电子材料复习资料

电子材料复习资料第一章名词解释1、电子材料：是指与电子工业有关的、在电子学与微电子学中使用的材料，是制作电子元器件和集成电路的物质基础。结构电子材料是指能承受一定压力和重力，并能保持尺寸和大部分力学性质（强度、硬度及韧性等）稳定的一类材料；功能电子材料是指除强度性能外，还有特殊性能，或能实现光、电、磁、热、力等不同形式的交互作用和转换的非结构材料；先进电子材料是指具有优异的性能的高科技产品，正在进行商业化或研制之中，并具有一定的保密性。2、晶胞：对于实际的三维晶体，将其恰当地划分成一个个完全等同的平行六面体，叫晶胞。3、晶面：由不同位置原子组成的平面4、对于固体-固体界面，当这些固体属同一晶相，仅结晶取向不同时，这种界面称为晶界(grainboundary)或晶体边界(crystalboundary)，当这些固体晶相不同，即组成和晶体构造都不相同时，其界面称为相界(phaseboundary)。5、理想表面是为分析问题方便而设定的一种理想的表面结构。6、实际表面是指材料经过一般的加工（切割、研磨、抛光、清洗）后，保持在常温、常压下的表面，当然有时也可能在低真空或高温之下。7、不存在吸附物也不存在氧化层的固体表面，称为清洁面8、驰豫结构是指表面区晶格结构保持不变，只是晶格常数变化。9、表面结构重构：是指表面结构和体结构出现了本质的不同。10、在一些单晶金属的表面区原子的重新排列时，它与内部（衬底）原子的排列无直接关系，这种表面结构称超结构。11、纳米材料是三维空间尺寸中至少有一维处于纳米量级（1-100nm）的尺度范围内或由此作为基本单元构成的材料。包括：纳米微粒、纳米结构、纳米复合材料；12、表面效应：粒子直径减少到纳米级，表面原子数和比表面积、表面能都会迅速增加；处于表面的原子数增多，使大部分原子的周围（晶场）环境和结合能与大块固体内部原子有很大的不同：表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合，故具有很大的化学活性。13、当粒子尺寸下降到一定值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，纳米半导体微粒存在不连续的最高能级占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级的能隙变宽现象均称为量子尺寸效应14、体积效应:当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件被破坏，导致声、光、磁、热、力等特性呈现新的效应。15、宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应16、界面相关效应：由于纳米结构材料中有大量的界面，与单晶材料相比，纳米结构材料具有反常高的扩散率，它对蠕变、超塑性等力学性能有显著影响；可以在较低的温度对材料进行有效的掺杂，并可使不混溶金属形成新的合金相；出现超强度、超硬度、超塑性等a思考题1、什么是结构材料、功能材料和先进材料？(P2)答：结构电子材料是指能承受一定压力和重力，并能保持尺寸和大部分力学性质（强度、硬度及韧性等）稳定的一类材料；功能电子材料是指除强度性能外，还有特殊性能，或能实现光、电、磁、热、力等不同形式的交互作用和转换的非结构材料；先进电子材料是指具有优异的性能的高科技产品，正在进行商业化或研制之中，并具有一定的保密性。2、晶体有哪些基本特征？简述晶体与非晶体的异同？(P5)答：晶体的基本特征为：（1）有规则的外形（自范性）；（2）晶体的均匀性，来源于晶体中原子排布的周期性规则，宏观观察中分辨不出微观的不连续性；（3）解离性；（4）稳定性，晶体有固定的熔点；（5）物理性质的异向性。单晶体是指在整个晶体内原子都按周期性的规则排列，而多晶体是指在晶体内每个局部区域里原子按周期性的规则排列，但不同局部区域之间原子的排列方向并不相同，因此多晶体也可以看成是由许多取向不同的小单晶体（又称为晶粒）组成的。9、简述x射线结构分析的基本原理和常用方法？