Elektronische Informationsindustrie hat die Eigenschaften von hohem Technologiegehalt, großem Input-Output-Verhältnis, hohem Mehrwert und offensichtlichen Nutzen.Elektronische Materialien und Komponenten sind wichtige Teile der elektronischen Informationsindustrie, die vor der elektronischen Informationsindustrie stehen und den Betrieb und die Entwicklung moderner Kommunikation, Informationstechnologie, mikromechanisches intelligentes System, industrielle Automatisierung und Haushaltsgeräte unterstützen sowie den Betrieb und die Entwicklung von Informationsindustrien wie dem Netz der elektrischen Energievernetzung, das aus neuen Energiefahrzeugen, Windkraft, Photovoltaik und intelligentem Netz besteht.
Da die Weltwirtschaft weiterhin deprimiert ist und das Wirtschaftswachstum im Inland sich verlangsamt, bleibt die elektronische Informationsindustrie eine stabile Wachstumsrate.Die Daten zeigen, dass im 2019 das Betriebseinkommen der elektronischen Informationsindustrie über dem Umfang Chinas um 4.5% jährlich gestiegen ist und 11Billion Yuan erreicht;Der Gesamtgewinn stieg um 3,1% Jahr für Jahr an, und es ging um 520Milliarden Yuan.Auch wenn die chinesische Elektronikindustrie in der Informationsverarbeitung im 2019 stetig zunehmen wird, wird sich die Wachstumsintensität verlangsamen, und der Profit der Elektronikindustrie wird deutlich geringer sein.
Seltene Erde ist eng mit der elektronischen Informationsindustrie verbunden.Seltene Erdelemente haben eine spezielle 4f-Schicht-elektronische Struktur, die viele Eigenschaften von Licht, Elektrizität und Magnetismus zeigt.Nach der Nano-Verarbeitung haben Seltene Erden-Elemente viele neue Eigenschaften, wie z.B. geringe Größenwirkung, hohe Oberflächenwirkung, Quanteneffekt, extrem starke photoelektrische magnetische Eigenschaft, Supraleitung, hohe chemische Aktivität usw., und die umfassende Leistung wird erheblich verbessert. Darüber hinaus werden durch Doping oder als Rohstoffe neue elektronische Funktionsmaterialien mit unterschiedlicher Zusammensetzung und Materialvielfalt, wie z.B. Halbleitermaterialien, optoelektronische Materialien, etc.Magnetische Materialien, elektronische funktionale Keramik, elektrische Energiematerialien und elektronische Kommunikationsmaterialien sind unverzichtbare Teile der elektronischen Informationsindustrie.Diese Materialien wurden auf viele Produkte der Elektronikindustrie angewandt und haben eine bestimmte industrielle Skala gebildet.Daher ist die elektronische Informationsindustrie ein wichtiger Endnutzer der Seltenen Erden.
Aus der Sicht der Anwendungsnachfrage haben nachhaltige Entwicklungsstrategie und made in China 2025 neuen Raum für die Entwicklung der elektronischen Informationsindustrie geschaffen, und die Nachfrage nach elektronischen funktionalen Materialien steigt ebenfalls stark.Aufgrund der Verbesserung der Leistung der Applikationsgeräte, der Verwendung der von Seltenerdmetallen modifizierten elektronischen Funktionsmaterialien werden die Einsatzszenarien bereichert und die rasche Entwicklung der elektronischen Informationsindustrie gefördert.Daher besteht die Hauptrichtung der gesamten Industrie darin, elektronische funktionale Materialien und Geräte zu entwickeln, die mittlere und High-End-Anwendung von elektronischen seltenen Erden-funktionalen Materialien zu erweitern, den strategischen Wert und die unterstützende Rolle der Seltenen Erde bei der Transformation traditioneller Industrien, der Entwicklung aufstrebender Industrien und der nationalen Verteidigungs- und Technologieindustrien voll zu spielen.
Elektronische Funktionsmaterialien sind eines der wichtigsten Rohstoffe in der elektronischen Informationsindustrie. Es handelt sich um ein Material mit physikalischen Auswirkungen wie Elektrizität, Magnetismus, Ton, Licht und Wärme und kann Informationen durch diese Effekte erkennen, transformieren, übertragen, verarbeiten und speichern, einschließlich Halbleitermaterialien, optoelektronische Materialien, magnetische Materialien, elektronische funktionale Keramikmaterialien, elektrische Energiematerialien usw.Seltene Erden ist in optoelektronischen Materialien, magnetischen Materialien und elektrischen Energiematerialien weit verbreitet. Es hat eine breite Anwendungsperspektive in Halbleitermaterialien und elektronischen funktionalen Keramiken.
