稀土电致发光材料

稀土电致发光材料__
张寄东
1.概述
1.1固体发光相关知识
固体发光是物体不经过热阶段而将其内部以某种方式吸收的能量直接转换为非平衡辐射的现象。

某一固体化合物受到光子、带电粒子、电场或电离辐射的激发，会发生能量的吸收、存储、传递和转换过程。

如果激发能量转换为可见光区的电磁辐射，这个物理过程称为固体的发光。

世界上有许多发光物质，包括天然的矿物和人工合成的化合物，人工合成的发光材料已广泛地用于照明、显示和检测。

发光材料是由基质和激活剂所组成，在一些材料中还搀入另一种杂质离子来改善发光性能。

发光时一种宏观现象，但它和晶体内部的缺陷结构、能带结构、能量传递、载流子迁移等微观性质和过程密切相关。

1.2电致发光的概念及研究现状
发光材料在电场作用下的发光称为电致发光（electroluminescence，简称EL）也叫场致发光。

电致发光不产生热，它是直接将电能转换成光能的一种发光形式，电致发光为主动发光。

1936年法国学者G.Destrian发现悬浮于介质中的粉末状掺铜硫化锌在交流电场作用下可发射出可见光。

这种发光现象被称为Destrian效应，通常所说的电致发光大多指的也是这种。

20世纪50年代世界各国竞相研发电致发光显示板，70年代电致发光板的研究进入高潮，在众多平板显示技术中，电致发光由于全固体化、体积小、质量轻、响应速度快、视角大、适用温度宽、工作电压低、功耗小、制作工艺简单等优点，已引起广泛关注，发展迅速，但也面临着液晶显示和等离子显示的强有力的竞争。

随着各类电致发光显示研究的不断深入，稀土发光材料在电致发光领域占有越来越重要的地位。

2.电致发光原理
电致发光机理一般认为是在外界电压的驱动下, 由电极注入的电子和空穴在有机物中复合而释放出能量, 并将能量传递给有机发光分子, 使其受到激发, 从基态跃迁到激发态, 当受激发分子从激发态回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。

见图1－1。

发光过程通常有以下5个阶段完成：
(1) 载流子的注入。

在外加电场的作用下, 电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜层注入。

电子从阴极注入到有机物中即认为电子向有机物的最低未占据分子轨道(LUMO )注入的过程。

而空穴从阳极注入到有机物中即认为空穴由阳极向有机物的最高占据分子轨道(HOMO )迁移的过程；
(2) 载流子的迁移。

注入的电子和空穴分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移。

载流子在有机薄膜层中的迁移被认为是跳跃运动和隧穿运动, 并认为这两种运动是在能带中进行的。

当载流子一旦从两极注入到有机分子中, 有机分子就处在离子基状态, 并与相邻的分子通过传递的方式向对面电极运动。

此种跳跃运动是靠电子云的重叠来实现的。

而对多层有机结构来讲, 在层与层之间的注入过程被认为是隧道效应使载流子跨越一定的势垒而进入复合区；
(3) 载流子的复合。

电子和空穴结合产生激子。

正负载流子相遇就形成了载流子对，它们之间有一定的相互作用，作用能在0.4eV左右，寿命约在皮秒至纳秒数量级，这个过程叫做载流子的复合。

这样的载流子对叫做激子，激子形成是电致发光中的一个重要过程。

激子的形成和发光分子在光激发下时的激发态是相同的，因为在光激发下，一般认为形成了激子，而且有机/聚合物发光材料的光致发光和电致发光往往是相同的，所以人们都接受了激子的概念。

