信息材料专业知识讲座

电子信息材料及产品支撑着当代通信、计算机、信息网络技术、微机械智能系统、工业自动化和家电等当代高技术产业。电子信息材料产业发展规模和技术水平，已经成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力主要标志，在国民经济中含有主要战略地位，是科技创新和国际竞争最为激烈材料领域。伴随电子学向光电子学、光子学前进，微电子材料在未来10～15年仍是最基本信息材料，光电子材料、光子材料将成为发展最快和最有前途信息材料。信息材料专业知识讲座第1页电子材料是传统信息领域最为基础一大类材料。各类材料电阻率材料类别超导体导体半导体绝缘体电阻率(

•cm)

0<10－210－2～109>109固体材料能带理论示意图信息材料专业知识讲座第2页一、传统电子导电材料

固体导电是指固体中电子或离子在电场作用下远程迁移，通常以一个类型电荷载体为主，如：电子导体，以电子载流子为主体导电；离子导电，以离子载流子为主体导电；混合型导体，其载流子电子和离子兼而有之。除此以外，有些电现象并不是因为载流子迁移所引发，而是电场作用下诱发固体极化所引发，比如介电现象和介电材料等。电子导电离子导电当代导电理论：电子/空穴导电理论信息材料专业知识讲座第3页导电材料：普通导电材料、特殊导电材料、半导体材料、超导体材料。普通导电材料：导电纯金属、导电金属合金、复合导电金属等。导电纯金属应含有：高导电性足够机械强度不易氧化、不易腐蚀轻易加工和焊接等特征起源丰富，价格适当。铜、铝金属材料符合上述条件，因而得到广泛应用。按电导率大小排列：银（Ag）、铜(Cu)、金(Au)、铝(Al)、纳(Na)、钼(Mo)、钨(W)、锌(Zn)、镍(Ni)、铁(Fe)、铂(Pt)、锡(Sn)、铅（Pb）等。金、银等导电纯金属材料性能即使也符合导电材料要求，但其价格较高，只用于特殊场所。信息材料专业知识讲座第4页导电合金材料：向导电纯金属中加入其它金属元素所组成导电材料。这类导电材料经不一样方法强化后，含有良好导电性和高机械强度、硬度、耐蚀、耐磨、耐热、导热等综合性能。如铜、铝合金。

铜合金：银铜、镉铜、铬铜、铍铜、锆铜等；

铝合金：铝镁硅、铝镁、铝镁铁、铝锆等。复合导电金属：

将两种或两种以上金属经过一定复合工艺制成导电材料。如铜包铝线、铝包铜线等。有线、棒、板、片、管等各种型材。可由3种加工方法取得：塑性加工复合；热扩散复合;镀层复合。

高机械强度复合金属：铝包钢、钢铝电车线、铜包钢等;

高电导率复合金属：铜包铝、银复铝等；

高弹性复合金属：铜复铍、弹簧铜复铜等；

耐高温复合金属：铝复铁、铝黄铜复铜、镍包铜、镍包银等；

耐腐蚀复合金属：不锈钢复铜、银包铜、镀锡铜、镀银铜包钢等。信息材料专业知识讲座第5页特殊导电材料：现有传导电流作用，又含有其它特殊功效(熔断、加热等)导电材料。如熔体材料、电刷、电阻、电阻合金、电热合金、电触头材料、双金属片材料、热电偶材料、弹性合金等。广泛应用在电工仪表、热工仪表、电器、电子及自动化装置技术领域。如高电阻合金、电触头材料、电热材料、测温控温热电材料。主要有银、镉、钨、铂、钯等元素合金，铁铬铝合金、碳化硅、石墨等材料。信息材料专业知识讲座第6页导电材料电特征主要用电阻率

表征。影响电阻率原因有温度、冷变形、热处理、杂质含量等。①温度影响常以导电材料电阻率温度系数表示。

ρ

＝ρ0[1+·(t-t0)]

式中ρ为温度t时电阻率，ρ0

为温度t0时电阻率,t0通常取0℃或20℃,

为电阻率温度系数。②冷变形影响常以电阻率应力系数来表示，在弹性压缩或拉伸时，金属电阻率普通按下式规律改变：

ρ

＝ρ0(1+K·σ)

式中σ为应力，K为应力系数。压缩时K为负值，ρ降低；拉伸时K为正值，ρ增加，故导体经拉伸后电阻率增加。信息材料专业知识讲座第7页③热处理使导电金属经冷拉变形后，强度和硬度增加，导电性和塑性下降。退火后晶粒发生回复、再结晶,晶粒缺点降低，晶格畸变降低，内应力消除,电阻率降低。④合金和杂质影响：杂质与合金元素造成金属晶格发生畸变，造成电子被散射概率增加，因而电阻率增加。所以高电阻导电材料均由合金组成。

