半导体光电信息功能材料的研究探讨

方清越

摘 要：半导体光电信息功能随着信息时代的飞速发展有了重大研究进展，如今半导体光电材料已经被广泛运用于信息的产生、存储和传输中。本文在对半导体光电信息功能进行概要概述的基础上分析了其应用及其进展，旨在提高人们对半导体光电功能材料应用的了解和认識。

关键词：半导体;光电信息;功能材料

0 引言

材料技术随着社会经济的飞速发展已经成为了国家生产力的重要支柱，国家经济发展的快慢很大程度上取决于材料技术的研究和应用进展，材料技术中的光电信息技术的研究和发展给人们的生产生活带来了重大变化，光电信息功能材料同时具有电子和电子两种材料的特性，其以自身具有巨大的发展潜力已成为我国科学研究领域重点关注的对象。

1 光电信息功能材料概述

光电信息技术的研究与发展直接促使了时代的进步以及生产方式发生变化，而作为先导的材料技术是光电信息技术科学发展的动力来源。人们可以通过各种材料技术对现代科学规律进行探索，例如相关专业人员通过对量子物理学进行研究发现了电子的规律，这一探索实践对新型功能材料的研制起到了不可估量的作用。近年来我国先后研究生产出了不锈钢和特种钢等金属功能材料，但是这些金属钢材料只能发挥出自身的力学机械性能，不能满足新时代信息功能材料的需要。在这种背景下应用光电信息技术的半导体材料就出现了。

毫无疑问，半导体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开发已成为科学研究的基础，当前的科学研究也日益依赖于成熟的功能性材料技术。以人们生产生活中经常使用的光纤技术为例，其通过激光传递信息使互联网网页浏览加载速度加快，如果光纤技术不支持高精度速度的激光传播，那人们的信息浏览速度也不能得到保障。因此我国信息技术的快速发展在很大程度上要归功于光纤这种新功能材料研究的巨大进展和应用。光电信息材料作为当前最先进功能材料主要用于光电转换和存储，其实际应用效果可以在计算机芯片处理速度加快以及计算机信息储存量加大上得以体现。

2 半导体光电信息材料的应用进展

2.1 纳米光电功能材料

纳米材料是指以纳米为单位且材料颗粒尺寸在1纳米至100纳米之间的材料。纳米光电材料也是高效率转化光能和电能的光电转化材料，这种以光电为媒介的储存技术在光学通信领域以及光电传感器上的应用较为广泛。纳米材料因其自身的尺寸特点开发出了许多新的特性。例如原子尺寸在0.1纳米左右且纳米材料的尺寸在1纳米至100纳米之间，则表明了纳米材料在原子簇特性内。而如果纳米材料超过100纳米则表明其在原子尺寸特性和宏观物体特性之间，因此纳米材料因其单位体积粒子数和粒子直径较小致使了晶面之间的距离变小。纳米材料在量子领域中具有量子隧道效应和量子维数效应，这些特性在光电、磁热和化学等方面都是全新的研究发现。

2.2 量子级联激光器材料

近年来的移动通信业务随着信息时代的发展呈现出爆炸式增长的趋势，这使得量子级激光器材料在信息通信行业中有了全新的发展应用途径。分子波束传播技术和量子工程相互结合产生了量子级激光材料，该技术材料的成功研制克服了原有半导体材料应用的局限性。量子级联激光技术经过了多年的研究已为自由空间通信以及军事对抗等领域的发展提供了巨大的可变性。

2.3 光子带隙功能材料

光子带隙功能材料中的光子是遵循一定轨迹进行周期性运动的，光子带隙功能材料中的光子可以发生晶体反应以达到控制光色散的最终目的。同时将这种材料用于计算机芯片制造中可以使芯片的运算和传输速度大幅度提高，甚至达到了原始计算机芯片处理能力不可比拟的程度。然而当前可见光和近红外波三维光子晶体的制备难度较高导致其发展进展缓慢，因此还需要进一步加强光子带隙功能材料制备工艺过程的研究。

3 半导体光电信息材料的研究进展

我国光电信息技术的发展因起步较晚与其他发达国家相比还存在许多不足之处，主要有以下几个方面问题：

3.1 科技水平低技术发展受到阻碍

我国的科学技术水平相对低于国际先进水平且近年来的科技发展较为缓慢，同时以高水平科学研究和技术为基础的光电半导体材料的研究也受到了制约。因此为了更好地促进光电信息材料技术的发展，我国应努力提高科技发展水平并与国际先进技术的发展步伐保持一致，加大相关技术方面的人力物力投入来为半导体光电信息功能材料的研究打造坚实的基础。

3.2 加强专业技术人才的培养

我国高等学校受应试教育的影响培养出的人才过于依赖理论知识且缺乏创新意识，然而半导体光电材料的研究需要具有广泛理论知识和灵活思维意识以及创新意识等全方面发展的人才。因此我国有必要改进有关的教育政策制度以鼓励大学培养更多的具有创新和灵活思维的人才，除此之外，还应将重点放在人才的专业技术水平发展上，通过这种方式来培养更多的创新型合格人才以满足社会的需求和半导体光电材料的研究需求。

3.3 建立完善政策体系

目前我国在半导体光电技术开发研究方面的政策还不是很完善，例如在半导体光伏材料的研究方面没有适当的监管框架。因此相关部门应并建立监管与激励机制来加快半导体光电信息功能材料研究进展。此外相关科研技术单位也应以国家实际发展情况为基础仔细钻研半导体光电信息材料技术，通过政策的有效落实充分指导其应用拓展。

4 结语

半导体光电信息功能材料涵盖了大多数传统复合材料和现代纳米材料，该技术经过科学家长期的关注和研究具有了广阔的市场应用前景。

参考文献：

[1]白杨.新型半导体功能材料的设计及其在太阳能转化与储存中的应用[C].第五届新型太阳能电池学术研讨会.

[2]刘洪双，祁喆，钟莹，et al.金属纳米颗粒光力增强与稳定捕获研究[J].半导体光电，2019，40（04）.