1基本理論

1.1光電信息技術(shù)的基本概念

隨著人類科技文明水平的不斷提高，信息技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、生物技術(shù)、空間技術(shù)、海洋開發(fā)技術(shù)被科學(xué)界譽(yù)為六大高技術(shù)群體，而其中的光電信息技術(shù)更是人類發(fā)展進(jìn)程中的重大突破。人們對(duì)光的認(rèn)識(shí)來(lái)源于生活中的視覺印象，但是在科學(xué)領(lǐng)域中對(duì)光電信息技術(shù)有著更為嚴(yán)格的定義。光電信息技術(shù)是由光學(xué)、光電子、微電子、超聲波等技術(shù)結(jié)合而成的多學(xué)科綜合信息技術(shù)，涉及光信息的輻射、傳播、探測(cè)以及光信息的轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理與顯示等眾多的內(nèi)容。光電信息技術(shù)是對(duì)光波段的開拓和利用，是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命的一個(gè)重要產(chǎn)物。光不僅是自然生物生命能量的重要來(lái)源，也是人類生活中信息接收的重要來(lái)源。隨著光電信息技術(shù)的發(fā)展，光電信息技術(shù)的應(yīng)用已然成為影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平和人民生活水平的重要因素。因此，在我國(guó)眾多行業(yè)中的特種設(shè)備的使用上，人們也越來(lái)越重視光電信息技術(shù)的應(yīng)用。

1.2特種設(shè)備的基本概念

特種設(shè)備是指涉及生命安全、危險(xiǎn)性較大的鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施和場(chǎng)內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛。其中鍋爐、壓力容器、壓力管道為承壓類特種設(shè)備；電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施為機(jī)電類特種設(shè)備。由此不難得知，特種設(shè)備的使用與人們的日常生活息息相關(guān)，隨著光電信息技術(shù)的發(fā)展，一些行業(yè)如傳統(tǒng)設(shè)備制造業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、化學(xué)品行業(yè)等等諸多行業(yè)中的特種設(shè)備都應(yīng)用了光電信息技術(shù)。光電信息技術(shù)在特種設(shè)備中的應(yīng)用也成為許多制造廠商關(guān)注的熱點(diǎn)話題之一。

1.3光電信息技術(shù)在特種設(shè)備上應(yīng)用的現(xiàn)狀

一、區(qū)域經(jīng)濟(jì)特色

大連是繼北京、上海、深圳等被跨國(guó)公司看好的發(fā)達(dá)中心城市，是東北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)樞紐，大連的區(qū)域經(jīng)濟(jì)對(duì)我國(guó)乃至亞洲有著重要影響。區(qū)域經(jīng)濟(jì)，是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組織形式和實(shí)現(xiàn)形式，對(duì)全國(guó)和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有重大影響。眾所周知，大連的港口口岸及航運(yùn)中心地位是大連經(jīng)濟(jì)特性的主要表現(xiàn)，伴隨這一經(jīng)濟(jì)特色，是裝備制造業(yè)的興盛繁榮。在裝備制造行業(yè)里，通信、電子設(shè)備分量不可小覷,僅在大連開發(fā)區(qū)，電子設(shè)備加工類如佳能、東芝、日本電產(chǎn)、歐姆龍、美國(guó)莫萊克斯、inter公司，大連德豪光電、中美合資路美芯片等大型合資企業(yè)就舉不勝舉。這樣的經(jīng)濟(jì)環(huán)境需要大量的技術(shù)工人，這是地域經(jīng)濟(jì)給電子技術(shù)專業(yè)職業(yè)教育提供的先天條件。

二、電子系狀況

然而，作為職業(yè)教育的我校電子專業(yè)招生卻連年不盡人意，為什么?原因就是電子專業(yè)還在應(yīng)用過(guò)去的教學(xué)模式、過(guò)去的教學(xué)目標(biāo)，僅僅靠培養(yǎng)電子裝接工從事簡(jiǎn)單的生產(chǎn)線作業(yè)，必將被新的技術(shù)迅速淘汰、被新的人員替代，因?yàn)殡娮蛹夹g(shù)的發(fā)展迅猛，市場(chǎng)日新月異，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度驚人，拿我們的電視機(jī)舉例，從顯像管時(shí)代進(jìn)入液晶時(shí)代不過(guò)10年，而液晶屏幕的生產(chǎn)線已經(jīng)更新到8代半，京東方已經(jīng)在籌資上第十代產(chǎn)品、生產(chǎn)4K電視機(jī)了，所以我們的電子專業(yè)不能不緊跟形勢(shì)，再原地踏步。國(guó)家關(guān)于職業(yè)教育的改革有過(guò)很重要指示，《關(guān)于制定中等職業(yè)學(xué)校教學(xué)計(jì)劃的原則意見》指出:“課程改革是教育教學(xué)改革的核心任務(wù)。要深化中等職業(yè)教育課程改革，積極開展現(xiàn)代課程模式”，要“推動(dòng)產(chǎn)教結(jié)合，加強(qiáng)校企合作，積極開展“訂單式”培養(yǎng)”。所以電子系的改革是順應(yīng)形勢(shì)。