(4) 激子的迁移。

激子在有机固体薄膜中不断地作自由扩散运动, 并以辐射或无辐射的方式失活。

激子回到基态的过程主要分为辐射跃迁和非辐射跃迁。

激子从高能态回到基态，将能量以光的形式释放，这一过程称为辐射跃迁；而以光子的形式把能量传给周围的分子转变成热能的形式称为非辐射跃迁。

根据量子理论自旋统计计算的结果，单重态和三重态激子的形成比率是1:3,即单重态占激子的25％，而三重态占激子75％。

只有单重态激子的跃迁才能发射出荧光，也就是说，在理论上有机/聚合物电致发光的最大量子效率为25％。

但在实际发光过程中，由于存在各种非辐射衰减，外量子效率一般都远远低于25％。

基于以上发光的基本原理，人们已经从器件的结构和制备技术，以及电极材料、发光材料、载流子传输材料出发，来选择材料的匹配和优化器件的结构，提高了发光效率。

(5) 电致发光。

当激子由激发态以辐射跃迁的方式回到基态, 就可以观察到电致发光现象, 发射光的颜色是由激发态到基态的能级差所决定的。

为了提高器件的效率和寿命, 研究工作者们不仅进行宏观的器件结构改造, 制作出从单层到多层的OLED, 而且近年来将研究热点集中在从微观上对构成OLED层与层内表面的相互作用进行研究, 提高有机EL功能层与无机ITO玻璃表面的附着性, 使得来自阳极和阴极的载流子更容易注入到有机功能薄膜中。

3. 电致发光器件的结构和制备
3.1 EL器件的结构
EL器件的基本结构属于夹层式结构, 激发光层被两侧电极像三明治一样夹在中间，一侧为透明电极以便获得面发光。

由于阳极功函数高可以提高空穴注入效率, 所以一般使用的阳极多为氧化铟-氧化锡( ITO )。

在ITO上再用蒸发蒸镀法或旋转涂层法制备单层或多层有机膜, 膜上面是金属阴电极, 由于金属的电子逸出功影响电子的注入效率, 因此要求其功函数尽可能低。

大多数有机电致发光材料是单极性的, 同时具有均等的空穴和电子传输性质的有机物很少, 一般只具有传输空穴的性质或传输电子的性质。

为了增加空穴和电子的复合几率, 提高器件的效率和寿命，EL器件的结构从简单的单层器件(图1a)发展到双层器件(图1b, 1c)、三层器件(图1d)甚至多层器件(图1e)。

因为采用这种单极性的有机物作为单层器件的发光材料, 会使电子与空穴的复合自然地靠近某一电极，当复合区越靠近这一电极, 就越容易被该电极所淬灭, 而这种淬灭有损于有机物的有效发光，从而使发光效率降低。

而采用双层、三层甚至多层结构, 充分发挥各功能层的作用, 调节空穴和电子注入到发光层的速率, 使注入的电子和空穴在发光层处发生复合, 提高器件的发光效率。

由于大多数有机物具有绝缘性, 只有在很高的电场强度下才能使载流子从一个分子流向另一个分子, 所以有机膜的总厚度不超过几百纳米, 否则器件的驱动电压太高失去了器件的实际应用价值。

只有使注入的电子和空穴在发光层处复合, 才能提高器件的发光效率。

这主要与EL器件的发光机理有关。

图1-2 有机电致发光器件结构图
a 单层；
b DL-A型双层；
c DL-A型双层；
d 三层；
e 多层
EL-发光；HTL-空穴传输层；LEL-发光层；ETL－电子传输层；HL-空穴注入层；EL-电子注入层
3.2 EL器件的制备
我们知道在发光层中存在的缺陷能捕获载流子和激子，降低激子复合的几率，所以提高器件的制备工艺、改善成膜质量对提高器件的效率和寿命都十分重要。

有机小分子和金属络合物通常都采用真空蒸镀的方法成膜，聚合物材料多采用旋涂或浸涂的方法成膜。

为了防止在器件制作过程中，氧、水和灰尘等对材料的老化和成膜质量产生影响，小分子蒸镀要保证高的真空，聚合物成膜一般在惰性气氛下进行，金属电极一般都是蒸镀在有机层上。

也有其他的方法使有机/聚合物成膜。

等离子体聚合方法可以直接在衬底上使单体聚合，消除了聚合物膜中针孔的存在，但此法制备的聚合物结构复杂，发色团数目和形态很难控制。

采用LB技术制备的器件寿命和膜的质量都有了很大的提高，这种方法所用的材料主要集中在材料本身具有两亲性的物质，如具有两亲性的PPV 前聚体、带有柔性或烷氧基侧基的聚合物，以及金属络合物，LB方法在有机/聚合物电致发光中有一定的潜在优势。