铜作为导电材料大都是高纯电解铜，杂质会降低电导率。铜中含有氧也使产品性能大大下降。无氧铜性能稳定、抗腐蚀、延展性好、抗疲劳，适合于做海底同轴电缆外部软线，也可用于太阳能电池。信息材料专业知识讲座第8页金属导电材料非电特征在一些特定场所将变得愈加主要。高电导率金属也是高热导率金属，纯金属热导率比合金热导率高。热导率接触电位差温差电动势机械强度耐高温特征耐腐蚀性耐磨性电机、电缆、电气仪表及其它电工产品温升效应严重温差电控温、测温元件和仪表架空线航天、航空等国防科技中，制造高温导线、高温电机信息材料专业知识讲座第9页二、离子导体固体材料电导率

表征固体材料导电性物理量是电导率σ；惯用单位有：Ω-1·cm-1，Ω-1·m-1，S·m-1（1S（西门子）=1Ω-1）；经典材料电导率以下：导电类型材料类型电导率σ/S·cm-1离子导电离子晶体10-18~10-4快离子导体10-3~101强（液）电解质10-3~101电子导电金属101~105半导体10-5~102绝缘体＜10-12信息材料专业知识讲座第10页1、固体中离子扩散(固体离子导电机理)固体中离子扩散方式有：空位机理间隙机理亚间隙机理环形机理等主要介绍空位扩散和间隙扩散机理。信息材料专业知识讲座第11页1）空位扩散机理

Schottky缺点（肖特基缺点）作为一个热缺点普遍存在着。负离子作为骨架，正离子经过空位来迁移。晶体中空位邻近正离子取得能量进入到空位中，留下一个新空位，邻近正离子再移入产生新空位，依次下去，就不停地改变空位位置。总说来，阳离子就在晶格中运动，如图4.1所表示。

图4.1（a）迁移路线迁移距离信息材料专业知识讲座第12页2）间隙迁移机理

以氯化银为例来讨论离子迁移间隙和亚间隙机理。氯化银晶体中缺点主要形式为Frenkel缺点(间歇银)，间隙银离子更轻易迁移，可能迁移方式有２种

直接间隙机理（见图中路线1）

处于间隙位置Ag+跳入邻近间隙位置，依次下去，迁移到离原来间隙Ag+较远位置。迁移路线能够是波折，但间隙Ag+总有净位移。Ag+Cl¯Ag+Cl¯Cl¯Ag+Cl¯Ag+Ag+Ci¯Ag+Cl¯Cl¯Ag+Cl¯Ag+Ag+Cl¯Ag+Cl¯Ag+12图直接间隙机理信息材料专业知识讲座第13页亚间隙机理（见图中路线2和图(b)）间隙位置银离子撞击与它邻近正常格位４个银离子中一个，使该离子离开自己格位，进入到间隙位置，而它则占据了正常格位。从净位移来看，也是一个间隙离子离开它位置迁移到另一个间隙位置。特点：撞击产生空位，填空信息材料专业知识讲座第14页

综上，实际离子晶体因为存在有这么或那样缺点，尤其是正离子半径较小，能够经过空位机理进行迁移，形成导电，这种导体称作Schottky导体。也能够经过间隙离子存在亚间隙迁移方式进行离子运动而导电，这种导体称作Frenkel导体。

肖特基晶体

与弗仑克尔晶体

电导率较低，普通电导率在10-18~10-4S·cm-1范围内，总体属于绝缘体至半导体。信息材料专业知识讲座第15页2、快离子导体（固体电解质）

(FastIonCondustororSolidElectrolyte)1）快离子导体发展历史和结构特征经典离子晶体因为离子扩散能够形成导电。但普通导电率要很低：如氯化钠电导率只有10–15S

cm-1@r.t.，

10-8S

cm-1

@

200℃

。特殊离子晶体，室温下电导率可达10-2S·cm-1，几乎与熔盐电导相当。这类含有优良离子导电能力（

＝0.1~10S·cm-1）例子晶体称做快离子导体(FastIonConductor)或固体电解质（SolidElectrolyte）。信息材料专业知识讲座第16页图4.4各种离子导体电导率与温度关系Frenkel导体Schottky导体logσ100/T(K-1)FastIon导体β-AgIα-AgI

