汽车芯片需要氖

氖对芯片的重要性，表现如下：

氖是芯片制程所需激光的关键材料，主要用于半导体光刻技术，特别是深紫外光刻技术（DUV）。在半导体曝光制程中，需要透过混合氖、氟、氩等特殊气体才能进行，且氖占比高达95%以上。

乌克兰占据全球高达70%的氖生产量，美国芯片等级的氖，90%源于乌克兰。同时，用于传感器、内存等产品的钯，全球有35%来自俄罗斯。俄乌冲突将导致氖、氩及氪等惰性气体的生产受到干扰，也可能导致氖出口中断，或推升晶圆价格，加剧芯片荒。

稀有气体的单质在常温下为气体，且除氩气外，其余几种在大气中含量很少（尤其是氦），故得名“稀有气体”，历史上稀有气体曾被称为“惰性气体”，这是因为它们的原子最外层电子构型除氦为1s2（上标）外，其余均为8电子构型（ns2np6，均为上标），而这两种构型均为稳定的结构。因此，稀有气体的化学性质很不活泼，所以过去人们曾认为他们与其他元素之间不会发生化学反应，称之为“惰性气体”。然而正是这种绝对的概念束缚了人们的思想，阻碍了对稀有气体化合物的研究。1962年，在加拿大工作的26岁的英国青年化学家N.Bartlett合成了第一个稀有气体化合物Xe[PtF6]（6为下标），引起了化学界的很大兴趣和重视。许多化学家竞相开展这方面的工作，先后陆续合成了多种“稀有气体化合物”，促进了稀有气体化学的发展。而“惰性气体”一名也不再符合事实，故改称稀有气体。

稀有气体的物理和化学性质

空气中约含1％（体积百分）稀有气体，其中绝大部分是氩。稀有气体都是无色、无臭、无味的，微溶于水，溶解度随分子量的增加而增大。稀有气体的分子都是由单原子组成的，它们的熔点和沸点都很低，随着原子量的增加，熔点和沸点增大。它们在低温时都可以液化。稀有气体原子的最外层电子结构为ns2np6（氦为 1s2），是最稳定的结构，因此，在通常条件下不与其他元素作用，长期以来被认为是化学性质极不活泼，不能形成化合物的惰性元素。直到1962年，英国化学家N.巴利特才利用强氧化剂PtF6与氙作用，制得了第一种惰性气体的化合物Xe[PtF6]，以后又陆续合成了其他惰性气体化合物，并将它的名称改为稀有气体。

空气是制取稀有气体的主要原料，通过液态空气分级蒸馏，可得稀有气体混合物，再用活性炭低温选择吸附法，就可以将稀有气体分离开来。

氦气是除了氢气以外最轻的气体，可以代替氢气装在飞船里，不会着火和发生爆炸。

液态氦的沸点为-269℃，利用液态氦可获得接近绝对零度（-273.15℃）的超低温。氦气还用来代替氮气作人造空气，供探海潜水员呼吸，因为在压强较大的深海里，用普通空气呼吸，会有较多的氮气溶解在血液里。当潜水员从深海处上升，体内逐渐恢复常压时，溶解在血液里的氮气要放出来形成气泡， 对微血管起阻塞作用，引起“气塞症”。氦气在血液里的溶解度比氮气小得多，用氦跟氧的混合气体（人造空气）代替普通空气，就不会发生上述现象。

氩气经高能的宇宙射线照射后会发生电离。利用这个原理，可以在人造地球卫星里设置充有氩气的计数器。当人造卫星在宇宙空间飞行时，氩气受到宇宙射线的照射。照射得越厉害，氩气发生电离也越强烈。卫星上的无线电机把这些电离信号自动地送回地球，人们就可根据信号的大小来判定空间宇宙辐射带的位置和 强度。

氪能吸收X射线，可用作X射线工作时的遮光材料。

氙灯还具有高度的紫外光辐射，可用于医疗技术方面。氙能溶于细胞质的油脂里，引起细胞的麻醉和膨胀，从而使神经末梢作用暂时停止。人们曾试用80%氙和20%氧组成的混合气体，作为无副作用的麻醉剂。在原子能工业上，氙可以用来检验高速粒子、粒子、介子等的存在。

氡是自然界唯一的天然放射性气体，氡在作用于人体的同时会很快衰变成人体能吸收的氡子体，进入人体的呼吸系统造成辐射损伤，诱发肺癌。体外辐射主要是指天然石材中的辐射体直接照射人体后产生一种生物效果，会对人体内的造血器官、神经系统、生殖系统和消化系统造成损伤。

