电子功能材料及元器件教学大纲

《电子功能材料及元器件》教学大纲课程编码：07151038课程名称：电子功能材料及元器件英文名称：ElectronicFunctionalMaterialsandDevices开课学期：第二学期学时/学分：48学时/3学分课程类型：专业必选课开课专业：电子科学与技术、微电子学（选修）选用教材：《电子功能材料及元器件》主要参考书：1．康昌鹤等编：《气、湿敏感材料及应用》，科学出版社，1988年。2．周东祥等编：《半导体陶瓷及其应用》，华中理工大学出版社，1991年。执笔人：全宝富一．课程性质、目的与任务本课程为电子科学与技术及微电子学专业的专业选修课。通过本课的学习使学生了解和掌握各种敏感功能材料、光电材料的基本性质、制备技术及各种敏感器件和典型光电器件的基本结构、工作原理及应用等专业知识。二．教学基本要求本课程讲授50学时，以多媒体课件为辅助手段。每章留有一定数量的作业题，以加深学生对课堂讲授内容的理解，每周留有3-4道作业题，最后通过闭卷考试检查学生的学习效果。此外，还设有5-6个实验题目，有粉体材料和薄膜材料制备、敏感元件制作及特性测量等内容。三．各章节内容及学时分配第一章电子功能材料概述（9学时）第一节概述一．绪论：课程内容框架、作用二．功能材料的分类（例子）第二节形状记忆合金一．马氏体相变和形状记忆效应二．形状记忆原理三．温度变化对形状记忆合金电导的影响第三节超导材料一．超导体的主要特征二．超导机理（BCS理论）三．超导材料简介四．超导应用简介第四节半导体超晶格材料一．超晶格材料的分类二．超晶格的主要特征三．应变超晶格材料四．超晶格材料简介第五节电子功能陶瓷一．介电陶瓷（性质、类型、应用）二．压电陶瓷（压电效应、产生机制）三．铁电材料（性质、相变）四．半导体陶瓷（热、光、气、湿敏…）第二章化合物晶体的缺陷化学基础（7学时）第一节缺陷化学的表述方法一．Kroger-Vink表示法二．化合物（MX）晶体中的点缺陷反应第二节晶体（MX）中缺陷的平衡一．处理MX晶体中点缺陷的方法步骤二．满足化学计量比的MO晶体中缺陷的平衡三．非化学计量比的MO晶体中缺陷的平衡四．接近化学计量比的MO晶体中缺陷的平衡第三节杂质对氧化物晶体中缺陷平衡的影响一．氧化物晶体中杂质的形态及电性质二．杂质对满足化学计量比的氧化物中缺陷平衡的影响三．非化学计量比晶体中杂质对缺陷平衡的影响第四节晶体中点缺陷的扩散与分布一．扩散基本定律二．点缺陷的扩散机制三．缺陷平衡动力学及分布第三章热敏陶瓷及热敏元件（5学时）第一节热敏电阻一．BaTiO3的PTC效应二．PTC效应的理论分析三．NTC热敏电阻（晶体结构、机理）第二节热电偶一．热电效应二．接触电势三．温差电势四．热电偶第四章半导体气体敏感元件（8学时）第一节气敏元件概述一．气敏元件的应用二．气敏元件的特点三．气敏元件的种类第二节气敏元件的基本结构及特性一．气敏元件的基本结构二．气敏元件的基本特性第三节表面电导型气敏元件的工作原理一．常用的气敏材料（SnO2、ZnO、WO3）二．表面电导型气敏元件的工作原理第四节体电导型气敏元件的工作原理一．氧化铁的几种形态二．体电导型气敏元件的工作原理第五节气敏元件的制作工艺一．气敏材料的制备二．气敏元件的制作三．气敏元件的掺杂改性第六节离子导电型氧敏器件一．ZrO2的基本性质二．ZrO2氧敏器件工作原理三．氧敏器件的应用第五章湿度敏感器件（4学时）第一节概述一．湿度测量的意义二．湿度的表征三．湿度的测量方法第二节湿敏器件的基本特性一．感湿特性曲线二．湿滞回差三．湿度温度特性第三节陶瓷湿度敏感器件一．湿敏器件的结构二．陶瓷湿敏器件的工作原理三．实例（MgCr2O4-TiO2）第四节有机高分子湿敏器件一．高分子湿敏器件的感湿机理二．实例（聚苯乙烯磺酸锂湿敏器件）三．高分子电容式湿敏器件第六章光敏及光电器件（8学时）第一节概述一．光敏及光电器件的应用二．光敏及光电器件的基础及内涵第二节半导体中光的吸收及光电效应一．半导体中光的吸收二．光电效应第三节光电导型光敏器件一．光电导型光敏器件的工作原理二．PbS多晶光敏器件三．CdS光敏器件第四节光伏效应型光敏器件一．硅光敏二极管的基本结构二．硅光敏二极管的工作原理三．硅光敏二极管的特性第五节半导体激光器一．自发辐射与受激辐射二．半导体激光器产生条件三．半导体激光器工作原理四．激光器对材料的要求五．激光器的主要特性第七章光纤及光纤传感器（5学时）第一节光导纤维及其特性一．光纤的基本结构及类型二．光在光纤中的传播与损耗第二节光纤材料及制备一．光纤材料二．石英光纤的制备方法三．其他光纤第三节光的调制与解调一．光强调制与解调二．偏振调制与解调三．相位调制与解调第四节光纤传感器实例一．光强调制型压力传感器二．相位调制型温度传感器三．偏振调制型电流传感器第八章压力传感器（1.5学时）第一节压阻式压力传感器的工作原理一．压阻效应二．压力传感器的理论分析第二节压阻式压力传感器的基本结构及制作一．基本结构二．制作要点第九章磁敏传感器件（0.5学时）第一节半导体磁阻器件一．半导体的磁阻效应二．硅磁敏二极管的结构及工作原理四．考核方式：采取闭卷考试方式。五．备注：相关实验另开。