半導體光電信息功能材料的研究探討

方清越

摘 要：半導體光電信息功能隨著信息時代的飛速發展有了重大研究進展，如今半導體光電材料已經被廣泛運用于信息的產生、存儲和傳輸中。本文在對半導體光電信息功能進行概要概述的基礎上分析了其應用及其進展，旨在提高人們對半導體光電功能材料應用的了解和認識。

關鍵詞：半導體;光電信息;功能材料

0 引言

材料技術隨著社會經濟的飛速發展已經成為了國家生產力的重要支柱，國家經濟發展的快慢很大程度上取決于材料技術的研究和應用進展，材料技術中的光電信息技術的研究和發展給人們的生產生活帶來了重大變化，光電信息功能材料同時具有電子和電子兩種材料的特性，其以自身具有巨大的發展潛力已成為我國科學研究領域重點關注的對象。

1 光電信息功能材料概述

光電信息技術的研究與發展直接促使了時代的進步以及生產方式發生變化，而作為先導的材料技術是光電信息技術科學發展的動力來源。人們可以通過各種材料技術對現代科學規律進行探索，例如相關專業人員通過對量子物理學進行研究發現了電子的規律，這一探索實踐對新型功能材料的研制起到了不可估量的作用。近年來我國先后研究生產出了不銹鋼和特種鋼等金屬功能材料，但是這些金屬鋼材料只能發揮出自身的力學機械性能，不能滿足新時代信息功能材料的需要。在這種背景下應用光電信息技術的半導體材料就出現了。

毫無疑問，半導體材料在功能性材料中占有重要的位置，功能性材料的研究和開發已成為科學研究的基礎，當前的科學研究也日益依賴于成熟的功能性材料技術。以人們生產生活中經常使用的光纖技術為例，其通過激光傳遞信息使互聯網網頁瀏覽加載速度加快，如果光纖技術不支持高精度速度的激光傳播，那人們的信息瀏覽速度也不能得到保障。因此我國信息技術的快速發展在很大程度上要歸功于光纖這種新功能材料研究的巨大進展和應用。光電信息材料作為當前最先進功能材料主要用于光電轉換和存儲，其實際應用效果可以在計算機芯片處理速度加快以及計算機信息儲存量加大上得以體現。

2 半導體光電信息材料的應用進展

2.1 納米光電功能材料

納米材料是指以納米為單位且材料顆粒尺寸在1納米至100納米之間的材料。納米光電材料也是高效率轉化光能和電能的光電轉化材料，這種以光電為媒介的儲存技術在光學通信領域以及光電傳感器上的應用較為廣泛。納米材料因其自身的尺寸特點開發出了許多新的特性。例如原子尺寸在0.1納米左右且納米材料的尺寸在1納米至100納米之間，則表明了納米材料在原子簇特性內。而如果納米材料超過100納米則表明其在原子尺寸特性和宏觀物體特性之間，因此納米材料因其單位體積粒子數和粒子直徑較小致使了晶面之間的距離變小。納米材料在量子領域中具有量子隧道效應和量子維數效應，這些特性在光電、磁熱和化學等方面都是全新的研究發現。

2.2 量子級聯激光器材料

近年來的移動通信業務隨著信息時代的發展呈現出爆炸式增長的趨勢，這使得量子級激光器材料在信息通信行業中有了全新的發展應用途徑。分子波束傳播技術和量子工程相互結合產生了量子級激光材料，該技術材料的成功研制克服了原有半導體材料應用的局限性。量子級聯激光技術經過了多年的研究已為自由空間通信以及軍事對抗等領域的發展提供了巨大的可變性。

2.3 光子帶隙功能材料

光子帶隙功能材料中的光子是遵循一定軌跡進行周期性運動的，光子帶隙功能材料中的光子可以發生晶體反應以達到控制光色散的最終目的。同時將這種材料用于計算機芯片制造中可以使芯片的運算和傳輸速度大幅度提高，甚至達到了原始計算機芯片處理能力不可比擬的程度。然而當前可見光和近紅外波三維光子晶體的制備難度較高導致其發展進展緩慢，因此還需要進一步加強光子帶隙功能材料制備工藝過程的研究。

3 半導體光電信息材料的研究進展

我國光電信息技術的發展因起步較晚與其他發達國家相比還存在許多不足之處，主要有以下幾個方面問題：

3.1 科技水平低技術發展受到阻礙

我國的科學技術水平相對低于國際先進水平且近年來的科技發展較為緩慢，同時以高水平科學研究和技術為基礎的光電半導體材料的研究也受到了制約。因此為了更好地促進光電信息材料技術的發展，我國應努力提高科技發展水平并與國際先進技術的發展步伐保持一致，加大相關技術方面的人力物力投入來為半導體光電信息功能材料的研究打造堅實的基礎。

3.2 加強專業技術人才的培養

我國高等學校受應試教育的影響培養出的人才過于依賴理論知識且缺乏創新意識，然而半導體光電材料的研究需要具有廣泛理論知識和靈活思維意識以及創新意識等全方面發展的人才。因此我國有必要改進有關的教育政策制度以鼓勵大學培養更多的具有創新和靈活思維的人才，除此之外，還應將重點放在人才的專業技術水平發展上，通過這種方式來培養更多的創新型合格人才以滿足社會的需求和半導體光電材料的研究需求。

3.3 建立完善政策體系

目前我國在半導體光電技術開發研究方面的政策還不是很完善，例如在半導體光伏材料的研究方面沒有適當的監管框架。因此相關部門應并建立監管與激勵機制來加快半導體光電信息功能材料研究進展。此外相關科研技術單位也應以國家實際發展情況為基礎仔細鉆研半導體光電信息材料技術，通過政策的有效落實充分指導其應用拓展。

4 結語

半導體光電信息功能材料涵蓋了大多數傳統復合材料和現代納米材料，該技術經過科學家長期的關注和研究具有了廣闊的市場應用前景。

參考文獻：

[1]白楊.新型半導體功能材料的設計及其在太陽能轉化與儲存中的應用[C].第五屆新型太陽能電池學術研討會.

[2]劉洪雙，祁喆，鐘瑩，et al.金屬納米顆粒光力增強與穩定捕獲研究[J].半導體光電，2019，40（04）.