然而，氡也有着它的用途，将铍粉和氡密封在管子内，氡衰变时放出的α粒子与铍原子核进行核反应，产生的中子可用作实验室的中子源。氡还可用作气体示踪剂，用于检测管道泄漏和研究气体运动。

作为麻醉剂，氙气在医学上很受重视。氙能溶于细胞质的油脂里，引起细胞的麻醉和膨胀，从而使神经末梢作用暂时停止。人们曾试用80%氙气和20%氧气组成的混合气体，作为无副作用的麻醉剂。

氦气是除了氢气以外最轻的气体，可以代替氢气装在飞船里，不会着火和发生爆炸。

液态氦的沸点为-269℃，利用液态氦可获得接近绝对零度（-273.15℃）的超低温。氦气还用来代替氮气作人造空气，供探海潜水员呼吸，因为在压强较大的深海里，用普通空气呼吸，会有较多的氮气溶解在血液里。当潜水员从深海处上升，体内逐渐恢复常压时，溶解在血液里的氮气要放出来形成气泡，对微血管起阻塞作用，引起“气塞症”。氦气在血液里的溶解度比氮气小得多，用氦跟氧的混合气体（人造空气）代替普通空气，就不会发生上述现象。

随着工业生产和科学技术的发展，稀有气体越来越广泛地应用在工业、医学、尖端科学技术以至日常生活里。

利用稀有气体极不活动的化学性质，有的生产部门常用它们来作保护气。例如，在焊接精密零件或镁、铝等活泼金属，以及制造半导体晶体管的过程中，常用氩作保护气。原子能反应堆的核燃料钚，在空气里也会迅速氧化，也需要在氩气保护下进行机械加工。电灯泡里充氩气可以减少钨丝的气化和防止钨丝氧化，以延长灯泡的使用寿命。

稀有气体通电时会发光。世界上第一盏霓虹灯是填充氖气制成的（霓虹灯的英文原意是“氖灯”）。氖灯射出的红光，在空气里透射力很强，可以穿过浓雾。因此，氖灯常用在机场、港口、水陆交通线的灯标上。灯管里充入氩气或氦气，通电时分别发出浅蓝色或淡红色光。有的灯管里充入了氖、氩、氦、水银蒸气等四种气体（也有三种或两种的）的混合物。由于各种气体的相对含量不伺，便制得五光十色的各种霓虹灯。人们常用的荧光灯，是在灯管里充入少量水银和氩气，并在内壁涂荧光物质（如卤磷酸钙）而制成的。通电时，管内因水银蒸气放电而产生紫外线，激发荧光物质，使它发出近似日光的可见光，所以又叫做日光灯。

氦是除氢以外最轻的气体，可以代替氢气装在飞船或气球里，不会着火和发生爆炸。

氦气还用来代替氮气作人造空气，供探海潜水员呼吸。探海潜水员不能用普通的空气呼吸，因为压强加大，气体的溶解度也加大，所以在压强较大的深海里用普通空气呼吸，会有较多的氮气溶解在血液里。当潜水员上升体内逐渐恢复常压的时候，溶解在血液里的氮气要放出来，形成气泡，对微血管起阻塞作用，引起“气塞症”。氦在血液里的溶解度比氮小得多，用氦跟氧的混合气体（人造空气）代替普通的空气，就不会发生以上的现象。

利用液态氦可获得接近绝对零度（-273.15℃）的低温。

氩气经高能的宇宙射线照射后会发生电离。利用这个原理，可以在人造地球卫星里设置充有氩气的计数器。当人造卫星在宇宙空间飞行时，氩气受到宇宙射线的照射。照射得越厉害，氩气发生电离也越强烈。卫星上的无线电机把这些电离信号自动地送回地球，人们就可根据信号的大小来判定空间宇宙辐射带的位置和强度。

氪能吸收X射线，可用作X射线工作时的遮光材料。

氙灯还具有高度的紫外光辐射，可用于医疗技术方面。氙能溶于细胞质的油脂里，引起细胞的麻醉和膨胀，从而使神经末梢作用暂时停止。人们曾试用80%氙和20%氧组成的混合气体，作为无副作用的麻醉剂。

