材料科学基础B复习提纲电子材料与元器件专业20131202

电子信息材料科学基础课程复习提纲（仅供参考）一 材料结构的基本知识三个层次：原子结构及原子间的键合 原子排列及其晶体结构 显微组织二 固体结构(一) 原子结构与键合1 原子结构(元素的核外电子分布)2 原子间的键合A 金属键：掌握金属的电子结构特征，金属键的特征，懂得用上述内容解释金属的特有的性能B 离子键：键合特点和离子晶体的特点C 共价键：键合特点和共价晶体的特点(二) 固体结构1 晶体学基础：A 晶体与非晶体的定义及其区别B 懂得下列名词的含义：空间点阵，阵点，晶胞，简单晶胞与复合晶胞，了解晶体结构与空间点阵的关系(空间点阵种类有限，但晶体结构类型无限；几个典型例子)。C 晶面指数与晶向指数：写出给定晶面（晶向）的指数，画出给定指数的晶面（晶向），晶面间距，晶面与晶面之间、晶向与晶向之间、晶面与晶向之间的夹角的计算（立方系），(hkl)hkl( 立方系)。D 晶带，晶带轴，晶带轴与晶面间的关系，计算给定晶面的晶带轴。2 金属的晶体结构三种典型金属晶体的原子排列，晶胞原子数，配位数，致密度，原子半径与点阵常数之间的关系。多晶型性的概念。3 离子晶体结构L.Pauling结构规则，典型的离子晶体4共价晶体结构共价晶体的特点，主要类型(重点在金刚石结构Si、Ge等，与Cu、Au、Al等的区别)三 晶体缺陷1 晶体缺陷的分类。2 点缺陷：空位的种类，空位(间隙原子)的平衡浓度，过饱和空位的产生方法，点缺陷的运动，点缺陷的作用（对性能的影响）3 离子晶体中的点缺陷：建议结合P291293(7.4节)的内容加深理解。4 位错A 刃型位错、螺型位错和混合型位错的定义和性质。B 柏氏矢量的特征和表示方法（重点在特征）C 位错的运动：滑移与攀移（定义、条件）。5表面与界面A金属的表面：掌握金属表面的定义和特点（原子的键合方式、原子排列方式、原子运动方式、表面能量、表面成份不同）；表面能与表面张力的定义及异同点（定义的角度不同，单位不同，但数值相同）；实际晶体外表面的特点（由密排面或小面化面组成）；表面吸附的起因，正吸附与负吸附。B晶界与亚晶界a. 晶界的结构：1小角度晶界的结构（对称倾侧晶界：由一组刃型位错组成；不对称倾侧晶界：由两组方向不同的刃型位错组成；扭转晶界：由两组螺型位错网络组成）；任意小角度晶界；亚晶界。2大角度晶界的结构。b. 晶界的能量：比较各种类型界面的界面能的相对大小。c. 晶界的特性d. 孪晶界：孪晶及其种类，共格孪晶界与非共格孪晶界的区别，出现孪晶的条件e. 相界：相界的类型，相界能及其与结构的关系四 材料的相结构及相图1合金相的结构A 固溶体的类型：四种分类方法的基准及分类结果。B 有关置换固溶体的规律（影响固溶度的因素）。C 有关间隙固溶体的规律（形成条件、影响因素）。D 固溶体的微观不均匀性，原子的三种分布方式E 有序固溶体：完全无序、短程有序、长程有序、超结构的定义。F 固溶体的性能特点。G 金属间化合物（中间相）a.正常价化合物b.电子化合物（注意电子浓度的计算方法）c.原子尺寸因素化合物：间隙相(简单间隙相)、间隙化合物(复杂间隙相)、拓朴密堆结构三种结构的定义及结构特点。(注意间隙固溶体、间隙相和间隙化合物三者的区别)d.注意各种化合物的形成条件、结构特点和性能特点。2单元系相图及单元系晶体的凝固1 熟悉下列名词与概念：组元、相、单元系、多元系、相图2 相平衡条件，相律3 熟悉三种类型的相图，包括固态下没有相变的相图(例：水的相图)、固态下存在相变的相图(例：铁的相图)和包含有亚稳相的相图(例：SiO2的相图)，并利用相图分析某些过程及组织。4 金属凝固条件：外部条件，内部条件5 凝固时的自由能变化：A公式：B两相自由能曲线的比较6 均匀形核A 自由能变化及其与晶核大小之间的关系，即G与r之间的关系曲线B 临界晶核半径和形核功的计算公式(能从自由能变化与晶核大小之间的关系公式中推导出来)。C 形核率：形核率的定义，理论曲线和实验曲线；有效形核温度的定义。7 非均匀形核A 临界晶核半径与形核功（与均匀形核的临界晶核半径、临界晶核体积和形核功以及所需的过冷度作比较）。B 非均匀形核时的形核率（定义，从曲线上比较均匀形核与非均匀形核的形核率的差别）。8 长大A 动态过冷度的定义及与过冷度的比较。B 两种液/固界面微观结构。C 晶体生长速度、生长方式和液/固界面微观结构之间的关系。D 晶体生长形态与液/固界面微观结构、液/固界面前沿温度梯度之间的关系。E 凝固后晶粒大小的控制方法：细晶组织： 增大过冷度； 采用形核剂(变质剂)； 振动形核；单晶组织：DTKDTDT形核 3 二元系相图及其合金的凝固1 相图热力学方面：杠杆定律及其应用（注意应用条件），多相平衡的公切线原理。2 匀晶系A 相图分析：点、线、面的意义，有关反应B 平衡凝固过程及组织C 非平衡凝固过程及组织，液相平均成份线、固相平均成份线、枝晶偏析。D 注意：合金的凝固条件（包括外部条件和内部条件，并与纯金属的凝固条件作比较）。3 共晶系A 相图分析：点、线、面、有关反应。B 平衡凝固过程及其组织（注意下列名词：固溶体，初晶相，亚共晶，共晶，过共晶；杠杆定律的应用）。C 非平衡凝固过程及其组织（注意：伪共晶、非平衡共晶、离异共晶，共晶点及其他特征点的变化）。4 包晶系A 相图分析B 平衡凝固过程及其组织C 非平衡凝固过程及其组织(包晶偏析：例如实验一中的Sb-Fe系)5二元相图的综合分析A 看横标：确定是否存在稳定化合物或不稳定化合物，看纵标：确定是否存在同素异构转变。B 相区邻接法则C 三相反应的类型、反应式及其判断方法D 应用：重点在实验中所用的二个相图，提供的六个相图。五 凝固理论与气相沉积A固溶体中的宏观偏析：平衡分配系数，有效分配系数及其间的关系；凝固速度对溶质分布曲线的影响规律(要求能画出三种情况下的溶质浓度分布曲线示意图)及其应用；正常凝固与区域熔炼的异、同点。B 成份过冷：成份过冷的定义，产生成份过冷的临界条件（要求可通过作图表示出来）。C 气-固相变与薄膜生长：蒸气压与实际蒸镀温度，蒸发与凝聚的热力学条件，平均自由程与镀膜时真空度的要求，薄膜的形核与生长。六 扩散与固态相变A菲克第一定律：表达式及意义，如何测定扩散系数B菲克第二定律：表达式(微分式)，两端或一端成份不受扩散影响的物体的扩散问题的解，双侧及单侧衰减薄膜源问题C固溶体合金中的扩散：自