分子自组装（SA）技术也可用来制备有机发光层的薄膜，具有成膜均匀，可以精确控制膜厚、分子取向和分子结构的特点，近来被用于制备有机/聚合物电致发光器件的发光层。

总之，单层器件要比多层器件容易制备，旋涂方法要比蒸镀方法简单易做。

4.电致发光材料的分类
电致发光材料可作如下分类：
交流
粉末型
直流
无机电致发光
交流
电致发光薄膜型
直流
有机电致发光
5.稀土无机电致发光材料
无机电致发光是指发光层及介质均为无机材料的电致激励发光现象。

这类发光材料又可分为无机粉末电致发光材料和无机薄膜电致发光材料等几种类型。

5.1稀土无机粉末电致发光材料
5.1.1稀土无机粉末交流电致发光材料
粉末交流电致发光依靠交变电场激发，发光体从交变电场吸收能量。

ZnS是其最主要的也是最优异的基质材料，激活剂除Cu、Al、Ga、In外还有部分稀土元素，掺杂离子的种类和浓度不同，发光颜色不同。

ZnS系列发光材料的发射光谱覆盖整个可见光，发光效率高，但亮度、寿命和颜色等不令人满意。

以稀土离子为激活剂的发光材料的色纯度好，例如ZnS：Er3+,Cu3+的谱带宽度小于10nm。

但是，稀土离子半径比锌离子大得多，在ZnS中溶解度很小，往往得不到好的电致发光效果。

粉末电致发光模拟显示常用于计量仪器和汽车仪表盘，如以稀土材料ZnS：TbF2为发光层、BaTiO3为绝缘层的绿色电致发光板，交流驱动电压为80V,1kHz时，显示亮度可达400～500cd/m2,使用寿命在500h以上
5.1.2稀土无机粉末直流电致发光材料
与前者不同，直流发光要求电流通过发光体颗粒，因此发光体与电极之间必须具有良好的接触。

粉末直流电致发光板的亮度与外加电压呈非线性关系。

这类发光材料也是以ZnS为基质材料，使用不同的激活剂，可以得到不同颜色的发光。

ZnS：Mn2+,Cu+在直流电流的激发下能产生很强的发光。

是目前最好的粉末直流电致发光材料。

开发稀土激活的碱土硫化物荧光粉，可以获得多种颜色的发光，如绿色CaS:Ce3+,Cl-、红色CaS:Eu3+，Cl-和蓝色SrS:Ce3+，Cl-等荧光粉，尽管它们在性能上不能尽如人意，但业已表明，它们是很有希望实现彩色粉末直流电致发光的材料。

5.2稀土无机薄膜电致发光材料
20世纪70年代薄膜电致发光（TFEL）器件的出现给无机电致发光的研究带来生机，TFEL器
件具有主动发光、视角大、响应速度快、寿命长、平板化、全固化、环境适应性强等优点，备受人们关注。

80年代，高精细、信息容量大的TFEL 显示器件已实现商业化，90年代已用于汽车等领域。

目前，双绝缘层单色TFEL 器件亮度可达8000cd/m2，寿命达上万小时，日本、美国和芬兰等国已将其用于计算机终端显示。

由于TFEL 器件的全固化，在军事和航天领域显示出独特的优势。

目前，薄膜电致发光器件一般采用交流驱动。

其绝缘层具有高介电常数，主要是Si3N4、SiO2、Y2O3、BaTiO3等材料。

其发光层则要求能覆盖整个可见光区，禁带宽度大于3.5eV的发光材料（主要是稀土TFEL材料）。

发光材料的基质中掺杂不同的杂质，可得到不同的发光。

基质材料主要有ZnS、CaS、SrS、ZnSiO4和ZnGa2O4等，它们的禁带宽度大于3.83eV，在可见光区透明。

在这些基质材料中掺杂过渡元素Mn 或稀土元素E u、T b、Ce等，构成发光中心。

主要有以下几种类型。

5.2.1稀土硫化锌系列
1968年贝尔实验室首先研制出稀土掺杂的ZnS电致发光薄膜，ZnS：TbF3已用于计算机终端显示，ZnS：Tb3+器件绿色发光亮度高达6000cd/m2。