三、電子行業(yè)的發(fā)展———光電子產(chǎn)業(yè)崛起

拯救環(huán)境，節(jié)約能源，低碳環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展，是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)人類面臨的一項(xiàng)最重要的課題。各國(guó)政府特別是發(fā)達(dá)國(guó)家都積極采取行動(dòng)，搶占技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，制定出各項(xiàng)引導(dǎo)措施和扶持政策。2009年10月1日我國(guó)政府頒布第559號(hào)國(guó)務(wù)院令，從此，“節(jié)能減排，低碳生活，新材料、新能源開發(fā)”，成為我國(guó)預(yù)防環(huán)境污染和生態(tài)破壞，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策。這一國(guó)策的落實(shí)與實(shí)施，帶動(dòng)了光電子技術(shù)的迅猛發(fā)展。國(guó)際上，美國(guó)現(xiàn)在進(jìn)行的光伏計(jì)劃就是用高亮度LED代替現(xiàn)有路燈照明，這將節(jié)省全美40%以上的電力能源。同樣日本進(jìn)行的國(guó)家陽(yáng)光計(jì)劃也是要將路燈全部替換成高亮度LED。在能源存儲(chǔ)和動(dòng)力電池領(lǐng)域，天津力神、深圳比克等鋰電池的專業(yè)開發(fā)生產(chǎn)企業(yè)等技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，開發(fā)出的鋰電池已經(jīng)進(jìn)入動(dòng)力汽車市場(chǎng)。隨著石油和煤炭等不可再生資源的過(guò)度開采和逐漸枯竭，新的替代能源技術(shù)與應(yīng)用的開發(fā)已經(jīng)成為各國(guó)關(guān)注重點(diǎn)。前幾年日本地震造成的“核電危機(jī)”，使得人們對(duì)核電的利用更加謹(jǐn)慎，從而給太陽(yáng)能的開發(fā)利用帶來(lái)巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)。太陽(yáng)能作為潔凈和無(wú)枯竭的新能源被期待廣泛應(yīng)用在汽車、電站、移動(dòng)建筑設(shè)施、建筑一體化等領(lǐng)域。毋庸置疑，光電子技術(shù)發(fā)展前景無(wú)限廣闊，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢(shì)必也為中等職業(yè)學(xué)校打開就業(yè)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的該行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)不斷更新，生產(chǎn)能力和技術(shù)水平在迅猛擴(kuò)大和提升。光電子產(chǎn)業(yè)是光技術(shù)與電技術(shù)的結(jié)合，是光與電的有機(jī)轉(zhuǎn)化互動(dòng)。是新興的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)，是以微電子產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的。近年來(lái)，光電子技術(shù)發(fā)展迅速，技術(shù)和科研成果產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快，應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓展，已經(jīng)成為現(xiàn)在社會(huì)的支柱產(chǎn)業(yè)。

科技研發(fā)的投入，可以讓晉江擁有自己的研發(fā)中心，擁有自己的研發(fā)技術(shù)，逐步擺脫技術(shù)模仿，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。要進(jìn)一步充分發(fā)揮晉江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的環(huán)境、人才優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境優(yōu)勢(shì)，努力將晉江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)打造成晉江科技研發(fā)中心。

建立公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)

在高新技術(shù)區(qū)和特色精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)基地成立公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，為創(chuàng)新企業(yè)和科技成果轉(zhuǎn)化提供孵化功能。在涉及生物制藥、光電能源、精細(xì)化工、新型材料等高新技術(shù)的五里綜合工業(yè)園重點(diǎn)推動(dòng)建設(shè)公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，如生物制藥研究中心、光電能源技術(shù)研發(fā)中心等一系列的重大科技創(chuàng)新平臺(tái)，為企業(yè)開展研發(fā)提供技術(shù)支撐和服務(wù)。還舉辦了光電論壇等具有國(guó)內(nèi)影響力的產(chǎn)業(yè)技術(shù)和學(xué)術(shù)交流論壇，加強(qiáng)科技招商引資和學(xué)術(shù)交流，為企業(yè)的發(fā)展提供良好的技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，為晉江經(jīng)濟(jì)發(fā)展所服務(wù)。