在原子能工业上，氙可以用来检验高速粒子、粒子、介子等的存在

在医学上一般用来做手术，即激光刀，我们通常把发光的物体叫做光源，如太阳、电灯、燃烧的蜡烛等。光具有能量，它可以 使物体变热，使照相底片感光，这就是能的转换现象。光能含在光束中，光束射入人的眼睛， 才引起人的视觉，所以我们能够看到光源发射的光。那么我们为什么还能看到不发光的 物体 呢？是因为光源发射的光照射到它们，不发光的物体受光后，向四面八方漫反射的光射 入了 我们的眼睛，所以我们也能看到不发光的物体。 产生激光的光源，和普通的光源明显不同。如普通白炽灯光源是通过电流加热钨丝的 原 子到激发态，处于激发态的原子不断地自发辐射而发光。这种普通的光源具有很大的散射 性 和漫射性，不能控制形成集中的光束，也就不能应用于激光打印机。激光打印机所需要的 激 光光束必须具有以下特性： ①高方向性。发出的光束在一定的距离内没有散射和漫射。 ②高单色性。纯白光由七色光组成。 ③高亮度，有利于光束的集中并带有很高的物理能量。 ④高相干性，容易叠加和分离。 激光器是激光扫描系统的光源，具有方向性好、单色性 强、相干性高及能量集中、便于 调制和偏转的特点。 早期生产的激光打印机多采用氦-氖（ He-Ne）气体激光器，其波长为632．8μm，其特点是 输出功率较高、体积大、是寿命长（一 般大于1万小时） 性能可靠，噪音低，输出功率大。但是因为体积太大，现在基本已淘汰。现 代激光打印机都 采用半导体激光器，常见的是镓砷-镓铝砷（CaAs-CaAlAs）系列，所发射出 的激光束波长一 般为近红外光（λ＝780μm），可与感光硒鼓的波长灵敏度特性相匹配。半 导体激光器体积 小、成本低，可直接进行内部调制，是轻便型台式激光打印机的光源。 激光打印机 激光扫描是用来产生非常小的高精度光点，用于高质量的文字及图像的印刷，常用的激 光扫 描系统工作原理是：在工作物质两端设置两块相互平行的反射镜（栅极），这两块反射 镜之 间构成了一个谐振腔。谐振腔的一块反射镜为全反射镜，另一块为半反射镜，当工作物 质受 激，原子自发辐射的光子在谐振腔内不断地来回反射，辐射出的光子不断增加。当谐振 腔内 叠加的光子增加到一定量时，就会穿透半反射的反射镜面发出一束非常强的光，这就是 激光 。这样发出的光束非常集中，几乎没有散射，只要我们利用控制技术将光波波长控制在 700～ 900μm（纳米），这样所产生的激光就可以满足激光打印机感光鼓的曝光需要。 现代所用的半导体激光器，通常采用激光二极管，它的原理与普通的二极管极为相似， 如都有一对PN结，当电压和电流加到激光二极管上时，P型半导体材料中的空穴和N型材料中 的自由电子产生相对运动， PN结处载流子的密度增加非常大，自由电子和空穴重新复合， 因而产生受激辐射，释放出具有激光特性的光子，由激光器谐振腔内的反射镜反射，透过激 光孔和孔内聚焦镜，射出激光束。 从激光的产生可以看出，一条激光束只包括一种主要波长的光线，它是单色的。每一 条 光线都沿一个方向传播，以相互叠加的方式结合，我们称之为"相干性"。这个特性使激 光以 一条极细的光束射到一个靶上，而几乎没有散射。而每条激光束就像q膛里射出的子d ，每 颗子d只能在靶上打一个孔。如果要打出一个"一"字，就要射出很多的子d，沿"一 "字方向 打出很多的孔，形成一个"一"字点的横向排列，这就是我们所说的"点阵排列" ，是后面要讲 "点阵图像"的技术基础。 激光打印机的图文信息，亦是由点阵组成。印刷质量要求越高，组成一个字符的点阵亦 越多。激光扫描的点阵形成有四种方法。单线扫描：将一行字符的每一行的点阵信息，送至 扫描器中进行扫描，称为单线扫描。多线顺序偏转扫描：高频信号发生器依次产生 9个不同的 频率，依据布雷格衍射原理，它们在偏转调制器中会产生9条偏转角不同的扫描线 ，接着转镜 旋转一个微小角度，扫描出从左至右的点阵信息。由于这种方法只需转镜转过一个微小的角度 ，它相当于单线扫描方法的1／132，即可形成1个字，故又称小光栅扫描。 多线同时偏转扫描 ：是指在高频驱动电路中同时产生9个不同的频率，经合成后送至偏转 调制器中。多线同时偏 转多次扫描：这种方法与多线同时偏转扫描属同一类，只是从1个字 符的形成上有所区别。即 在扫描高点阵字符时，一个完整的字符是分成多次扫描完成的。 图形信息的点阵形成与字符 的点阵形成基本相似。

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