전자 정보 산업 은 기술 함량 이 높 고 투입 산출 비율 이 크 며 부가 가치 가 높 고 수익 이 현저 한 특징 을 지닌다.전자 재료 와 부품 은 전자 정보 제조 업 의 중요 한 구성 부분 으로 전자 정보 산업 체인 의 전면 에 위치 하고 현대 통신, 정보 네트워크 기술, 마이크로 기계 스마트 시스템, 공업 자동화 와 가전 등 정보 처리 시스템 과 신 에너지 자동차, 풍 전, 광 볼트, 스마트 그리드 로 구 성 된 전기 에너지 네트워크 등 정보 산업의 운영 과 발전 을 지탱 한다.
전 세계 경제가 지속 적 으로 침체 되 고 국내 경제의 성장 속도 가 느 려 지 는 상황 에서 전자 정보 업 계 는 여전히 안정 적 인 성장 속 도 를 유지 하고 있다.데이터 에 따 르 면 2019 년 에 중국의 규모 이상 전자 정보 제조 업 의 영업 수입 은 동기 대비 4.5% 증 가 했 고 11 조 위안 에 달 했다.이윤 총액 은 동기 대비 3.1% 증 가 했 고 5200 억 위안 에 육박 했다.그 중에서 2019 년 에 중국의 전자 정보 제조 업 은 안정 적 인 성장 세 를 유지 하 였 으 나 성 장 력 이 약간 느 려 졌 고 전자 재료 와 부품 업계 의 이윤 은 큰 폭 으로 떨 어 졌 다.
희토 류 는 전자 정보 산업 과 밀접 한 관 계 를 가진다.희토 류 원 소 는 특수 한 4f 층 전자 구 조 를 가지 고 많은 빛, 전기, 자성 의 특성 을 나타 낸다.나 노 화 를 통과 한 후에 희토 류 원 소 는 새로운 특성 도 많이 가지 게 되 었 다. 예 를 들 어 작은 사이즈 효과, 높 은 비례 표면 효과, 양자 효과, 매우 강 한 광 전자 성 성질, 초전도 성, 높 은 화학 활성 등 이 있다. 종합 적 인 성능 이 크게 향상 되 었 고 도 핑 또는 원료 로 서 다른 재료 와 성능 이 다 르 고 종류 가 다양한 신형 전자 기능 재료, 예 를 들 어 반도체 재료, 광전자 재료,자성 재료, 전자 기능 세라믹 재료, 전기 에너지 재료, 전자 통신 재료 로 전자 정보 산업 에서 없어 서 는 안 될 중요 한 구성 부분 이다.이런 재 료 는 이미 많은 전자 부품 업계 의 제품 에 응용 되 었 고 이미 일정한 산업 규 모 를 형성 했다.그러므로 전자 정보 산업 은 희토 류 의 중요 한 단말 사용자 이다.
응용 수 요 를 보면 지속 가능 한 발전 전략, 등 은 전자 정보 산업의 발전 에 새로운 공간 을 만들어 주 었 고 전자 기능 재료 의 시장 수요 도 크게 증가 하고 있다.희토 류 변성 전자 기능 재 료 를 통 해 응용 부품 의 사용 성능 을 크게 향상 시 키 고 사용 장면 을 풍부 화시 키 며 전자 정보 산업의 신속 한 발전 을 추진 했다.그러므로 전자 기능 재료 와 부품 을 발전 시 키 는 데 총 력 을 기울 이 고 희토 류 전자 기능 재료 의 중급 응용 을 확대 하 며 희토 류 가 전통 산업 을 개조 하고 신 흥 산업 과 국방 과학기술 공업 을 발전 시 키 는 전략 적 가치 와 지지 역할 을 발휘 하 는 것 이 전체 업계 의 중점 적 인 관심 과 발전의 주요 방향 이다.