(P37-39)答：组成物质的各种相都具有各自特定的晶体结构(点阵类型、晶胞形状与大小及各自的结构基元等)，因而具有各自的X射线衍射花样特征(衍射线位置与强度)。对于多相物质，其衍射花样则由其各组成相的衍射花样简单叠加而成。由此可知，物质的X射线衍射花样特征就是分析物质相组成的“指纹脚印”。制备各种标准单相物质的衍射花样并使之规范化（1969年成立了国际性组织“粉末衍射标准联合会(JCPDS)”，由它负责编辑出版“粉末衍射卡片”，称PDF卡片），将待分析物质(样品)的衍射花样与之对照，从而确定物质的组成相，这就是结构定性分析的基本原理。常用方法有两种：单晶体衍射法——劳厄法和粉末法。15简述电子材料今后的发展方向。(P51-54)答：1.先进电子材料纳米材料、仿生智能材料、先进复合材料、生物电子材料等2.有机电子材料有机导电、压电、光电、磁电等3.电子薄膜(主流)4.计算机技术与电子材料第二章名词解释1、导电材料是指电流容易通过的材料，常用作电极、电刷、电线等2、当温度每升高1℃时，导体电阻的增加值与原来电阻的比值，叫做电阻温度系数3、合金组成物态固态下彼此相互溶解而形成的晶体，称为固溶体思考题4、举例说明电极及电刷材料在电子元件中的应用。(P62-66)答;以电容器为例来说明电极在电子元件中的应用，电极是电容器的重要组成部分，它在电容器中起着形成电场，聚集电荷的作用。电极的形式随着电容器的结构不同而有变化，但作用是相同的。电刷主要用在电位器中,电刷是沿电阻体滑动的导电构件,也称接点或接触刷。5、厚膜导电材料有何主要特征？影响其性能的因素有哪些？(P66-68)答：厚膜导电材料应具有很低的电阻率、容易进行焊接、焊点有良好的机电完整性、与基片的粘附牢固等特征。影响厚膜导电材料性能的主要因素是功能相（导电体）和粘结剂（玻璃）的优劣。基片的化学性质和表面平整度对导体膜的粘附（常称为键合）影响也很大。厚膜导电材料用的导电相材料，要求有良好的导电性。7、对薄膜导电体有那些要求？列出几种常用的薄膜导体材料。(P72-81)答：对薄膜导电材料的主要要求是：导电性好、附着性好、化学稳定性高、可焊性和耐焊接性好、成本低。薄膜导电材料分为两类单元素薄膜和多层薄膜。前者系指用单一金属形成的薄膜导电材料，其主要材料是铝膜；后者系指不同的金属膜构成的薄膜导电材料，有二元系统（如铬金）、三元系统（如钛_钯一金）；四元系统（如钛铜-镍一金）等。8、导电聚合物按结构特征和导电机理分为哪几种类型？(P83-84)答：这种导电聚合物如果按其结构特征和导电机理还可以进步分成以下三类：①载流子为自由电子的电子导电聚合物；②载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物．③以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚台物（导电能力是由于在可逆氧化还原反应中电子在分子间的转移产生的）。第三章名词解释1、电阻材料是指常用的电阻器、片式电阻器、混合集成电路中的薄膜和厚膜电阻器、可变电阻器和电位器等所用的电阻体材料。2、电阻是指材料在一定程度上阻碍电流流通，并将电能转变成热能的一种物理性质。3、电阻率在数值上等于长lcm、横截面积为lcm2的导体所具有的电阻值，单位为Ω.cm。4、电阻材料的噪声是电阻材料中一种不规则的电压起伏，它也是电阻材料的一项重要性能。思考题2、电阻材料的电阻与哪些因素有关？在实际应用中为什么常将电阻材料做成箔、薄膜、厚膜和线状，而在成分上常用合金、合成物和氧化物？(P89-96)答：导体的电阻是导体本身的性质，与导体的材料、长度、横截面积、（及温度）有关。公式为R=fl/s，即导体电阻=电阻率*长度/横截面积；导体的材料决定导体的电阻率，在其他条件相同时，电阻率越大，导体的电阻越大。导体的长度决定导体的电阻，长度越长电阻越大。导体的横截面积决定导体的电阻，横截面积越大电阻越小。导体的温度决定导体的电阻，一般情况下温度越高电阻越大。