光电功能材料课程-1

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。
纳米材料，1986年
半导体材料
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。
电子学
光电子学
光子学
20世纪
21世纪
表1-3. 材料与人类文明的进步标志 10000 5000年 时间 年前 前 时代 石器 青铜器 材料 石镞 代表 商代司 母戊鼎 3000年 20世纪中 现在与 前 叶 将来 铁器 电子材料 光电子 与光子 沧州铁 晶体管与 光纤 狮子 硅芯片
参考书
1.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。 2.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 3.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。 4.干福熹 主编，《信息材料》，天津大学出 版社，天津，2000年。 5.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。
总结（答疑）
第一章 功能材料的发展概况
1. 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
中国1882年
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。
硅芯片
表1-1 硅片的表面均匀度指标
参数 IC工艺/nm 颗粒大小/nm 2005 80 50
时间（年） 2008 2011 57 40 35 25
2018 18 ?
表1-2 超大规模集成电路光刻技术长期目标 (ITRS, 2003) 2010 2013 2016 2018 投产时间 18 动态存储器（DRAM）半 45 32 22 周期尺度/nm 7 微处理器门电路栅极长度 18 13 9 /nm
材料 (用途) 功能材料（Functional Materials 微观性能）
结构材料（Structural Materials 宏观力学性能）
Cu, Fe等
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”
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％
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
18世纪英国瓦特发明的第一台蒸汽机 -产业化革命的开始 1829年英国人乔治 •史蒂芬森制造蒸 汽机车
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 电功能材料 介电材料 铁电材料 超导材料
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
磁功能材料 硬磁材料(永磁材料) 多功能材料：如铁电材料（电光、声光、磁光、 光致色变材料）
战机
舰船
导弹
高层 建筑
火箭
材料的用途 （铝合金）
参考书
金属材料 材 料 (属性) 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 晶体材料 材 料 液晶材料 非晶态材料
(形态)
纳米材料
物理功能材料：光、电、热、磁、声等 材 料 (功能) 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
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170m2，重 30t ， 有 1.8 万 个 电 子 管，用十进制计算， 每秒运算5000次
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
内容提要
重点：光电功能材料 功能材料的概况 电功能材料 光功能材料 光电功能薄膜材料
内容
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
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. 光伏材料与太百度文库能电池 3.7. 纳米材料 3.8. 其他光功能材料
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
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。
战车 人造 卫星 汽车
高速列车
2. 功能材料的发展历史与趋势
旧石器时代：100万年前 新石器时代：1万年前
陶器：8000-9000年前
唐三彩：盛行 于唐代的陶器， 以黄、褐、绿 为基本釉色。 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
《光电功能材料》
刘
磊
Email:liulei442@mail.njust.edu.cn
课程介绍
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
光纤通讯（1970-）
Optical fiber communication system
Multiplexer
Electrooptical conversion
Amplifier
Optoelectronic Conversion
Demulti -plexer
Optical fiber Laser diode Photodiode