经典离子晶体按照扩散方式，分作Schottky导体和Fenkel导体，它们和快离子导体一样，其电导随温度关系都服从阿累尼乌斯公式：

σ＝Ａ·Exp(-ΔH/RT)，经典晶体活化能ΔH在1～2ev,而快离子导体活化能ΔH在0.5ev以下。如图4.4反应了这些导体电导率与温度关系。

快离子导体不论是从电导，还是从结构上看，都能够视为普通离子固体和离子液体之间一个过渡状态：

普通离子固体快离子导体电解质溶液

相转变增加缺点浓度信息材料专业知识讲座第17页②快离子导体结构特征与分类载流子主要是离子，且在固体中可流动数量相当大。比如，经典晶体氯化钠、氯化银、氯化钾以及β-AgI中可流动离子数量小于~1018cm-3，而快离子导体中可流动离子数目到达~1022cm-3。依据载流子类型，可将快离子导体分为以下类型：正离子作载流子有：银离子导体、铜离子导体、钠离子导体、锂离子导体以及氢离子导体；负离子作载流子有：氧离子导体和氟离子导体等。快离子导体中应该存在大量可供离子迁移占据空位置。这些空位置往往连接成网状敞开隧道，以供离子迁移流动。四方钨青铜、Na-β-Al2O3Nisicon(NaZr2P3O12)等。信息材料专业知识讲座第18页快离子导体材料条件：

①一定组成；②一定结构相态（更为关键必要）；AgI有

、β、γ三个相，但只有

相为快离子导体。快离子导体由非传导相到传导相相转变有以下过程和特点：

(1)正常固体熔化－正负离子均转化为无序状态，有相当大电导值。

(2)快离子导体亚晶格熔化相变－“液态亚晶格”，快离子导体有两套亚晶格，传导离子组成一套，非传导离子组成另一套。传导相离子亚晶格呈液态，而非传导相液晶格呈刚性起骨架作用。信息材料专业知识讲座第19页比如：

－AgI————146℃———→

－AgI(非传导相，I¯离子作立方密堆)(传导相，I¯离子作体心立方堆积)

因为这类转变只对应固体中二分之一离子亚晶格熔化，故对应相变熵值与熔化熵之和约为同类非快离子导体熔化熵值大小。下面给出一些例子：

化合物固态相变熵JK-1mol-1(温度Ｋ)固态熔化熵JK-1mol-1(温度Ｋ)总熵值JK-1mol-1快离子导体AgI14.5(419)11.3(830)25.8Ag2S9.3(452)12.6(1115)21.9CuBr9.0(664)12.6(761)21.6SrBr213.3(918)11.3(930)24.6经典固体NaCl

24

MgF2

~35

非快离子导体信息材料专业知识讲座第20页2）β-Al2O3族钠离子导体

β-Al2O3族属于nA2O3-M2O一类非化学计量化合物，组成表示通式为：

A3+=Al3+,Ga3+,Fe3+nA2O3-M2OM+=Na+,K+,Rb+,Ag+,Tl+,H3O+β-Al2O3族钠离子导体是其中最主要快离子导体材料。发展了以钠β-Al2O3为隔膜材料钠硫电池。含有能量密度高（150~200wh/kg）、寿命长、价格低、无污染等优点，还应用在提纯金属钠、制造工业钠探测器以及一些固体离子器件等方面。钠β-Al2O3化合物实际上是一个家族，都属于非化学计量偏铝酸钠盐。钠β-Al2O3

理论组成式为Na2O·11Al2O3。因为发觉时忽略了Na2O存在，将它看成是Al2O3一个多晶变体，所以采取β-Al2O3表示一直至今。实际组成往往有过量Na2O。信息材料专业知识讲座第21页3）Ag+离子快离子导体AgI快离子导体AgI在400℃以上含有可与液体电解质可比拟离子电导率，高导电相是α-AgI，其在146~555℃温度范围内稳定。当AgI从低温β相转变为α相（146℃）时，其电导率增加了３个数量级以上。AgI存在多个晶体变种，有、β和γ３个相：β-AgI低温下稳定，呈六方ZnS型结构；γ-AgI为介稳定相，立方ZnS型结构,导电能力很差。α-AgI由β-AgI在146℃时发生一级相转变而得，为体心立方晶格。

信息材料专业知识讲座第22页4)负离子快离子导体

负离子作为传导离子快离子导体已经有许各种，但传导离子当前主要为O2-和F−离子。已研究负离子快离子导体有以下类型：传导离子结构类型示例O2−离子萤石型ZrO2基固溶体，ThO2基固溶体

