2.6 新材料（备课件）-【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（粤教版2019选择性必修第三册）

第二章 气体、液体和固体 第六节 新材料 粤教版（2019）高中物理选择性必修第三册 一、半导体材料 半导体材料的导电能力介于导体与绝缘体之间。它有一个最重要的性质，如果在纯净的半导体中掺入某些微量元素作为杂质，则其导电性能将会发生显著变化，即半导体的导电性能可通过掺杂来控制。人们利用半导体这一特性制造出了各种不同用途的半导体电子器件。 硅、锗是目前应用最广泛的半导体材料，95%以上的集成电路芯片都是在单晶硅片上制作的。随着集成工艺的提高，其内部元器件的工艺尺寸已缩小到几个纳米的大小，晶片上可集成超过10亿个电子元器件。电路及电子元器件的高度集成，使得各种功能组件小型化、微型化成为可能。现在一部手掌大的手机,集成了光线、距离、重力、加速度、磁场、指纹等十几种传感器，以及多个功能模块以支持通话、上网、导航、拍照等各种功能。 近些年，半导体材料在太阳能发电、余热发电领域成为科学研究的热点。半导体制成的光伏材料能将太阳能直接转化为电能。目前，人们致力于降低光伏材料成本和提高发电效率，使光伏发电的成本与传统发电方式相当，从而为大规模应用创造条件。半导体热电材料是将热能直接转化为电能的材料，已在航天领域得到应用。在航天探测器上，人们采用热电材料将放射性同位素衰变时放出的热量转化成电能来维持探测器电子设备的运行。 由于放射性同位素的半衰期较长，故能维持航天探测器长时间的运行。 迄今为止，半导体材料制造的电子产品已广泛应用于我们的生产、生活中，从雷达、火箭到电脑、手机,从互联网、卫星导航到网络购物、视频聊天,都离不开半导体。正是半导体材料与技术的应用，使得微电子等信息技术在21世纪迅速崛起，开创了人类信息化的全新时代。 二、纳米材料 纳米材料是当今新材料研究最富有活力和影响力的领域。纳米技术的应用、使得人类能在原子水平操作物质，从而更加自由地搬动原子和重组分子，组成具有特殊性能的新材料。 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1~100mm)或由它们作为重要单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。与宏观物质相比，纳米材料通常硬度、韧性、延展性等力学性能更好，熔点、磁性、导热和导电性降低，对光和物质具有更好的吸收和吸附性，化学活性大大增加。 纳米材料具有更强的韧性和强度以及H吸附性能、如碳纳米管是非常细的中空管状纳米材料，其强度是钢的