加強(qiáng)閩臺(tái)科技交流與合作，建立對(duì)臺(tái)科技交流與合作的基地

地處晉江的福建省裝備制造業(yè)基地安內(nèi)園，要充分發(fā)揮對(duì)臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，整合優(yōu)秀的裝備制造業(yè)資源，推進(jìn)與臺(tái)灣裝備制造業(yè)的對(duì)接，積極承接臺(tái)灣裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)移，全力打造成為“福建省民生產(chǎn)業(yè)裝備和重大技術(shù)裝備的制造業(yè)基地”、“對(duì)臺(tái)裝備制造產(chǎn)業(yè)合作示范基地”。在科技方面，建立對(duì)臺(tái)科技交流與合作基地，定時(shí)或不定時(shí)組織人員與臺(tái)灣技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交流，安排人員赴臺(tái)實(shí)地考察及學(xué)術(shù)交流。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)踐證明，閩臺(tái)科技交流與合作為晉江科技創(chuàng)新提供了新的發(fā)展空間，為晉江科技創(chuàng)新帶來(lái)更多的發(fā)展契機(jī)。同時(shí)，引進(jìn)臺(tái)灣科技金融，借助臺(tái)灣雄厚的資金和豐富的經(jīng)營(yíng)運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)，建立臺(tái)資或臺(tái)資科技創(chuàng)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)投資企業(yè)，改善晉江市的科技風(fēng)險(xiǎn)投資業(yè)。

加強(qiáng)校企合作，培養(yǎng)定向人才

摘要本文重點(diǎn)對(duì)半導(dǎo)體硅材料，GaAs和InP單晶材料，半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料，一維量子線、零維量子點(diǎn)半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料，寬帶隙半導(dǎo)體材料，光子晶體材料，量子比特構(gòu)建與材料等目前達(dá)到的水平和器件應(yīng)用概況及其發(fā)展趨勢(shì)作了概述。最后，提出了發(fā)展我國(guó)半導(dǎo)體材料的建議。

關(guān)鍵詞半導(dǎo)體材料量子線量子點(diǎn)材料光子晶體

1半導(dǎo)體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀(jì)中葉，單晶硅和半導(dǎo)體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導(dǎo)致了電子工業(yè)革命；上世紀(jì)70年代初石英光導(dǎo)纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進(jìn)了光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，使人類進(jìn)入了信息時(shí)代。超晶格概念的提出及其半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設(shè)計(jì)思想，使半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)與制造從“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強(qiáng)大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟(jì)格局和軍事對(duì)抗的形式，徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

2幾種主要半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

2.1硅材料

一、前言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外正掀起“光電子學(xué)”和“光電子產(chǎn)業(yè)”的熱潮，光電子技術(shù)已經(jīng)在信息、能源、材料、航空航天、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和軍事國(guó)防等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。光電子學(xué)是從上世紀(jì)七十年代，在光學(xué)、電子學(xué)及相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門科學(xué)，光電子器件的小型化、多樣化和性能的不斷提高是光電子技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志，在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中，薄膜技術(shù)功不可沒。

當(dāng)固體或液體的一維線性尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它的其它二維尺度時(shí)，我們將這樣的固體或液體稱為膜。一般將厚度大于1μm的膜稱為厚膜，厚度小于1μm的膜稱為薄膜，當(dāng)然，這種劃分具有一定的任意性。薄膜的研究和制備由來(lái)已久，但在早期，技術(shù)落后使得薄膜的重復(fù)性較差，其應(yīng)用受到限制，僅用于抗腐蝕和制作鏡面。自從制備薄膜的真空系統(tǒng)和各種表面分析技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，以及其他先進(jìn)工藝（如等離子體技術(shù)）的發(fā)展，薄膜的應(yīng)用開始了迅速的拓展。目前，在光電子器件中，薄膜的使用非常普遍，它們中大部分是化合物半導(dǎo)體材料，厚度低至納米級(jí)。

二、薄膜制備技術(shù)

薄膜制備方法多種多樣，總的說(shuō)來(lái)可以分為兩種——物理的和化學(xué)的。物理方法指在薄膜的制備過(guò)程中，原材料只發(fā)生物理的變化，而化學(xué)方法中，則要利用到一些化學(xué)反應(yīng)才能得到薄膜。

1.化學(xué)氣相淀積法(CVD)