将电阻材料做成具有一定形状、结构的实体元件，常称它为电阻器或电阻元件。电阻器在电子设备中主要功能是调节和分配电能。将电阻材料作成线状、箔状、薄膜状、厚膜状、棒状（块状）及片状。用这类形状的电阻材料所做成的电阻器，则相应称为线绕电阻器，合金箔电阻器、薄膜电阻器、厚膜电阻器、实心电阻器及片式电阻器。3、常用线绕电阻材料、薄膜电阻材料和厚膜电阻材料有哪些，各有何特点？(P97-135)答：线绕电阻材料主要是指电阻合金线。用这些不同规格的电阻合金线绕在绝缘的骨架上可以制成线绕电阻器和电位器。其特点如下：耐热性优、温度系数小、质轻、耐短时间过负载、低杂音、阻值经年变化小。薄膜电阻材料主要有碳系薄膜、锡锑氧化膜、金属膜、化学沉积金属膜、镍铬系薄膜、金属陶瓷薄膜、铬硅薄膜、钽基薄膜、复合电阻薄膜、其他电阻薄膜等。它的特点是体积小、阻值范围宽、电阻温度系数小、性能稳定、容易调阻、易于散热、用料少、适合大量生产、应用广。特别适用于制造高频、高阻、大功率、小尺寸、片式和薄膜集成式电阻器。厚膜电阻材料主要包括钌系厚膜电阻材料、钯银厚膜电阻。作为厚膜电阻的材料还有很多，为了降低成本，选用一些贱金属材料作为厚膜电阻，如氧化镉电阻，氧化铟电阻、氧化铊电阻、氧化锡电阻、一氧化钼电阻。为了提高稳定性和工作温度，选用些难熔化合物作为厚膜电阻如硼化镧电阻、碳化钨电阻、二硅化钼电阻、氮化钽电阻。此外还可用锏、铝等纯金属与玻璃混合来制造厚膜电阻，另外还有一大类用有机粘合剂的厚膜电阻。具有电阻的特性。第四章名词解释1、在满足临界条件(临界温度Tc、临界电流Ic、临界磁场Hc)时物质的电阻突然消失,这种现象被称为超导电性的零电阻现象。2、处于弱磁场中的超导体会将磁场从内部排斥出来,不管加磁场的次序如何，超导体内磁感应强度总等于零。超导体即使在处于外磁场中被冷却到超导态，也永远没有内部磁场，它与加磁场的历史无关。这个效应称之为Meissner效应，即完全抗磁性。3、当超导样品处于一外加磁场中时，既然抵消内部磁通量的屏蔽电流只能在表面层内流动，那么，在样品的边界上，磁通密度就不会突然下降为零，而是在屏蔽电流流动的区域内，逐渐减小为零。这个屏蔽电流流动的表面层厚度称为穿透深度，因为它也是外加磁场的磁通能穿入的深度。穿透深度通常用λ表示。4、对配成对的两个电子之间的距离作个说明。这两个电子不会在相距过远的地方发生相互作用。这个距离的极限称为“相干长度（ξ）”。所谓“相干”就是“干涉”的意思。相干长度就是相互干涉的距离。思考题1、超导体的基本电磁特性有那些？(P139-144)答：在满足临界条件(临界温度Tc、临界电流Ic、临界磁场Hc)时物质的电阻突然消失,这种现象被称为超导电性的零电阻现象。因此，零电阻(完全导体)成为超导体的第一个标志。这一现象的发现开拓了一个崭新的物理领域。1933年,迈斯纳(Meissner)和奥森菲尔德(Oschenfeld)发现,处于弱磁场中的超导体会将磁场从内部排斥出来,不管加磁场的次序如何，超导体内磁感应强度总等于零。超导体即使在处于外磁场中被冷却到超导态，也永远没有内部磁场，它与加磁场的历史无关。这个效应称之为Meissner效应，即完全抗磁性。被称为超导态的第二个特征标志。3从高温超导体的发现过程所得到的启示是什么？答案自己总结。4、高温超导的结构特征是什么？(P159-161)答:一般而言，氧化物超导体都是由钙钛矿型结构(perovskitestructure)派生出来的，人们称之为有缺陷的钙钛型化合物(defectperovskitestructurc)。毫无疑问，氧化物超导体的晶体结构都或多或少地体现或继承了ABO3型钙钛矿结构的基本特点。钙钛矿结构特点：⑴它们的组分可通过部分替代而在很宽的范围内发生变化。也就是说，它们在一定的组分范围内存在，以生成很多保持钙钛矿型基本结构的新化合物。⑵在这种结构中都或多或少地存在着氧缺位和A晶位离子的缺位。第六章名词解释1、电容器在工作过程中，电解质能自动修补或隔离氧化膜疵点，从而可加强和恢复绝缘能力，提高工作电场强度，称为“自愈特性”。2、铁电体(ferroelectric)：具有自发极