Die Anwendung von Seltenerde in Halbleitermaterialien
1.1 Halbleiter-Materialübersicht
Halbleiter-Materialien sind die wichtigen Grundstoffe für die Herstellung von Transistoren, integrierten Schaltungen, Leistungselektronik-Geräten und optoelektronischen Geräten, die die Entwicklung elektronischer Informationsindustrien wie Kommunikation, Computer, Informationshausgeräte und Netzwerktechnik unterstützen, sowie ein wichtiges Symbol für die Messung der nationalen wirtschaftlichen Entwicklung, des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts und des nationalen Verteidigungsaufbaus.Die wichtigsten Halbleitermaterialien sind derzeit Silizium (SI), Galliumarsenid (GaAs), Siliciumcarbid (SIC), Galliumnitrid (GAN).
In den letzten Jahren haben die durch Zinkoxid (ZnO), SiC und Gan repräsentierten Halbleitermaterialien der dritten Generation eine neue Situation in der Halbleiterindustrie eröffnet.Diese Art von Material hat eine breitere Bandbreite, ein höheres Spannungsfeld, eine Wärmeleitfähigkeit, eine Elektronensättigung und eine höhere Strahlungsbeständigkeit. Aufgrund der Leistung, die das Kerngerät RF Verstärker der mobilen Basisstation benötigt, sind SiC, Gan Materialien und Geräte von großer Bedeutung für die 5g-Kommunikation.
1.2-Studie zu seltenen erddoptierten Halbleitermaterialien
Das Doping von Seltenerdelementen in Halbleitermaterialien nutzt hauptsächlich die Eigenschaften der Seltenerde-Ionen-4f-Elektronen, um die Halbleiterlumineszenz-Materialien vorzubereiten. Zweitens spielen sie aufgrund der chemischen Aktivität von Seltenerde-Ionen in Seltenerdelementen eine wichtige Rolle bei der Absorption von Verunreinigungen und können damit die Reinheit und Integrität der Halbleitermaterialien effektiv verbessern.
Die effektive Anregung von Seltenerde-Ionen erfordert in der Regel geeignete Matrix-Materialien, und Oxide sind ideale Matrix-Materialien, einschließlich Oxid-Halbleiter.Die Aufbereitungstechnik der Dünnschicht mit Seltenerdoxid ist mit der integrierten Schaltungstechnik (CMOS) kompatibel. Daher ist es von großer Bedeutung, die elektrolumineszierenden Geräte aus Silizium-basierten Dünnschichten mit Seltenerdoxid zu realisieren, was von großer Bedeutung ist, um den Anwendungsbereich der Seltenerdelumineszenz zu erweitern und die Lichtquelle zu entwickeln, die für die Silikonoptoelektronische Integration benötigt wird.
Aufgrund seiner hervorragenden lumineszierenden und katalytischen Eigenschaften ist Eu2O3 in verschiedenen modernen Geräten in der Mikroelektronik und der Optoelektronik weit verbreitet.Als spezielles Halbleitermaterial hat der Seltenerdeoxid-Halbleiter nicht nur die Vorteile reicher Spektrallinien, hoher Farbreinheit und hoher Lichtausbeute, sondern auch die ähnliche Lumineszenz-Mechanik mit ZnO, Gan und anderen Halbleitern aufgrund seines speziellen 4f-Bandes. Außerdem wird der elektronische Übergang durch das Vorhandensein von 4f-Band die charakteristischen Spektrallinien der entsprechenden Seltenen Erden-Elemente erzeugen,Anstelle eines weiten Bandübergangs wird die Lumineszenz-Effizienz nicht durch die Quenchung der Seltenerde-Ionenkonzentration eingeschränkt.Daher kann das epitaxiale Wachstum von Eu2O3-Folien auf Silizium-Wafer die Inkompatibilität zwischen Gan, ZnO und Si-Substrat effektiv lösen und die elektrolumineszierenden Geräte von Silizium-basierten Eu2O3-Folien perfekt mit der Silizium-basierten CMOS-Technologie kompatibel machen.
