[精品]电子材料导论

精品电子材料导论 第一章1.电子材料在国民经济中有何作用？电子材料处于材料科学与工程最前沿，它的质量与电子工业的经济效益有密切关系。 一个国家的电子材料品种、数量和质量成了衡量该国科技、国民经济水平和国能材料防科力量的主要标志。 2.什么是结构材料、功能材料和先进材料？a.能承受一定压力和重力，并能保持尺寸和大部分力学性质稳定的一类材料，称为结构（电子）材料。 b.功能（电子）材料指除强度性能外，还有其特殊功能，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。 c.先进（电子）材料指具有优异的性能的高科技产品，正在进行商业化或研究之中，并具有一定保密性。 从应用角度把电子材料分为结构电子材料和功能电子材料。 按组成分为无机电子材料和有机电子材料。 按物理性质分为导电材料、超导材料、半导体材料、绝缘材料、压电铁电材料、磁性材料、光电材料和敏感材料。 按所制成元器件和集成电路的应用分微电子材料、电阻器材料、电容器材料、磁性材料、光电子材料、压电材料、电声材料等。 3.晶体有哪些特征？简述晶体与非晶体的异同。 主要特征有有规则的外形均匀性解离性固定的熔点各向异性。 这些特性都反应了晶体原子中排列具有对称性和周期性。 异同非晶体的原子或离子、分子在空间的排列通常不具有周期性和对称性。 按组成晶体时原子间的作用力，将无机晶体分为离子晶体，共价晶体，金属晶体，分子晶体和氢键晶体等五类。 4.什么叫固溶体？它的类型有哪些？形成连续固溶体的条件有哪些？固态条件下，在一种组分内溶解了其它组分而形成的均匀的晶态固体称固溶体。 有替代型固溶体和间隙式固溶体两种。 连续固溶体条件原子的尺寸和电负性相接近。 5.晶体中的缺陷及类型有哪些？电缺陷传到电子、空穴、极化子陷阱。 几何缺陷电缺陷、线缺陷、面缺陷、微缺陷。 6.简述有机材料的分类方法？按碳骨架分类开链化合物，碳环化合物，杂环化合物按有机分子所含官能团分类7.什么是清洁表面与实际表面？自然界中存在的表面称为实际表面；按其清洁程度分为未清洁表面，清洁表面和真空清洁表面三种类型。 清洁表面指经过一番清洁处理以后的表面。 8.什么是晶粒晶界？大角度晶界有哪些常用模型？相界有那些类型。 单相多晶材料中，晶粒与晶粒间的过渡区称为晶粒晶界。 大角度常用模型过冷液体模型和小岛模型。 系统内含有两个或两个以上的相，当处于热力学平衡时，不同相之间界面称相界。 分为非共格相界，共格相界和准共格相界9.简述X射线结构分析的基本远离和常用方法。 由于晶体中原子排列的对称性和周期性，对x射线来说，晶体是一种天然的光栅，所以，当x射线通过晶体时就会出现衍射现象，因而通过对衍射花样的研究和计算就可以获得晶体结构的各种参数。 单晶衍射法（劳厄法）和粉末法10.简述近代表面分析方法的基本原理和常用表面分析方法。 用一定能量的某种射线或粒子束去激发固体表面后，将产生出带有表面信息的射线后粒子束进行能量分布的分析。 11.简述近代社会对电子材料有哪些要求？结构与功能相结合智能化减少污染节省能源长寿命和可控寿命12.简述纳米材料的结构与性能的特性。 尺寸处于210nm，大概有一半以上原子位于表面、界面上。 处于表面、界面上的原子具有较高的界面能，活动性强，原子的排列方式跟跟晶态和非晶态都有明显的不同，这种结构称为纳米结构。 纳米材料中，表面、界面等缺陷占有很大比例，材料的尺寸与电子的德布罗意波长相当。 纳米材料的特殊结构使其具有量子尺寸效应，表面界面效应，小尺寸效应和宏观量子隧道效应14.什么是复合材料与梯度功能材料？复合材料系由两种或两种以上的材料经过有关工艺过程组合之后形成的一种材料。 梯度功能材料指由一种功能向另一种功能在空间和时间上连续变化的材料。 第二章1.电导率与电导百分率的定义是什么？他们之间有何区别？电阻率的倒数为电导率，用来表示导体的导电度。 电导率与国际标准软铜的电导率之比的百分率，称为百分电导率，单位为。 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.列出几种常用的金属导体材料，并写出电导率与百分电导率。 铜-镉合金881/1.959铜-硅合金50%1/3.448铜-铍合金35%1/4.926欧姆每厘米3.在标准软铜中掺杂其他金属对导电率有何影响？电导率将急剧下降4.举例说明电极及电刷材料在电子元件中的应用。 对电极材料的要求应具有优良的导电性能，体积电阻率要小具有良好的化学稳定性和抗腐蚀性，不易氧化，并且对戒指材料的老化、催化作用要小应具有良好的机械性能密度小，热导率大易于焊接具有适当的熔点和沸点材料广泛，价格便宜电刷材料与电阻体匹配要求电刷与弹性材料应具有良好的弹性性能、化学稳定性和优良的机械性能，应具有良好的导电性导热性和无磁性电刷与电阻体要有良好的匹配，接触电阻要小而稳定，磨损要小。 5.厚膜导电材料有何主要特征？影响其性能的因素有哪些？