绿色ZnS：Er3+亮度超过1000cd/m2、发红光的ZnS：Sn3+和ZnS：Tm3+的亮度尚达不到实际应用水平。

在ZnS或ZnSe 基质中掺三价稀土氟化
物的电致发光材料的发射光谱分布于整个可见光区。

掺杂NdF
3、SmF
3
和EuF3发射红光，掺杂TbF3、
ErF
3
发射绿光，掺杂TmF3发射蓝光。

5.2.2稀土碱土金属硫化物系列
在CaS基质中掺杂Eu2+和在SrS基质中掺杂Ce3+的薄膜器件分别发射红光和蓝光，其电致发光是Eu2+和Ce3+离子5d-4f跃迁的结果。

对于交流薄膜电致发光（ACTFEL）来说，红色和绿色发光材料已能满足实用化的要求，而蓝色发光材料亮度很低，离实用相距甚大。

蓝光波长短，需要宽禁带的基质材料。

ZnS难以满足这个要求，CaS和SrS与ZnS性质相似，但禁带比它宽。

SrS：Ce3+是发现最早而且目前仍然是性能较好的蓝色ACTFEL材料，但它的缺点是色纯度差，基质SrS易发生潮解，目前采用共蒸法Se的方法制备的SrS1-x Se x:Ce3+薄膜，随着摩尔分数x的增大，器件的亮度提高（最高可达10倍左右），x的增大还可使发射长蓝移到480nm处。

5.2.3稀土碱土硫化镓系列
如前所述，尽管SrS：Ce3+亮度高，但因其最大发射波长位于480～500nm范围内，发光颜色为蓝绿，色牢度差，需经滤光后才可得到彩色显示所要求的蓝色，既增加了器件结构的复杂性，又会降低发光亮度。

研究发现，在SrS中加入Ga ，可使禁带加宽，有利于Ce3+发射光谱蓝移。

人们研
究了一系列Ce3+激活的碱土硫化镓MGa
2S
4
:Ce3+(M=Ca,Sr,Ba)，在实验条件得到了60Hz电压驱动下
10cd/m2的发光亮度，而且不易潮解，但缺点是制备较困难，发光效率。

此外，人们还研究开发了
稀土激活的硅酸盐，如Y
2SiO
5
:Ce3+，氟化物，如ZnF
2
:Gd3+、CaF
2
:Eu2+;氧化物，如ZnO:Tm3+,Ce3+等。

5.2.4稀土无机薄膜电致发光材料的应用
稀土无机薄膜电致发光材料主要用于显示器件，由于具有主动发光、全固体化、耐冲击、视角宽、适应温宽、工艺简单等优点使其成平板显示的最佳发光材料。

平板显示即将成显示技术的主体，目前已在计算机终端，尤其是便携式计算机等方面得到了广泛的应用。

稀土无机电致发光显示器件在科学仪器、便携式微机、航天航空和军事领域具有广阔的应用前景。

传统的飞机座舱仪表显示屏大多采用荧光照明显示，其缺点是使用寿命短，需要外照明，要保持亮度则需定期补充荧光剂，而且荧光射线对人体有害，外照明不利于飞机夜航。

而灯珠照明抗震能力弱，在飞机起降时的强烈振动下故障率高。

无机电致发光屏直接将电能转化为光能进行显示，成功地解决了上述问题。

已经用于J8、Y12、K8、J10等飞机座舱仪表照明显示等方面。

此外，近年来稀土无机电致发光显示器件在军事上的应用也引起了人们的关注。

海湾战争中，世界上最先进的MZ-1型坦克装备的计算机终端是薄膜电致发光器件。

它的优良特性使它成为各类平板显示器中最适用于军事目的首选器件。

据说，英国国防部下属的皇家雷达及信号中心和PPC公司等主要是为军事目的而研制开发和生产这类发光器件的机构。

我国在核潜艇和炮兵射击指挥系统中也应用这类器件。

可以预言，一旦蓝色发光材料的问题得到解决，无机薄膜电致发光必将成为平板显示技术的主流，稀土发光材料也将为无机薄膜电致发光实现全色显示显现它独特的优势
6.稀土有机电致发光材料
6.1概念及研究现状
有机电致发光（organic electroluminescence，OEL）是指发光层为有机材料，而且属于在电场作用下结型的激光所产生的发光现象。

