1基本理論

1.1光電信息技術的基本概念

隨著人類科技文明水平的不斷提高，信息技術、新材料技術、新能源技術、生物技術、空間技術、海洋開發(fā)技術被科學界譽為六大高技術群體，而其中的光電信息技術更是人類發(fā)展進程中的重大突破。人們對光的認識來源于生活中的視覺印象，但是在科學領域中對光電信息技術有著更為嚴格的定義。光電信息技術是由光學、光電子、微電子、超聲波等技術結合而成的多學科綜合信息技術，涉及光信息的輻射、傳播、探測以及光信息的轉換、存儲、處理與顯示等眾多的內容。光電信息技術是對光波段的開拓和利用，是信息技術產業(yè)革命的一個重要產物。光不僅是自然生物生命能量的重要來源，也是人類生活中信息接收的重要來源。隨著光電信息技術的發(fā)展，光電信息技術的應用已然成為影響國民經濟水平和人民生活水平的重要因素。因此，在我國眾多行業(yè)中的特種設備的使用上，人們也越來越重視光電信息技術的應用。

1.2特種設備的基本概念

特種設備是指涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施和場內專用機動車輛。其中鍋爐、壓力容器、壓力管道為承壓類特種設備；電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施為機電類特種設備。由此不難得知，特種設備的使用與人們的日常生活息息相關，隨著光電信息技術的發(fā)展，一些行業(yè)如傳統(tǒng)設備制造業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、化學品行業(yè)等等諸多行業(yè)中的特種設備都應用了光電信息技術。光電信息技術在特種設備中的應用也成為許多制造廠商關注的熱點話題之一。

1.3光電信息技術在特種設備上應用的現(xiàn)狀

一、區(qū)域經濟特色

大連是繼北京、上海、深圳等被跨國公司看好的發(fā)達中心城市，是東北地區(qū)的經濟樞紐，大連的區(qū)域經濟對我國乃至亞洲有著重要影響。區(qū)域經濟，是我國社會經濟發(fā)展的重要組織形式和實現(xiàn)形式，對全國和地方經濟發(fā)展都有重大影響。眾所周知，大連的港口口岸及航運中心地位是大連經濟特性的主要表現(xiàn)，伴隨這一經濟特色，是裝備制造業(yè)的興盛繁榮。在裝備制造行業(yè)里，通信、電子設備分量不可小覷,僅在大連開發(fā)區(qū)，電子設備加工類如佳能、東芝、日本電產、歐姆龍、美國莫萊克斯、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。這樣的經濟環(huán)境需要大量的技術工人，這是地域經濟給電子技術專業(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)還在應用過去的教學模式、過去的教學目標，僅僅靠培養(yǎng)電子裝接工從事簡單的生產線作業(yè)，必將被新的技術迅速淘汰、被新的人員替代，因為電子技術的發(fā)展迅猛，市場日新月異，產品更新?lián)Q代的速度驚人，拿我們的電視機舉例，從顯像管時代進入液晶時代不過10年，而液晶屏幕的生產線已經更新到8代半，京東方已經在籌資上第十代產品、生產4K電視機了，所以我們的電子專業(yè)不能不緊跟形勢，再原地踏步。國家關于職業(yè)教育的改革有過很重要指示，《關于制定中等職業(yè)學校教學計劃的原則意見》指出:“課程改革是教育教學改革的核心任務。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“推動產教結合，加強校企合作，積極開展“訂單式”培養(yǎng)”。所以電子系的改革是順應形勢。