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，与基片粘附牢固的特点。 影响因素是功能相和粘接剂的优劣。 厚膜导电材料对有机载体的要求应是化学惰性物质能形成悬浮体有适度的流变性有适度的挥发性粘接性能好6.什么是玻璃键合、氧化物键合？分别描述其特征。 许多厚膜导电材料含有一般的玻璃，通过离子的相互渗透作用，使它与基片表面形成键合，加入氧化铋能改善导体膜与基片的键合强度，这种键合类型称为玻璃键合。 采用金属氧化物来代替玻璃，这种键合类型称为氧化物键合。 特征玻璃键合结构包括金属密集的上层和玻璃密集的下层，玻璃占总体记得20%30%，玻璃密起峰可穿透金属层面露出，因而玻璃键合导体膜表面有疵点。 氧化物键合表明，键合物质集中而且含量很少（5%）金属层密集有利于导电。 7.对薄膜导体有哪些要求？列出几种常用的薄膜导体材料。 薄膜道题材料分为两类单元素薄膜和多层薄膜。 要求导电性好，附着性好，化学稳定性高和耐焊接性好，成本低。 常用材料铅，镉-金薄膜，钛-金薄膜8.导电聚合物按结构特征和导电机理分为哪几种类型？载流子为自由电子的电子导电聚合物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以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物9.试述电子导电型聚合物中掺杂剂，掺杂量跟其电导率之间的关系。 加入掺杂剂的目的是为了在聚合物的空轨道中加入电子，或从占有轨道中拉出电子，进而改变现有的电子能带的能级，出现能量层中的半充满能带，减小能带间的能量差，是自由电子或空穴迁移时阻碍减小，使得电导率增加了n个数量级。 第三章1.衡量电阻材料电性能的主要参数有哪些？怎样定义的？电阻率?，与材料有关的常数，决定该材料是导体半导体还是绝缘体。 膜电阻Rs,指长宽相等的一块薄膜的电阻。 电阻温度系数?R，表示温度每改变一度电阻值的相对变化量。 平均电阻温度系数?Rj，指在一定温度范围内，温度改变一度时，电阻的平均相对变化量。 2.常用绕线电阻材料，薄膜电阻材料和厚膜电阻材料有哪些？各有何特点？绕线电阻材料主要指电阻合金线；主要有锰铜线，特点是电阻稳定性好，电阻温度系数小，具有中等的电阻率和良好的电器性能在绝缘体上用真空蒸发、化学沉积、热分解等方法制得的膜状电阻材料，其膜厚一般在1m以下，称为薄膜电阻材料。 常用有碳膜，金属氧化物厚膜电阻材料是用厚膜浆料通过丝网印刷，烧结在绝缘基体上，形成一层较厚的膜，这层膜具有电阻的特性，故称为厚膜电阻材料。 常用有二氧化钌等，其化学性能稳定，不跟酸和酸的混合物起作用。 5.蒸发和溅射的金属和合金薄膜电阻材料，为什么常在真空或大气中进行热处理？其目的?因为在高真空中热处理时，电阻温度系数会迅速增大，电阻值减小，而在大气中热处理时电阻系数变小，电阻值增加。 目的是为了达到我们想要的电阻材料，使电阻具有可控性6.厚膜电阻材料有哪些部分组成，烧结厚膜时为什么要分阶段进行？烧结的作用是什么?主要由导电相，粘接相，有机载体和改性剂组成第四章1.超导体的基本电磁特性有哪些？一是电阻的消失，二是完全抗磁性，即迈斯纳效应。 （B=0，M=H，迈斯纳效应）2.高温超导的结构特征是什么？它们都具有层状钙钛矿型结构，因而也保持了钙钛矿型结构的基本特点分别由CuO6八面体，CuO5正四方锥，CuO4平面四边形组成的铜氧平面是氧化物超导体中所共有的，即存在二维Cu-O平面，这也是对超导电性至关重要的结构特征。 这些铜氧面叫做电荷库层，被一种电荷源层所隔离，通过化学掺杂，该隔离层能控制Cu-O面的荷电量氧的含量和分布对氧化物超导体的结构和超导电性都具有重要影响。 5.高低温超导体的结构及性质的主要差异是什么？6.传统的BCS超导理论的主要思想方法与结论有哪些？BCS理论超导电性源于固体重点子的配对，而电子配对的相互吸引作用源于电子和晶格的振动间相互作用，即交换虚声子；配对发生在自旋相反，动量为零的连个电子间，即动量凝聚。 第五章1.半导体材料有哪几种类型？无极半导体基体材料（包括元素半导体，化合物半导体，固溶体半导体），非晶态半导体，有机半导体（包括有机分子晶体，有机分子络合物，高分子聚合物）2.电子的有效质量m*与电子的自由质量m。 是否相同？为什么？不相同。 因为半导体中的电子除了受外力F作用外还收到半导体内部原子、电子的相互作用，电子运动状态的变化实际是半导体内部势场和外力作用的综合结果3.在热平衡时，影响半导体载流子浓度积的因素是什么？只跟半导体材料本身和温度有关。 跟杂质无关4.阐述半导体的电阻率跟杂质浓度和温度的关系。 注半导体物理中哪个温度曲线图5.什么叫非平衡载流子？半导体器件内部的热平衡载流子，当其在电场或光照等外加条件下时，常常产生的另一种载流子即非平衡载流子。 6.在光照下半导体中的电子主要有那些吸收？本征吸收，激子吸收，自由载流子吸收，杂质吸收，晶格振动吸收7.P-N结的伏安特性是什么？P-