1.3 dünne magnetische Halbleitermaterialien
Der auf Spinelektronik basierende verdünnte magnetische Halbleiter (DMS) ist ein neuartiges Halbleitermaterial, das nach dem Doping in Halbleitermaterialien sowohl ferromagnetische als auch Halbleitereigenschaften hat. Die Dopingmaterialien umfassen hauptsächlich Übergangsmetallelemente (TM) oder Seltene Erden-Ionen (RE).DMS kann sowohl die Ladungs- als auch Spineigenschaften von Elektronen nutzen, was große Vorteile in magnetischen, magneto-optischen und magnetoelektrischen Feldern hat und eine Art Spin-Elektronik-Gerätematerial mit großem Potenzial ist.Das Material hat zwei Freiheitsgrade, elektronische Ladung und Elektronenspin. Es kann in spin elektronischen Geräten verwendet werden. Es hat eine breite Anwendungsperspektive in Speicher, Detektor, Sensor und optischem Sender.
2. Anwendung von Seltenerde in optoelektronischen Materialien
Optoelektronische Materialien kommen im Bereich der Optoelektronik zum Einsatz. Sie werden in den Bereichen Information, Energie und nationale Verteidigung eingesetzt, die von Photonen und Elektronen verarbeitet, gespeichert und übertragen werden.Optoelektronische Materialien sind hauptsächlich in photoelektrische funktionale Kristallmaterialien, optische Fasermaterialien und Displaymaterialien unterteilt, unter denen seltene Erde eines der wichtigsten Materialien in Laser- und nichtlinearen Kristallmaterialien und Szintillationskristallmaterialien ist.Seltene Erden-Elemente haben viele Anwendungen in optoelektronischen Bereichen, die die Erzeugung, Modulation, Übertragung, Speicherung, Anzeige und andere Anwendungen von optischen Informationen, wie Festkörperlaser, optischer Faser und optischer Anzeige usw. umfassen.
2.1 photoelektrisches funktionales Kristallmaterial
Seit dem 21.Jahrhundert werden optoelektronische funktionale Kristallmaterialien als Schlüsselmaterialien in den Bereichen Mikroelektronik, Optoelektronik, Kommunikation, Luft- und Raumfahrt sowie moderne militärische Technologie von allen Ländern der Welt beachtet.Es gibt viele Arten von photoelektrischen funktionalen Kristallen. Zurzeit sind einige industrielle Skala der optischen funktionalen Kristalle hauptsächlich Laser- und nichtlineare Kristalle, Szintillator Kristalle, optische Kristalle (einschließlich Fenster, Bleisubstratkristalle) und andere Kristallmaterialien.
Laser- und nichtlinearer Kristall
Die wichtigsten Materialien des Festkörperlasers haben wichtige Anwendungen in den Bereichen Laserwaffen, thermonukleare Fusion, Laserkommunikation, Laserbearbeitung, medizinische Behandlung und andere Bereiche.Die üblicherweise verwendeten Laserkristalle sind:yag, yb:yag, und:ggg, und:yvo4, und:yap, ti:al2o3, cr:al2o3, und:ylif4, etc.China hat eine Reihe von Durchbrüchen in der Laserkristallforschung gemacht. Die wichtigsten technischen Indizes von Laserkristallen, wie und:yag, und:yvo4, haben das internationale Niveau erreicht. Die Exportmenge von und:yvo4 Laserkristall hat ein Drittel des internationalen Marktes erfasst und ist ein großes Land in Produktion und Export geworden, aber großflächige und hochwertige YAG Laserkristallmaterialien,Es gibt immer noch eine gewisse Lücke in der Konsistenz der Qualität.
Der nichtlineare optische Kristall ist ein Forschungsbereich mit Vorteilen und Eigenschaften in der Welt.Es ist in der führenden Position im Bereich der sichtbaren, ultravioletten und tiefen UV-nichtlinearen optischen Kristalle, die weltweit Aufmerksamkeit erregt und eine Position im Bereich der neuen Materialien in der Welt einnimmt.Die gebräuchlichen nichtlinearen optischen Kristalle sind BBO Kristall, LBO Kristall, KDP Kristall, KTP Kristall, KBBF Kristall, LiNbO3, ZnGeP2, etc.