三、電子行業(yè)的發(fā)展———光電子產業(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，是進入21世紀以來人類面臨的一項最重要的課題。各國政府特別是發(fā)達國家都積極采取行動，搶占技術與產業(yè)的戰(zhàn)略制高點，制定出各項引導措施和扶持政策。2009年10月1日我國政府頒布第559號國務院令，從此，“節(jié)能減排，低碳生活，新材料、新能源開發(fā)”，成為我國預防環(huán)境污染和生態(tài)破壞，促進經濟、社會和環(huán)境的全面協(xié)調可持續(xù)發(fā)展的基本國策。這一國策的落實與實施，帶動了光電子技術的迅猛發(fā)展。國際上，美國現(xiàn)在進行的光伏計劃就是用高亮度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。同樣日本進行的國家陽光計劃也是要將路燈全部替換成高亮度LED。在能源存儲和動力電池領域，天津力神、深圳比克等鋰電池的專業(yè)開發(fā)生產企業(yè)等技術已經逐漸成熟，開發(fā)出的鋰電池已經進入動力汽車市場。隨著石油和煤炭等不可再生資源的過度開采和逐漸枯竭，新的替代能源技術與應用的開發(fā)已經成為各國關注重點。前幾年日本地震造成的“核電危機”，使得人們對核電的利用更加謹慎，從而給太陽能的開發(fā)利用帶來巨大的發(fā)展機會。太陽能作為潔凈和無枯竭的新能源被期待廣泛應用在汽車、電站、移動建筑設施、建筑一體化等領域。毋庸置疑，光電子技術發(fā)展前景無限廣闊，產業(yè)的發(fā)展勢必也為中等職業(yè)學校打開就業(yè)市場，國內現(xiàn)有的該行業(yè)的生產技術不斷更新，生產能力和技術水平在迅猛擴大和提升。光電子產業(yè)是光技術與電技術的結合，是光與電的有機轉化互動。是新興的技術與產業(yè)，是以微電子產業(yè)為基礎發(fā)展起來的。近年來，光電子技術發(fā)展迅速，技術和科研成果產業(yè)化進程加快，應用領域迅速拓展，已經成為現(xiàn)在社會的支柱產業(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，逐步擺脫技術模仿，提高市場競爭力。要進一步充分發(fā)揮晉江經濟開發(fā)區(qū)的環(huán)境、人才優(yōu)勢和產業(yè)發(fā)展環(huán)境優(yōu)勢，努力將晉江經濟開發(fā)區(qū)打造成晉江科技研發(fā)中心。

建立公共技術服務平臺

在高新技術區(qū)和特色精細化工產業(yè)基地成立公共技術服務平臺，為創(chuàng)新企業(yè)和科技成果轉化提供孵化功能。在涉及生物制藥、光電能源、精細化工、新型材料等高新技術的五里綜合工業(yè)園重點推動建設公共技術服務平臺，如生物制藥研究中心、光電能源技術研發(fā)中心等一系列的重大科技創(chuàng)新平臺，為企業(yè)開展研發(fā)提供技術支撐和服務。還舉辦了光電論壇等具有國內影響力的產業(yè)技術和學術交流論壇，加強科技招商引資和學術交流，為企業(yè)的發(fā)展提供良好的技術服務平臺，為晉江經濟發(fā)展所服務。

加強閩臺科技交流與合作，建立對臺科技交流與合作的基地

地處晉江的福建省裝備制造業(yè)基地安內園，要充分發(fā)揮對臺的優(yōu)勢，整合優(yōu)秀的裝備制造業(yè)資源，推進與臺灣裝備制造業(yè)的對接，積極承接臺灣裝備制造業(yè)的轉移，全力打造成為“福建省民生產業(yè)裝備和重大技術裝備的制造業(yè)基地”、“對臺裝備制造產業(yè)合作示范基地”。在科技方面，建立對臺科技交流與合作基地，定時或不定時組織人員與臺灣技術人員進行技術交流，安排人員赴臺實地考察及學術交流。經過一段時間的實踐證明，閩臺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)新帶來更多的發(fā)展契機。同時，引進臺灣科技金融，借助臺灣雄厚的資金和豐富的經營運作經驗，建立臺資或臺資科技創(chuàng)業(yè)風險投資企業(yè)，改善晉江市的科技風險投資業(yè)。

加強校企合作，培養(yǎng)定向人才

摘要本文重點對半導體硅材料，GaAs和InP單晶材料，半導體超晶格、量子阱材料，一維量子線、零維量子點半導體微結構材料，寬帶隙半導體材料，光子晶體材料，量子比特構建與材料等目前達到的水平和器件應用概況及其發(fā)展趨勢作了概述。最后，提出了發(fā)展我國半導體材料的建議。

關鍵詞半導體材料量子線量子點材料光子晶體

1半導體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業(yè)革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進了光纖通信技術迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術產業(yè)，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學技術的發(fā)展和應用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。

2幾種主要半導體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1硅材料

一、前言

近年來，國內外正掀起“光電子學”和“光電子產業(yè)”的熱潮，光電子技術已經在信息、能源、材料、航空航天、生命科學、環(huán)境科學和軍事國防等諸多領域發(fā)揮著重要作用。光電子學是從上世紀七十年代，在光學、電子學及相關學科的基礎上發(fā)展起來的一門科學，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發(fā)展的重要標志，在這個發(fā)展過程中，薄膜技術功不可沒。

當固體或液體的一維線性尺度遠遠小于它的其它二維尺度時，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，當然，這種劃分具有一定的任意性。薄膜的研究和制備由來已久，但在早期，技術落后使得薄膜的重復性較差，其應用受到限制，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有了長足的進步，以及其他先進工藝（如等離子體技術）的發(fā)展，薄膜的應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體材料，厚度低至納米級。

二、薄膜制備技術

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

1.化學氣相淀積法(CVD)