將主要的發展中心放在了提高光能的散射效率上，這項技術也取得了一定的進展，產生了大量的化合物半導體材料。

（三）寬帶隙半導體材料

這一類半導體材料歷經了前兩代迎來了第三代，新型的寬帶隙材料繼承了大部分新材料的共同特征，比如可以適應高溫環境、以及大功率環境等等。能夠在較多的專業領域施展拳腳。除此之外，一些此類材料諸如氧化鋅能夠用作短波長光電子材料，在相關元件中發揮作用。

二、光電子材料的應用前景分析及工業化發展探討

（一）光電半導體材料

半導體材料是電子材料以及光電材料等材料的重要構成部分，涉及到的產業領域較廣。在光電信息的斬獲和傳導的過程中，光電半導體材料是必不可少的，在早期，工業化發展應用的主要是單硅晶，在最近幾年，化合物半導體的研究逐漸取得了較大的發展，相對于單硅晶來說，化合物半導體材料有較高的遷移率，飽和速度快，對于器件的高性能有較大的幫助。[3]

微電子技術作為一種新型的電子技術，主要是把以集成電路為核心的額多種半導體材料當做是基石，在半導體產業和硅材料的發展過程中，逐漸被專家所重視起來的，一種穩定性高，質量相對較低的材料。但是出于對人們日益上漲的信息需求，硅微電子信息技術材料難以匹配人們的應用要求，未來還需要加大對其他材料的研究。

光子帶隙材料的概念起源于上世紀80年代末期。在最近幾年的發展過程中，伴隨著二維光子晶體的發現，一些工作人員逐漸意識到其在計算機元器件制造領域的重要性，這些都可以在一定程度上人們對計算機性能的發展需求。這也是未來的應用領域之一。

其次，作為一種光電子半導體材料，超晶格量子級材料實現了近幾年來的進步，并且已經在移動通信等領域實現了廣泛的應用，也逐漸發展成熟，未來會在自由空間通信等領域取得長遠的發展。

（二）納米光電子材料

納米材料是當前比較火熱的光電材料之一，當前已經有專業的學者針對磁性材料，陶瓷材料、催化劑等進行了研究，而且也取得了較為理想的發展效果。

納米光電材料以其尺寸小的特征得以顯著，˙這類材料有諸多其他材料沒有的效應。比如表面效應，在表面的原子增加到一定的級別的時候，表面上的原子灰決定粒子的陛能，因而給納米光電材料帶來更多的活性。量子的尺寸效應不僅僅會導致納米光電材料的光性質受到影響，也會影響電性質的穩定性，所以納米光電材料的催化性能相對更高。

納米半導體材料主要應用于納米電子領域，在未來一段時間內，以納米光電材料為基礎的納米光電技術將會成為新類型電子器件的發展基石，并且會逐漸成為通信技術發展的重要保障。

結語

光電材料的發展前景十分廣闊，并且包括了傳統復合材料以及現代納米材料兩大類別，逐漸引起專業人士的重視，在未來的工業化發展過程中，研究和發展的中心主要集中于新材料的研發以及材料新功能的開發上。同時對于材料產生作用背后的原理的研究和未來的產業化、功能化發展也是光電材料的發展趨勢。

參考文獻：

[1]蔡增華. 新型光電半導體材料的第一性原理計算研究[D].華東師范大學，2019.

[2]高旭輝.新型納米光電材料的光物理研究[J].安陽師范學院學報，2018（05）：28-31.

[3]尚啟. 新型有機光電材料的合成及器件性能研究[D].福州大學，2017.

作者簡介：

王雪亮，男，漢，內蒙古，碩士，光學工程，在校生，1994.11.28。