Kristallmaterial für Scntillator
Kristallmaterial von Scientillator ist ein wichtiges Strahlungserkennungsmaterial und wurde in der Hochenergiephysik, Nuklearmedizin, Sicherheitsinspektion, Umweltüberwachung, geologische Exploration, Ölgewinnung, IndustrieCT und anderen Bereichen weit verbreitet eingesetzt.Die gebräuchlichen Szintillator Kristalle sind nai:tl, csi:tl, l (y) so, BGO, labr3:ce, PbWO4, CdWO4, etc. 8220coms;Während des dreizehnten Fünfjahresplans wird China den Bedürfnissen von mehreren hundert Millionen Yuan für neue Kristalle und Geräte des Szintillators unter der Förderung der Antiterrorismus-Sicherheitskontrolle, industrielle zerstörungsfreie Tests und nukleare medizinische Diagnose und Anwendung von CT und Haustier gerecht werden.Zwischen den im Inland und im Ausland neuen Cerium aktivierten Szintillator-Kristallen und -Geräten besteht eine große Lücke. Die Kristalle des Szintillators werden nach wie vor von traditionellen NaI (TL), CSI (TL) beherrscht, die in vielen Bereichen wie der Nuklearmedizin und der Nuklearphysik den Anwendungsanforderungen nicht gerecht werden können.Die Entwicklung des Cerium-aktivierten neuen Szintillatorkristalls befindet sich noch im Stadium der Forschung und Entwicklung oder der technischen Anwendung.
2.2 Glasfasermaterialien
Fasermaterialien können in zwei Kategorien unterteilt werden: Kommunikationsfaser und Spezialfaser.Optische Glasfaserkabel ist die Infrastruktur des Kommunikationsnetzes.Optische Faser ist das Hauptanwendungsgebiet von Seltenerdoptischem Glas.Seltene Erde wird vor allem in der Faserkommunikation für Erbium-dotierte Faserverstärker verwendet, die die Vorteile der breiten Verstärkung, geringen Lärm und Kompatibilität mit optischem Glasfasersystem hat, was es ein sehr geeigneter Verstärker für Multi-Node-Netzwerk macht.EDFA und EDFL sind in verschiedenen Bereichen weit verbreitet, u.a. in den Bereichen Ultra-Bit-Telekommunikations-Übertragungssystem, Frequenzmessung, Spektrum- und Raumkommunikation.
Spezielle Faser spielt im optischen Kommunikationsbereich eine große Rolle, und seltene Erden dotierte Spezialfaser spielt in anderen verwandten Bereichen eine wichtige Rolle.Mit dem Fortschritt der Technologie wurde in den letzten Jahren eine starke Entwicklung der seltenen Erden-dotierten Faser erzielt.Neben dem häufig verwendeten er3+ als Dopint werden auch andere Seltenerdionen wie yb3+, tm3+, ho3+, nd3+, pr3+, eu3+, etc. als Dopinte verwendet, um seltene erddotierte optische Faser zu erzeugen.Ytterbium dotierte Faser ist einer der am meisten betroffenen Forschungsschwerpunkte auf dem Gebiet der seltenen Erden dotierten Spezialfaser, und es wurde als Lasermedium Aufmerksamkeit gewidmet.
Seltene Erddotierte Faser kann nicht nur für die optische Signalverstärkung, sondern auch für Faserlaser und Fasersensor verwendet werden.Gleichzeitig wurde auch die Anwendung verschiedener Optoelektronischer Geräte auf Basis von Seltenerddoping von der optischen Faserkommunikation bis zur Sensorik, medizinischer Behandlung, Materialverarbeitung und Landesverteidigung erweitert.
3. Anwendung seltener Erde in magnetischen Materialien
Permanente Magnete (auch als hart magnetische), weiche magnetische und spin magnetische Materialien sind wichtige funktionale Materialien in der Informationsindustrie.Seltene Erden Permanentmagnet ist ein sehr wichtiges magnetisches funktionelles Material für die Informationsindustrie. Es hat enge Beziehungen zu allen Aspekten der modernen Informationsindustrie wie Telekommunikationsnetz, Fernsehnetz, Internet und Smart Grid. Seltene Erden Permanentmagneten Materialien müssen in einigen Bereichen unentbehrlich sein.Seltene Erden Permanentmagnet-Materialien und Seltenerdemagnet-Sauerstoff-Materialien sind die elektronischen Funktionsmaterialien, die hauptsächlich in der elektronischen Informationsindustrie eingesetzt werden.