전자 기능 재 료 는 전자 정보 산업 에서 가장 중요 한 원자재 중 하나 로 전기, 자기, 소리, 빛, 열 등 물리 적 효 과 를 가지 고 이러한 효 과 를 통 해 정보 에 대한 탐지, 변환, 전송, 처리, 저장 등 기능 을 실현 하 는 재료 로 주로 반도체 재료, 광전자 재료, 자성 재료, 전자 기능 도자기 재료, 전기 에너지 재료 등 을 포함한다.희토 류 는 이미 그 중의 광전자 재료, 자성 재료 와 전기 에너지 재료 분야 에 광범 위 하 게 응용 되 었 고 반도체 재료 와 전자 기능 세라믹 재료 분야 에서 응용 전망 이 매우 넓다.
1. 희토 류 가 반도체 재료 에서 의 응용
1.1 반도체 재료 에 대한 개술
반도체 재 료 는 트랜지스터, 집적 회로, 전력 전자 부품, 광전자 부품 을 제작 하 는 중요 한 기초 재료 로 통신, 컴퓨터, 정보 가전 과 인터넷 기술 등 전자 정보 산업의 발전 을 지탱 하고 한 국가의 경제 발전, 과학기술 발전 과 국방 건설 수준 을 평가 하 는 중요 한 표지 이다.현재 주로 사용 되 고 있 는 반도체 재 료 는 실리콘 (Si), 갈륨 비소 (Gaas), 실리콘 (SiC), 질화 갈륨 (GaN) 등 을 포함한다.
최근 들 어 산화 아연 (ZnO), SiC, GaN 을 비롯 한 3 세대 반도체 재료 가 반도체 산업의 새로운 국면 을 열 었 다.이런 재 료 는 더 넓 은 밴드 폭, 더 높 은 격 차 전기 장, 열전도율, 전자의 포화 속도 와 더 높 은 항 방사선 능력 을 가지 고 있 으 며 5G 통신 시스템 의 이동 기지 국 핵심 부품 인 무선 주파수 출력 증폭기 가 요구 하 는 성능 에 부합 되 기 때문에 SiC, GaN 재료 및 부속품 의 연구 및 개발 은 5G 통신 에 중요 한 의 미 를 가진다.
1.2 희토 류 에 반도체 재료 가 섞 인 연구
반도체 재료 중 희토 류 원소 가 섞 여 있 는 것 은 주로 희토 류 이온 4f 전자의 특성 을 이용 하여 반도체 발광 재 료 를 제조 하 는 것 이다. 둘째, 희토 류 원소 중 희토 류 이온 의 화학 활성 으로 인해 불순물 을 흡착 하 는 작용 을 하여 반도체 재료 의 순 도 · 완전 성 을 효과적으로 높 일 수 있다.
희토 류 이온 의 효과 적 인 자극 은 일반적으로 적당 한 기본 재료 가 필요 한데, 산화물 은 바로 상당히 이상 적 인 기본 재료 이 며, 그 중 에는 산화물 반도체 가 포함 된다.희토 류 에 섞 인 산화물 필름 의 제조 공정 과 집적 회로 제조 공정 (CMOS) 이 서로 호 환 되 므 로 실리콘 기반 희토 류 도 핑 산화물 필름 전자 발광 부품 을 실현 하 는 것 은 희토 류 이온 발광 의 응용 범위 와 실리콘 기반 광 전 집성 을 발전 시 키 는 데 필요 한 광원 을 확대 하 는 데 중요 한 의 미 를 가진다.