它是一种主动发光型FPD。

20世纪80年代末发展起来的有机电致发光是惟一被公认能同时拥有低压直流驱动功能、优良的发光性能及宽视角的近代显示技术。

OLE器件可与集成电路匹配，易实现彩色平板大面积显示等优点。

与无机EL器件相比，OEL 器件具有加工简便、力学性能好、成本低廉、发光波长易于调节；与液晶显示器相比，OEL器件响应速度快、视角宽、对比度高等特点。

因此，OLE材料是目前国际上的一个热点研究课题，被誉为“21世纪的平板显示技术”。

有机电致发光材料主要有两类。

6.2小分子化合物
小分子化合物包括金属螯合物和有机小分子化合物。

它们各具特色，互为补充。

但是这些材料的一个普遍特点是利用共轭结构π→π*跃迁产生发射，光谱谱带宽（100~200nm），发光的单色性不好，难于满足显示对于色纯度的要求。

6.3稀土配合物
其发射光谱谱带尖锐，半峰宽度窄（不超过10nm），色纯度高，这一独特优点是其他发光材料所无法比拟的，因而有可能作为OEL器件的发光层材料，用以制作高色纯度的彩色显示器；作为OEL器件的发光材料，稀土配合物还具有内量子效率高、荧光寿命长和熔点高等优点。

1993年Kido
等人首先报道了具有窄发射的稀土OEL器件。

目前，彩色显示器件所需红色、绿色、蓝色三基色的稀土配合物及相应的OEL器件的研究和开发应用均有报道。

6.4稀土配合物的组成及研究现状
在稀土配合物的材料中，Sm3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+四种配合物具有强的发光现象，这类配合物作为OEL材料的最显著优势是EL光谱为窄带发射。

属于这类发光的OEL材料，以Eu3+和Tb3+的配合物为主。

前者发红光，最大发射波长大约在615nm附近，相应于Eu3+ 5D0→7F2跃迁。

在OEL
材料中，红色发光材料最为薄弱，Eu（Ⅲ）配合物发光效率高，色纯度也高，受到人们极大的重视。

此外，Pr3+、Nd3+、Ho3+、Nd3+、Er3+、Tm3+和Yb3+也有着丰富的4f能级，当稀土离子和配体的选择适当时，能发射其他颜色的光，但强度较弱。

作为OEL材料，人们研究较多的稀土配合物其配件主要是①β–二酮类化合物，如乙酰丙酮、二苯甲酰丙酮、α噻吩甲酰三氟丙酮（TTA）等。

Tb（AcAc）3、Tb（AcAc）3Phen、Eu（DBM）3Phen、Eu（TTA）3、Eu（TTA）3Phen和Eu（TTA）
Bath等都是常见的稀土配合物OEL材料；②羧酸类化合物的稀土配合物OEL材料，如磷氨基–4 3
–十六烷基锌苯甲酸（AHBA）的Tb（Ⅲ）配合物Tb（AHBA）3。

乙酰水杨酸（aspirin）、邻菲咯啉
的Tb（Ⅲ）三元化合物Tb（aspirin）3Phen等。

在稀土发光配合物结构中引入第二配体（如Phen
等），可以明显地提高稀土OEL材料的发光纯度。

此外，人们对稀土离子电致发光增强作用、稀土高分子配合物OEL材料以及OEL材料的成膜性能等也进行了广泛深入的研究。

20世纪90年代后期以来，我国科技工作在稀土OEL材料研究方面取得了令人瞩目的成果，如李文莲等对Eu（DBM）
Bath配合物的研究，徐叙瑢和吴瑾光对Tb（aspirin）3Phen/Al器件的研究等。

其中部分成果已3
位居世界前列。

由于稀土配合物的窄带发射和很高的量子效率，在作为发射层制备高色纯度的全彩色OEL显示器件方面极为有利，因此稀土配合物OEL材料的开展和应用研究具有重要而深远的意义。

6.5有机电致发光材料的应用
有机电致发光（OEL）材料的应用领域很广，包括彩色电视机、各种背光源、钟表、装饰品、移动电话、BP机、车载显示器、娱乐器材等，可以说人们一直期盼的挂壁式电视机甚至折叠式电视机正向我们招手。

当今随着电视等媒体的迅速发展，迫切需要超薄的单色或全色大屏幕显示器，以取代阴极射线管显示。

在这方面，OEL材料受到国外科学界的广泛而高度的重视，其主要原因是：OEL驱动电压（5~30V）可与集成电路匹配；有机材料具有广泛的选择性和高荧光效率；尤其是在全色性方面，有机分子具有可随意“组装”和“剪裁”的性质，通过对化合物进行化学修饰改变发射波长，能够协调发光颜色，这是无机电致发光材料无法做到的，也可以通过“掺杂”，提供各种颜色的发光，其中包括无机电致发光材料中很难得到的、至今仍是一个大难题的蓝色发光。

