国防科技大学空天科学学院张为军教授为您讲述

原标题：国防科技大学空天科学学院张为军教授为您讲述——电子新材料：信息时代的“基石”

●它是现代电子工业的物质基础和大国技术竞赛焦点

●它堪称信息技术自主可控、安全可靠的“守护神”

●它在通信、空间、能源、国防等领域应用前景广阔

去年底，2020中国电子材料产业技术发展大会在广州举行。中国工程院屠海令等5名院士与全国电子材料领域专家，围绕5G网络、集成电路、新型显示等产业链，展开“电子材料发展需求”专题研讨，再次引起人们对电子新材料的关注。

所谓电子材料，是指具有能量与信号发射、吸收、转换、传输、存储、显示或处理等功能特性的一类材料，包括导电材料、半导体材料、磁性材料、光电子材料、新能源材料等。

如果把电子装备比作人的躯体，那么各类电子材料就像是这一躯体的器官、血肉与神经系统，直接决定了电子装备的功能。随着电子信息技术和新材料技术的发展，一批电子新材料应运而生。

宽禁带半导体材料：高功率电子器件的“核芯”

半导体材料是导电性能介于导体和绝缘体之间、导电性能随环境变化而发生显著改变的一类电子材料。

上世纪中叶，科学家首先使用硅基半导体材料，制备出半导体晶体管和集成电路，拉开了信息时代序幕。之后，在数十年的发展过程中，先后诞生了四代半导体材料。其中，第三代半导体材料具有宽禁带的物理特性，性能优势明显，在高功率电子器件、射频芯片、光电探测器等领域得到广泛应用。

禁带宽度是衡量半导体材料能带结构差异的参数，对半导体材料工作温度、导电性和光电性等有决定性影响。具有宽禁带特性的半导体材料，抗击穿能力强、热导率及电子饱和速率高，可在高温和强辐射环境下稳定工作，在大量应用场景中，表现出比传统一、二代半导体材料更强的适用性。

例如，具有宽禁带特性的半导体材料氮化镓，已被用于手机快充充电器的主控芯片中，使体积较小的便携式手机充电器，轻松将充电功率提升至30瓦以上，从而有效改善智能手机用户的日常使用体验。

类似技术还被应用在新能源汽车、光伏逆变器、舰船全电推进系统等领域。使用宽禁带半导体制造的高功率射频器件，也在小到手机终端、民用网络基础设施，大到有源相控阵雷达、卫星通信模块中得到大量应用。

此外，宽禁带半导体制成的光电二极管，对紫外光的选择性探测能力极佳，因此被用来制成高灵敏度的紫外探测器。如战斗机上用于识别来袭导弹羽烟的紫外告警装置等。

发展中的第四代半导体材料，涵盖了超宽禁带和超窄禁带两类半导体材料。其中，超宽禁带半导体材料主要包括氧化镓、氮化铝、金刚石等材料。超宽禁带半导体材料展现出比宽禁带半导体材料更加突出的特性优势，具备满足相关领域未来发展需求的潜质。

柔性显示材料：让世间万物皆“显形”

显示材料能把电子设备内部的电信号转化为人眼可识别的光信号，是承载信息传递和人机交互功能的重要媒介。

显示材料的发展，经历了CRT时代的阴极射线荧光粉、LCD时代的液晶面板、LED/OLED时代的发光二极管/有机发光二极管阵列等一系列过程。其中，OLED技术使用的有机发光二极管材料，具有自发光特性，除传统的刚性玻璃衬底外，还能使用塑料等柔性材料作为衬底。因此，可在满足小型化、轻薄化需求的同时，实现显示器件的柔性化。

目前，柔性显示以OLED为主流技术途径，其发展经历了三个阶段——

一是“曲面”阶段。也就是将柔性OLED器件压合在具有固定曲率的玻璃基底上，获得具有一定弧度的曲面显示屏幕。这类曲面屏虽然利用了柔性OLED器件的可弯曲性，但屏幕本身无法自由弯曲或折叠，因此还不是严格意义上的柔性显示。

二是“折叠”阶段。即除了使用柔性OLED器件外，基底材料也选用柔性材料，结合刚性的外部承载结构和可转动的铰链机构设计，整个显示屏幕能沿铰链转动翻折。目前，世界上已有多个厂家推出搭载折叠显示屏幕的手机和笔记本电脑等电子设备。除了产生让人惊艳的视觉效果外，这些智能移动终端设备还兼具了小屏设备的便携性和大屏设备的易用性。但受限于现有柔性显示材料的强度、韧度、耐用性和可靠性问题，折叠屏还不能做到完全的自由弯曲，同时存在易起折痕、易受划伤等问题。

文章来源：《电子设计工程》 网址: http://www.dzsjgc.cn/zonghexinwen/2021/0319/1013.html