희토 양화 물 Eu2O3 은 뛰어난 발광 과 촉매 성능 으로 마이크로 전자, 광전자 기술 등 분야 의 각종 현대 부품 에 널리 응용 된다.희토 양화 물 반도체 는 일종 의 특수 한 반도체 재료 로 서 희토 류 이온 스펙트럼 이 풍부 하고 색 순도 가 높 으 며 발광 효율 이 높다 는 높 은 장점 을 가지 고 있 을 뿐만 아니 라 그 특수 한 4f 에너지 밴드 로 인해 ZnO, GaN 등 반도체 와 유사 한 발광 메커니즘 을 가지 고 있어 서 전 기 를 발광 할 수 있 으 며 4f 에너지 의 존재 로 인해 전자의 도약 은 해당 희토 류 원소 의 특징 스펙트럼 을 형성 할 것 이다.넓 은 띠 사이 의 비약 이 아니 라 빛 의 효율 도 희토 류 이온 농도 의 급 멸 에 제한 을 받 지 않 는 다.따라서 실리콘 칩 에 외연 성장 Eu2O3 필름 은 GaN, ZnO 등 반도체 재료 와 si 라이닝 에 존재 하 는 불 균형 문 제 를 효과적으로 해결 하여 실리콘 기반 Eu2O3 필름 전자 발광 부품 이 실리콘 CMOS 공예 와 완벽 하 게 호 환 되도록 한다.
1.3 희 자성 반도체 재료
자전 전자학 을 바탕 으로 하 는 희 자성 반도체 (Diluted Magnetic Semiconductors, DMS) 는 반도체 재료 에 섞 여 형 성 된 철 자성 에너지 와 반도체 성능 을 겸비 한 신형 반도체 재료 로 그 중에서 도 도 핑 재 료 는 주로 과도 금속 원소 (TM) 또는 묽 은 흙 원소 이온 (RE) 이 있다.DMS 는 전자의 전하 속성 과 자 회전 속성 을 동시에 이용 하여 자기, 자기 광, 자기 전 등 분야 에서 커 다란 우수 성 을 나타 내 고 커 다란 발전 잠재력 을 가 진 자 회전 전자 부품 재료 이다.이 재 료 는 동시에 전자 전하 와 전자 자전 두 가지 자유 도 를 응용 하여 반도체 재료 의 정보 처리 와 자성 재료 의 정보 저장 을 하나 로 융합 시 켜 자체 회전 전자 부품 에 응용 할 수 있 으 며, 메모리, 탐측 기, 센서 와 광 발사 기 부품 에 넓 은 응용 전망 을 가지 고 있다.
2. 희토 류 가 광전자 재료 에서 의 응용
광전자 재 료 는 광전자 기술 분야 에서 응용 되 고 광자, 전 자 를 매개체 로 하여 정 보 를 처리, 저장, 전달 하 는 재 료 는 주로 정보 분야 에 응용 되 고 에너지 와 국방 분야 에 도 사용 된다.광전자 재 료 는 주로 광 전 기능 결정 재료, 광섬유 재료 와 디 스 플레이 재료 로 나 뉘 는데 그 중에서 레이저 와 비 선형 결정 재료, 반 짝 임 결정 재료 중 희토 류 는 중요 한 원료 중의 하나 이다.희토 류 요 소 는 광전자 분야 에서 많은 응용 이 있 는데 그 중에서 빛 정보의 생 성, 변조, 전송, 저장, 표시 와 다른 응용 과 관련된다. 예 를 들 어 고체 레이저, 광섬유 와 빛 표시 등 분야 가 중요 한 광전자 재료 이다.
2.1 광전기 기능 수정체 재료
21 세기 에 접어 들 면서 광 전 기능 수정체 재 료 는 마이크로 전자, 광전자, 통신, 우주 및 현대 군사 기술 등 첨단 기술 분야 의 핵심 재료 로 서 세계 각국 의 중 시 를 받 았 다.광 전 기능 수정체 의 종류 가 매우 많은 데, 현재 이미 일정한 산업 규 모 를 형성 한 것 은 주로 레이저 와 비 선형 결정체, 반 짝 임 결정체, 광학 결정체 (창, LED 기 판 결정 포함) 등 결정체 재료 가 있다.
