電子信息材料
化學(xué)試劑,九料化工商城 / 2020-11-09
20世紀(jì)中葉以后發(fā)展起來的信息技術(shù)，在60年間的迅速發(fā)展，已經(jīng)成為影響國(guó)計(jì)民生最大的高新技術(shù)，成為科發(fā)展的先導(dǎo)。
電子信息技術(shù)是以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的綜合，它涉及信息的產(chǎn)生、收集、交換、存儲(chǔ)輸、顯示、識(shí)別、提取、控制、加工和利用等方面。這些技術(shù)以發(fā)展的基礎(chǔ)核心物質(zhì)，需要化學(xué)家的研制。下面以單晶和液晶為例說明。
單晶硅
單晶硅是計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)物質(zhì)，它決定著集成電路的生產(chǎn)水平，是信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)的核心材料硅在地殼中的含量極為豐富，僅次于氧，居所有元素的位。硅的一般存在形式是硅石和硅酸鹽，它構(gòu)成巖石、沙和泥土的主要成分。自然界中硅很少以單質(zhì)的硅形態(tài)存在化學(xué)家將自然界中大量存在的石英，即二氧化硅(SiO2又稱硅石)，選出較純凈的晶態(tài)礦石或沙子，用高純焦炭通過下面的化學(xué)反應(yīng)，制得純度為95％以上的單質(zhì)硅（九料化工http://yuehuifs.cn/）。
1600℃-1800℃
SiO2+2C--------------------→Si+2CO↑
為了提純這種單質(zhì)硅，先將它和氯化氫(HCD)反應(yīng)，成為氣相化合物SiHCI3:
250℃-300℃
Si+3HCI---------------→SIHCI3+H2
將 SIHCI3和雜質(zhì)分離，使它成為純度很高的 SIHCI3。再按這個(gè)反應(yīng)的逆反應(yīng)，用高純氫氣還原，得到純度為6個(gè)9(即99.9999％)以上的高純準(zhǔn)。硅的熔點(diǎn)是1420℃。
將上述所得的高純硅在純凈的高真空或高純氣體條件下，在高純度石英坩鍋中熔融，再按提拉法讓晶體從融熔體中逐漸長(zhǎng)大成大塊單晶硅。因它的外形呈圓柱形，稱為圓柱形硅柱。圖5.4.1示出直徑達(dá)300mm長(zhǎng)度約1400mm的硅柱.
將硅柱切成薄片，厚度一般為0.3mm，稱為空白圓晶。在這硅片基礎(chǔ)上，一般經(jīng)過氧化、光刻、擴(kuò)散等程序制成集成電路.
首先是氧化工藝，即在硅片表面氧化出一薄層二氧化硅，作為絕緣層和阻擋層;其次用類似照相技術(shù)的光刻工藝,按特定設(shè)計(jì)要求刻出沒有二氧化硅的“窗口”;第三，利用擴(kuò)散法或離子注入法進(jìn)行摻雜，由于二氧化硅薄層的存在，雜質(zhì)只能從窗口摻入;第四，為了在芯片上制造出各種元件，要反復(fù)利用上述方法，摻進(jìn)不同雜質(zhì)，做出不同性質(zhì)的元件和導(dǎo)線?，F(xiàn)在利用0.3am的線寬工藝可在1X2cm2芯片上集成出1.4億個(gè)元件。目前線寬逐漸變窄，從90nm在線生產(chǎn)到45nm工藝研究成功。另外，單晶硅圓片的直徑越大，在個(gè)圓片上集成所得元件越多，所得的電腦硬件處理器的性能大為提高，成本也大為降低。
要使電腦的功能提高，單晶硅的生產(chǎn)是重要關(guān)鍵，各國(guó)化學(xué)家們都在不斷地研究超純硅的制造，以及直徑達(dá)400-500mm圓柱形硅柱的制造。
液晶
在電子信息技術(shù)中，顯示出人們可以觀察到信息內(nèi)容的技術(shù)是極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。家中的液晶電視機(jī)，就是將電視臺(tái)播出世界各地的風(fēng)光和發(fā)生的大事，在電視機(jī)的液晶屏幕上顯現(xiàn)出來.
液晶是介于液體和晶體之間在一定溫度區(qū)間存在的一種物質(zhì)狀態(tài)。液晶的性質(zhì)是由它的分子幾何形狀決定的已在應(yīng)用的各種液晶材料都是由化學(xué)家合成的有機(jī)化合物，它的分子形狀大體呈長(zhǎng)棒形或圓盤形，長(zhǎng)棒形液晶開發(fā)應(yīng)用較多。呈現(xiàn)液晶性質(zhì)的液晶分子，其排列的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，可分為向列相、膽甾相和近晶相三種類型。它們都有一定的取向性，但沒有品體中分子按周期性排列的特點(diǎn)，它們不是晶體，而是具有擇優(yōu)取向的液體。例如近晶相液晶中分子的排列像火柴盒中的火柴，站立著相擁在一起排成層狀。
液晶中分子排列的各向異性，使得液晶相的宏觀性質(zhì)也出現(xiàn)各向異性，即不同的方向性質(zhì)不同。例如在同一種液晶中測(cè)定折射率、介電常數(shù)、磁化率、反射率等物理性質(zhì)的大小數(shù)值并不相同。電子工業(yè)和信息工業(yè)的技術(shù)工程師們，利用改變液晶分子排列所需的驅(qū)動(dòng)力極低這一特性，制作成液晶顯示面板顯示出傳輸?shù)男畔?。小的電子產(chǎn)品如液晶顯示全電子數(shù)字石英手表，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、造價(jià)低、功耗小和功能多樣的特點(diǎn);液晶顯示通話人圖像的手機(jī)電話，大大地拉近了通話人之間的距離。中等大小的產(chǎn)品如液晶彩色電視機(jī)，已進(jìn)人千家萬戶。大型的屏幕顯示如北京天安門廣場(chǎng)中長(zhǎng)達(dá)五六十米、寬約3米的顯示屏供萬千觀眾欣賞電子信息技術(shù)不斷在發(fā)展，對(duì)具有液晶性質(zhì)的化合物的要求也越來越高。化學(xué)是什么?化學(xué)是研究各種工業(yè)技術(shù)發(fā)展所需的優(yōu)質(zhì)材料的科學(xué)。
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