电子信息材料论文.doc

题目：传感器材料摘要：传感器的主要作用是用于传导信息，现代信息传感材料是具有信息获取、转换功能的材料，包括多种半导体、功能陶瓷、功能高分子和光纤材料。与早期的机械结构和电气结构型传感器相比，体积小、生产成本低。设计、合成具有新的物理、化学敏感功能，特别是具有生物和复合功能的新材料，进一步提高材料的敏感度和反应滞后及恢复速度，是我们现在对于传感器材料所追求的主要目标。正文：电子信息材料及产品支撑着现代通信、计算机、信息网络技术、微机械智能系统、工业自动化和家电等现代高技术产业。电子信息材料产业的发展规模和技术水平，已经成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志，在国民经济中具有重要战略地位，是科技创新和国际竞争最为激烈的材料领域。电子信息材料主要包括半导体材料、光电子材料、传感器材料、磁性材料、电子功能陶瓷、光传导纤维、绿色电池材料等。技术预测新材料领域专家组经过 5次会议讨论，对电子信息材料发展趋势和特点，我国的发展现状及与世界上主要先进国家的差距等进行了研究，并提出我国在该领域的发展重点和关键技术。本文就来介绍一下关于传感器材料的有关知识。现代社会到处都会用到传感器材料，它深入我们的生活，成为生活中不可或缺的现代高技术材料。传感器的主要作用是用于传导信息，现代信息传感材料是具有信息获取、转换功能的材料，包括多种半导体、功能陶瓷、功能高分子和光纤材料。与早期的机械结构和电气结构型传感器相比，体积小、生产成本低。设计、合成具有新的物理、化学敏感功能，特别是具有生物和复合功能的新材料，进一步提高材料的敏感度和反应滞后及恢复速度，是我们现在对于传感器材料所追求的主要目标。自从80年代初以来,计算机技术的发展带来了传感器技术的发展,传感器的墓本原理和材料都发生了根本变化。设计传感器的根本思想是在已有的材料中,找出合适材料来制造传感器 目前,日本东京工学院电子工程系Kl-YOSHI TAKAHASHI提出一种新的想法,即根据传感器的要求来制造材料,据此，人们己逐渐开始了这方面的研究.并将这项研究归纳为三大趋向: l)从单晶到多晶到非晶态材料 2)从静态材料到动态材料 3)从单一性材料到合成新材料。而这三种趋向的最终目的,都是要制造智能化材料，并将之用于现代生活和医学等专业领域中，此举可以极大的方便我们的生活，是现代化高科技技术上升到更高的一个层次。下面，分别介绍一下，传感器材料的具体分类。传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料四大类。半导体传感器材料主要是硅，其次是锗、砷化镓、锑化铟、碲化铅、硫化镉等。主要用于制造力敏、热敏、光敏、磁敏、射线敏等传感器。陶瓷传感器材料主要有氧化铁、氧化锡、氧化锌、氧化锆、氧化钛、氧化铝、钛酸钡等，用于制造气敏、湿敏、热敏、红外敏、离子敏等传感器。金属用作传感器的功能材料，主要用在机械传感器和电磁传感器中，用到的材料有铂、铜、铝、金、银、钴合金等。有机材料用于传感器还处在开发阶段，主要用于力敏、湿度、气体、离子、有机分子等传感器，所用材料有高分子电解质、吸湿树脂、高分子膜、有机半导体聚咪唑、酶膜等。虽然传感器材料对于我们来说是十分陌生的，但以上的传感器材料对于我们的日常生活来说，都是有极大用途的，如用于汽车等传感器的材料，主要有半导体材料和功能陶瓷材料等；用于医疗检查和生活舒适方面传感器的材料，主要有半导体材料、功能陶瓷材料、高分子传感材料和光纤材料等；用于办公和工农业生产自动化方面传感器的材料，主要有半导体材料和功能陶瓷材料等；用于通信广播领域传感器的材料，主要有半导体材料和功能陶瓷材料等。对于现代社会来说，用途最广，市场最大是属于以上第三种材料的磁传感器材料，而且随着纳米技术的不断发展，将纳米技术应用到现代的磁传感技术中已成为现在磁传感器市场上的最新“武器”。 以磁性材料为主的磁传感器也已经广泛的应用在国民经济的各个领域中。磁传感器的现有市场和潜在市场是十分广阔的。从高精密数控机床、机器人、工厂的自动化相关的位置检测仪器到磁盘的读出头、打印机等办公自动化设备，到处都需要性能优良的磁传感器。一枚火箭上大约需要600个磁传感器，全自动洗衣机和盒式磁带等等家电产品对磁传感器的需求在产值和产量分别占磁传感器市场的20%和62%以上。整个市场的需求量也以每年20%30% 的速度迅速增长。利用磁敏元件不受油雾、粉尘的影响，比目前最先进的光编码器可靠性高、使用寿命长、 尤其适合在自动油漆和自动焊接机器人、木材、塑料加工等有润滑油、切削油等污染物加工工业中应用。在数字化机床设计中，数字磁尺可帮助设计师实现闭环控 制。我国有大量的机床设备，统统废弃而改用新的数控机床不现实。采用磁敏元件对现有机床进行合理改造的潜在市场相当可观。在美国和日本的全自动化生产线上 控制机器人灵活准确操作的磁敏元件用量很大。在家电市场中，盒式录音机中的磁头就是磁敏元件。自动洗衣机中的转速控制的实现也是采用磁敏器件。今后随着各 种自动化或半自动化的家电产品陆续问世，只要与位置、角度、速度及编码等自动控制的参量有关，就全可采用磁敏元器件技术。小型化和智能化的各种新型磁敏元 件将会给磁传感器行业带来勃勃生机。在金融和通讯领域，我国的“金卡工程”就是采用世界标准的磁电阻传感器制造读卡器。信息高速公路中的电话、电视、图形 文字信息等等收费系统也采用磁卡写读装置。未来上医院看病可能需要用病历磁卡，缴水、电、煤气等费用需要用交费卡等等。总之，21世纪，磁敏元器件将起到更加重要的作用。市场的总容量不会小的。目前美、日企业界都正大力加强新型磁敏元器件的研究工作以迎接新世纪的挑战。纳米材料科学从微观设计材料，可以获得传统材料所无法获得的新性能和新效应。21世纪是纳米工程和纳米设计的世纪。纳米材料科学的进步是推动工业应用发展的源泉。但合理的利用现有的材料采用最佳的设计获得理想的实际应用效果也是必须考虑的问题。GMR、TMR、CMR直接的应用在工业界仍存在一些问题，GMR的饱和磁场值太大可能不利于应用，TMR的稳定的大规模工业制备仍值得探讨，CMR在 室温区不十分理想。上述的各种材料唯一已被工业界应用的是自旋阀结构的多层膜。但并不是说其它结构的材料无法应用。目前的情况是新材料已经开发出来并且实 验室层次的工艺过程也比较成熟，简单的唯相理论也已经能形象的阐明其物理机理，问题是如何将其应用到实际问题中去和如何开拓应用的领域，这的确需要动一番头脑。根据不同的应用目的合理开发利用，可以设计出多种多样的更加理想的磁传感器。从1988年GMR效应发现以来，磁电阻变化率的记录不断被突破，并引发了世界范围内的研究浪潮。GMR等磁电阻效应的最主要的可能应用方向之一就是传感器领域。由于GMR等效应最大的优势是具有很大的磁电阻变化率，某些结构的材料磁场灵敏度很高，磁电阻回线的形状更为丰富，所以在设计元器件上应比MR材料更为简化，更为智能