레이저 와 비 선형 결정체
고체 레이저 기기 의 관건 적 인 재 료 는 레이저 무기, 열핵 융합, 레이저 통신, 레이저 가공, 의료 등 분야 에서 모두 중요 한 응용 을 가진다.자주 사용 하 는 레이저 결정체: ND: YAG, Yb: YAG, Nd: GGG, Nd: YVO4, Nd: YAP, Ti: Al2O3, Cr: Al2O3, Nd: YLIF4 등.중국 은 레이저 결정체 에 대한 연 구 를 통 해 일련의 돌 파 를 거 두 었 다. 네오디뮴 이트륨 알루미늄 가 넷 (Nd: YaG), 네오디뮴 바나듐 산 이트륨 (Nd: YVO4) 등 레이저 결정체 의 주요 기술 기준 은 국제 선진 수준 에 달 했다. Nd: YVO4 레이저 결정체 의 수출 수량 은 이미 국제 시장의 3 분 의 1 을 차지 하고 생산 수출 대국 이 되 었 으 나 큰 사이즈, 높 은 품질 YAG 레이저 결정체 재료 가 되 었 다.특히 품질의 일치 성 은 여전히 어느 정도 차이 가 있다.
비 선형 광학 결정 체 는 우리 나라 가 국제 적 으로 우세 와 특색 을 가 진 연구 분야 이다.이 를 통 해 알 수 있 듯 이 자외선 과 딥 자 외 파 단 비 선형 광학 결정체 에 대한 연 구 는 국제 에서 앞장 서고 세계 의 주목 을 받 으 며 세계 신소 재 분야 에서 자 리 를 잡 고 있다.상용 하 는 비 선형 광학 결정체: BBO 크리스털, LBO 크리스털, KDP 크리스털, KTP 크리스털, KBBF 크리스털, LiNbO3, ZnGep 2 등.
신 틸 레이 션 크리스털 재료
반 짝 임 크리스털 재 료 는 중요 한 복사 탐측 재료 로 고에너지 물리, 핵 의학, 안전 검사, 환경 감 측, 지질 탐사, 석유 측정 우물, 공업 CT 등 분야 에서 광범 위 하 게 응용 된다.자주 사용 하 는 플 래 쉬 크리스털: NaI: Tl, CSI: Tl, L (Y) SO, BGO, LaBr 3: Ce, PbWO4, CdWO4 등.'제1 3 차 5 개 년' 동안 중국 은 반 테러 안전 검사, 공업 무 손해 검사, 그리고 핵 의학 진단 응용 CT, PET 등 분야 의 추진 에 따라 신형 반 짝 임 결정체 와 부속품 에 대한 수 요 는 수 억 위안 에 달 할 것 이다.국내 신형 세륨 활성화 플 래 쉬 크리스털 및 부품 방면 은 외국 과 큰 차이 가 있 으 며 플 래 쉬 크리스털 은 여전히 전통 적 인 NaI (Tl), CSI (Tl) 를 위주 로 하고 핵 의학 이미 징, 핵 물리 등 여러 분야 에서 응용 요 구 를 만족 시 킬 수 없다.세륨 활성화 신형 희토 류 반 짝 임 결정체 의 개발 상 처 는 연구 개발 또는 공정 화 응용 단계 다.
2.2 광섬유 재료
광섬유 재 료 는 통신 광섬유 와 특수 광섬유 두 종류 로 나 눌 수 있다.광섬유 광케이블 은 통신망 의 인 프 라 이다.광도 섬 유 는 희토 류 광학 유리의 주요 응용 분야 다.희토 류 는 광섬유 통신 에서 주로 에르븀 광섬유 증폭기 에 사용 되 는데 이 는 넓 은 이득, 낮은 소음, 그리고 광섬유 광파 시스템 과 의 호환성 등 장점 을 가지 고 이 를 다 중 노드 네트워크 에 사용 하기에 매우 적합 한 증폭 부품 으로 만 들 었 다.에르븀 광섬유 증폭기 (EDFA) 와 에르븀 광섬유 레이저 (EDFL) 는 이미 각 분야 에 널리 응용 되 었 는데, 이 는 초고 비트 통신 전송 시스템, 주파수 측정, 스펙트럼 과 공간 통신 등 을 포함한다.