3.1 Seltene Erden Permanentmagnet-Materialien
Seltene Erden Permanentmagneten werden in vielen Bereichen wie der Informationskommunikation, der Unterhaltungselektronik, energiesparenden Geräten, der Windenergie, neuen Energiefahrzeugen, der künstlichen Intelligenz und der Luft- und Raumfahrt weit verbreitet eingesetzt und werden zu einem unverzichtbaren funktionalen Material in Produktion und Leben.Die Seltenen Erden Permanentmagneten Materialien umfassen hauptsächlich gesintertes NdFeB, gebundenes NdFeB, Heißpressen /Heißverformung NdFeB und gesintertes Samarium-Kobalt.Das NdFeB-Material ist eines der wichtigsten Anwendungsbereiche von Seltenerdmaterialien und gehört zu den wichtigen Grundstoffen für die moderne elektronische Informationsindustrie und ist eng mit dem Leben der Menschen verbunden.So klein wie Computer-Festplatte und optischer Laufwerk, Automobil, Generator, medizinisches Instrument, magnetische Levitation Zug, Permanentmagnet Materialien sind allgegenwärtig. Es ist, weil Seltenerde Permanentmagnet Materialien weit verbreitet verwendet werden, und die Größe vieler elektronischen Produkte wird weiter reduziert und die Leistung wird stark verbessert, die sich an den Entwicklungstrend von Licht, dünne und kleine Nachfrage von elektronischen Produkten anpasst.
Der Vibrationsmotor und der Mikroelektroakustische Elementhorn, VCM und Spindelmotor von Festplattenlaufwerken verwenden alle Hochleistungsmagnete von NdFeB.Die meisten Antriebsmotoren, die in verschiedenen Geräten der Informationsindustrie verwendet werden, wie Drucker, weiche Festplatten, optische Laufwerke, Fax-Maschinen, Fotokopierer usw., sind Permanentmagnet BLDCM.Diese Permanentmagneten BLDCMs nehmen alle NdFeB Magnete mit hoher Leistung an, so dass die Nachfrage nach Seltenerde Permanentmagnetstoffen in Büroautomationsgeräten sehr groß ist.
Die permanente Magnetresonanztomographie moderner medizinischer Geräte hat den Permanentmagnet durch den neuesten NdFeB Permanentmagnet ersetzt. Die Magnetfeldstärke hat sich verdoppelt, die Bildklarheit wurde ebenfalls stark verbessert und eine große Menge Rohstoffe werden eingespart.Derzeit verfügen General Electric und Siemens in Deutschland über die Produktionsstandorte für Kernspintomographie in China.
Mit dem Aufkommen neuer Energiequellen wie Windenergie und Sonnenenergie wurden in diesen neuen Energiegeneratoren seltene Erden-Permanentmagnetmaterialien weit verbreitet eingesetzt.Seltene Erden Permanentmagnet-Motor hat die Eigenschaften von hoher Effizienz, geringem Gewicht, zuverlässigem Betrieb und deckt fast alle Arten von Motoren ab.Der RE Permanentmagnet Motor entwickelt sich in Richtung hoher Leistung (hohe Drehzahl, hohes Drehmoment), hoher Funktion und Miniaturisierung. Auch die Anwendungsperspektive der Motorvariante und des Einsatzfeldes ist sehr optimistisch.
Die Entwicklung und Anwendung von Permanentmagneten für seltene Erden spiegelt die wichtige Entwicklungsrichtung strategischer aufstrebender Industrien in China wider und ist einer der Schlüsselpunkte der High-Tech-Industrie in China.Die Seltenerdmagnetindustrie ist nicht nur die am schnellsten sich entwickelnde und größte Industrie im Bereich der Seltenerdanwendung, sondern auch die größte Wiederverwertungsindustrie.
3.2 Seltene Erden Permanentmagnet-Sauerstoff-Material
Permanente Magnet-Sauerstoff und weiche magnetische Materialien sind aufgrund ihrer breiten Anwendung in der Elektro- und Elektro- und Telekommunikationstechnik zu den produktivsten funktionalen Materialien in der magnetischen Materialindustrie geworden.Mit der rasanten Entwicklung der Elektro- und Elektronikindustrie wie Automobil, Elektrorad, Büroautomation, Kommunikation und Netzwerk steigt der Bedarf an permanenten Magnet-Sauerstoffwerkstoffen mit 20% 30% pro Jahr.Obwohl die Seltenerde Nd Fe-B Permanentmagnet-Materialien hervorragende Eigenschaften haben, ist es eine wichtige Forschungsrichtung, um die magnetischen Eigenschaften des Permanentmagneten-Sauerstoffs aufgrund der hohen Kosten zu verbessern.Verschiedene Ergänzungen zu Permanentferrit