为
了获得驱动电压低且发光效率高的器件，人们针对发光材料、器件结构以及制作技术等方面作了许多努力，一些稀土OEL器件在亮度和效率方面已能满足实际应用的要求，可以相信不远的将来将会实现产业化。

若在稳定性和使用寿命上有所突破，将会使显示技术进入一个全新的时代。

7. 稀土电致发光材料存在的问题及发展趋势
由于无机半导体材料发光效率高, 在过去几十年里占据了发光器件的应用领域, 但无机电致发光器件不易加工, 做成大面积显示器有困难; 发光材料品种少, 特别是蓝光材料较稀少; 无机薄膜EL 器件的驱动电压高、响应速度慢等缺点阻碍了无机薄膜EL 器件在彩色平板显示器中的应用。

自从1987 年Tang 等制备了以8-羟基喹啉铝(Alq3) 为发光材料的多层器件, 使有机电致发光研究取得了突破性进展, 进而使此领域的研究异常活跃。

有机电致发光器件(Organic Light Emitting Diode, OLED) 具有以下特点: (1) 采用有机物, 材料可选择范围宽, 可实现从蓝光到红光的任何颜色显示; (2) 驱动电压低, 只需要3～10V 的直流电压; (3) 视角宽, 响应速度快; (4) 制作过程简单, 费用低; (5) 超薄膜, 重量轻; (6) 可制作在柔软的衬底上, 器件可弯曲、折叠。

因此,OLED 可应用在室内和野外照明; 可制成光电耦合器, 用于光通信;可制成可折叠的“电子报纸”; 可应用于数字、图像处理和移动通信装置的显示, 尤其在彩色大屏幕显示技术方面已经显示出了广阔的应用前景。

面向实际商品的原型机也已经出现，相信不久我们就可以在市场上见到以OLED 为显示屏的电子产品。

随着科学技术的飞速发展，人类社会已经迈进了信息时代，当前在全球范围内兴起的“信息高速公路”的建设是信息时代的重要标志。

以计算机为代表的微电子技术和以光通讯为代表的光子技术的发展推动了信息高速公路的发展，而信息高速公路的发展也必将促进微电子技术和光电子技术的发展。

通过信息高速公路将信息传至终端用户，信息主要以图像或文字的形式（有时要配以声音）显示出来。

因此，在信息网络中，人们在接收、传送和处理各种信息时，显示装置是不可缺少的。

除了要求进一步提高显示器的分辨率、亮度与色度丰满外，还要求体积小、重量轻、功耗小、价格便宜和易实现大屏显示等，以使显示器件能够广泛地进入千家万户，显然下一代个人计算机将是便携带式的。

因此，平板显示器件无疑是最佳的选择。

虽然电致发光材料与器件的研究已取得了很大的成就，但还存在许多需要解决的问题。

这些问题主要表现在：a. 器件的发光效率低，远远没有达到其理论最大值（25%）b.器件的稳定性差、寿命短 c. 发光机理尚不清楚d. 色度不纯。

其中寿命问题是最主要的问题。

与无机材料相比，有机材料的寿命要短得多。

虽然有些文献报道有机小分子LED的寿命已达到5000--35000小时，但这些数值都是在无水无氧条件下获得的，如果在室温和与空气接触条件下，器件的寿命只有几百小时。

而且有些材料易结晶，玻璃化转变温度低，引起器件退化，影响器件的稳定性，这些也影响器件的寿命。

只有解决了这些问题，才能使有机/聚合物电致发光器件达到实用化的要求。

所以科研工作者仍在从电极材料、发光材料和载流子传输材料的选择上开展工作，来寻找提高器件效率和稳定性的可能性，并取得了一定的成果。

有机/聚合物半导体材料作为新一代的信息功能材料正以其光电性能优良、生产成本低廉、加工工艺简单、选材范围宽广、机械性能好、能和传统硅基工艺兼容(易于集成)等显著优点，吸引世界范围的目光，成为越来越多研究机构竞相研究和开发的对象。