특수 광섬유 가 광통신 분야 에서 큰 역할 을 할 뿐만 아니 라 다른 관련 분야 에서 도 희토 류 에 특수 광섬유 가 섞 여 있 는 것 이 중요 한 역할 을 한다.기술 의 발전 에 따라 희토 류 에 광섬유 가 섞 여 최근 몇 년 동안 큰 발전 을 이 루 었 다.Er 3 + 를 도 핑 제로 사용 하 는 것 을 제외 하고 다른 희토 류 이온, 예 를 들 어 Yb3 +, Tm 3 +, Ho3 +, Nd 3 +, Pr3 +, Eu 3 + 등 도 핑 제로 희토 류 에 특수 광섬유 가 섞 여 있다.이테르븀 첨가 광 섬 유 는 현재 희토 류 에 특수 광섬유 가 섞 여 있 는 분야 에서 가장 사람들의 주목 을 받 는 연구 핫 이 슈 로 서 레이저 매개체 로 서 사람들의 중 시 를 받 고 있다.
희토 류 에 광섬유 가 섞 여 있 는 것 은 광 신호 의 확대 뿐만 아니 라 광섬유 레이저 와 광섬유 센서 등 광섬유 부품 을 만 드 는 데 도 쓰 인 다.이 동시에 희토 류 를 바탕 으로 하 는 각종 광섬유 부품 과 광전자 부품 의 응용 도 광섬유 통신 에서 센서, 의료, 재료 가공 과 국방 등 분야 로 확대 된다.
3. 희토 류 가 자성 재료 에서 의 응용
자성 재료 중의 영자 기 (강자성 이 라 고도 함), 연자 성, 자성 등 자성 재 료 는 정보 산업의 중요 한 기능 재료 이다.희토 류 영구 자석 재 료 는 정보 산업 에 있어 매우 중요 한 자성 기능 재료 로 텔 레 콤 네트워크, 텔레비전 네트워크, 인터넷 과 스마트 그리드 등 현대 정보 산업의 여러 측면 과 밀접 한 관 계 를 가진다. 희토 류 영구 자석 재 료 는 특정한 분야 에서 심지어 없어 서 는 안 된다.희토 류 영구 자석 재료 와 희토 류 영구 자석 철 소 재 는 주로 전자 정보 산업 에 응용 되 는 전자 기능 재료 이다.
3.1 희토 류 영구 자석 재료
희토 류 영구 자 재 는 정보 통신, 소비 전자, 에너지 절약 가전, 풍력 발전, 신 에너지 자동차, 인공지능 과 항공 우주 등 여러 분야 에 광범 위 하 게 응용 되 어 이미 생산 과 생활 에서 없어 서 는 안 될 중요 한 기능 재료 가 되 었 다.희토 류 영구 자성 재 료 는 주로 네오디뮴 철 붕소 재료, 접착 네오디뮴 철 붕소 재료, 열 압 / 열 변형 네오디뮴 철 붕소 재료, 소결 사마륨 코발트 재 료 를 포함한다.네오디뮴 철 붕소 재 료 는 희토 류 재료 의 가장 중요 한 응용 분야 중 하나 로 현대 전자 정보 산업 을 지탱 하 는 중요 한 기초 재료 중 하나 로 서 사람들의 생활 과 밀접 한 관 계 를 가진다.작은 컴퓨터 하 드 디스크, 시디롬 드라이브, 큰 자동차, 발전기, 의료 기기, 자기 부상 열차 등 까지 영구 자성 재 료 는 어디 에 나 존재 하지 않 는 다. 바로 희토 류 영구 자석 재 료 를 광범 위 하 게 사 용 했 기 때문에 많은 전자 제품 의 크기 가 더욱 축소 되 고 성능 이 큰 폭 으로 개선 되 어 현재 전자 제품 의 가 볍 고 얇 으 며 작은 수요 의 발전 추세 에 적응 되 었 다.
핸드폰 의 진동 모터 와 마이크로 스피커, 컴퓨터 하 드 드라이브 의 사 운 드 코일 모터 (VCM) 와 메 인 샤프트 모 터 는 모두 고성능 의 네오디뮴 철 붕소 자 체 를 사용 하고 있다.프린터, 소프트 하 드 드라이브, 시디롬 드라이브, 팩스, 복사기 등 정보 산업 과 관련 된 각종 장치 에서 사용 되 는 구동 전동 기 는 대부분이 영구 자석 무 솔 직류 전동기 이다.이러한 영구 자석 무 솔 직류 전동기 들 은 모두 고성능 의 NdFeB 자 체 를 사 용 했 기 때문에 사무 자동화 설비 에서 희토 류 영구 자석 재료 에 대한 수 요 량 이 매우 크다.
현대 의료 설비 의 영구 자성 자기 공명 영상 설 비 는 최신 네오디뮴 철 붕소 영구 자석 재료 로 과거 에 철 산소 영구 자석 을 사 용 했 던 것 을 대 체 했 고 자장 의 강 도 는 배로 높 아 졌 으 며 이미지 선명 도 는 크게 향상 되 었 고 대량의 원자 재 를 절약 했다.현재 미국의 유 니 버 설 전기 와 독일 지멘스 는 중국 에서 모두 자기 공명 영상 설비 생산 기 지 를 가지 고 있다.
풍력 에너지, 태양 에너지 등 신 에너지 의 발전 에 따라 희토 류 영구 자석 재 료 는 이러한 신 에너지 발전기 에서 광범 위 하 게 응용 되 기 시작 했다.희토 류 영구 자석 기 계 는 효율 적 이 고 품질 이 가 볍 고 운행 이 믿 을 수 있다 는 등 현저 한 특징 을 가지 고 거의 각종 전기 기 계 를 덮는다.희토 류 영구 자석 기 계 는 고성능 화 (고 회전 속도, 고 회전 모멘트), 고 기능 화 와 마이크로 화 방향 으로 발전 하고 있 으 며 모터 의 종류 와 응용 분야 도 끊임없이 응용 전망 을 확대 하고 있다.
희토 류 영구 자석 재료 의 개발 과 응용 은 중국 전략 신 흥 산업 분야 의 중대 한 발전 수요 방향 을 나타 내 고 중국 첨단 기술 산업의 발전 중심 중 하나 이다.희토 류 영구 자석 산업 은 희토 류 응용 분야 의 발전 이 가장 빠 르 고 규모 가 가장 큰 산업 일 뿐만 아니 라 가장 큰 희토 류 소모 분야 이기 도 한다.
3.2 희토 류 영구 자석 산소 재료
영구 자석 산소 와 연자 성 재 료 는 전력 전공 및 전신 기술 의 광범 위 한 응용 으로 자성 재료 업계 에서 생산 능력 이 가장 큰 기능 재료 가 되 었 다.자동차, 전기 자전거, 사무 자동화 설비, 통신, 인터넷 등 전자 정보 산업 이 고속도로 발전 하기 때문에 영구 자석 산소 재료 의 수 요 량 은 매년 20 ~ 30% 의 속도 로 증가한다.비록 희토 류 네오디뮴 철 붕소 계 영구 자성 재 료 는 우수한 성질 을 가지 지만 원가 가 비교적 높 기 때문에 영구 자석 산소 체 의 자성 을 향상 시 키 는 것 은 현 단계 의 중요 한 연구 방향 이 될 수 있다.영구 자석 산소 에 각종 첨가