HfO2基固溶体，GeO2基固溶体

Bi2O3基固溶体钙钛矿型LaAlO3基,CaTiO3基,SrTiO3基

F−离子萤石型CaF2基固溶体，PbF2基固溶体

MM’F4基固溶体氟铈矿型(CeF3)0.95·(CaF2)0.05信息材料专业知识讲座第23页5)快离子导体应用快离子导体主要用作原电池电解质材料。它应用主要在：电化学基础研究能源电池化学传感器等方面。

①.电化学－热力学研究使用快离子导体组成原电池能够用来研究氧化还原反应热力学。信息材料专业知识讲座第24页②.化学电池能够采取快离子导体作电解质，将氧化还原反应设计成原电池，开发出新能源。以Na-β-Al2O3快离子导体作为电解质，熔熔硫和金属钠作电极，设计Na-S电池反应为：2Na+xS→Na2Sx。x决定电池充电水平。在放电阶段，x=5，即放电反应以下：2Na+5S→Na2S5

金属钠液S(充电)或硫化钠(放电)快离子导体

-Al2O3Al2O3绝缘体Na-S电池钠硫电池：金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜二次电池信息材料专业知识讲座第25页③.化学传感器

利用原电池原理，采取快离子导体制成化学传感器，将化学信息转化为电信号，然后再还原为化学信息，使得化学分析测试温度应用范围更宽，而且将静态取样分析变为即时在线分析。比如以氧化锆快离子导体制成对氧敏感浓差电池用于～500—1000℃时，检出下限为10-21Pa以下氧分压，应用在钢水现场分析以及污染物分析和废气分析等方面。该电池组成原理如图4.13所表示。待测氧气和参比氧气分压差和电池电压之间关系为：

E=RT/4Fln(P“O2／P‘O2)。P“O2（参比）

快离子导体多孔电极P‘O2

快离子导体ZrO2-CaO2e＋1/2O2→O2-O2-←2e＋1/2O2←O2-P‘O2

2e2e信息材料专业知识讲座第26页三、透明导电材料透明导电薄膜含有透明和导电双重功效。主要有：金属膜氧化物膜(TransparentConductiveOxide，TCO)多层复合膜高分子膜等其中氧化物TCO薄膜占主导地位。信息材料专业知识讲座第27页普通意义上，TCO薄膜含有：(1)在可见光区(400~800nm)透射率高，平均透射率Tavg>80%；(2)电导率高，

>103

-1·cm-1金属透明导电膜：T>80%，

~1.0

10-3

cm纯金属:Au、Ag、Pt、Cu、Al、Cr、Pd、Rh在膜厚低于20nm时，都有一定透光率。缺点：光吸收性强，硬度低，稳定性差。氧化物膜（TCO）：透明导电氧化物（TCO）：泛指含有透明导电性氧化物、氮化物、氟化物。a.

氧（氮）化物：In2O3、SnO2、ZnO、CdO、TiN；b.掺杂氧化物：In2O3:Sn(ITO)、ZnO:In(IZO)、ZnO:Ga(GZO)、ZnO:Al(AZO)、SnO2:F、TiO2:Tac.

混合氧化物：In2O3-ZnO、CdIn2O4、CdSnO4、Zn2SnO4信息材料专业知识讲座第28页ITO是什麼？ITO＝IndiumTinOxide(In2O3

＋SnO2)ITO成份＝~90wt%In2O3+~10wt%SnO2是一个掺杂SnO2In2O3N型半导体。AZO（AluminumdopedZincOxid）：Al2O3掺杂ZnO，N型半导体也是一类新型透明导电材料。ITO导电玻璃：在钠钙基或硅硼基基片玻璃基础上，利用磁控溅射方法镀上一层氧化铟锡（俗称ITO）膜加工制作成一个兼具很好导电性与透明性功效材料。

LCD用ITO玻璃有一层SiO2阻隔层，阻止玻璃中钠离子扩散进入进入液晶层发生污染。信息材料专业知识讲座第29页透明导电薄膜以掺锡氧化铟（IndiumTinOxide,ITO）为代表，广泛地应用于平板显示、太阳能电池、特殊功效窗口涂层及其它光电器件领域。PDP、LCD、EL平板显示器,广泛应用于笔记本电脑、台式电脑、各类监视器、数字彩电和手机等电子产品。透明导电薄膜是简单液晶显示器三大主要材料之一。ITO导电玻璃分类：高电阻玻璃（电阻在150~500欧姆）普通玻璃（电阻在60~150欧姆）低电阻玻璃（电阻小于60欧姆）。高电阻玻璃普通用于静电防护、触控屏幕制作用；普通玻璃普通用于TN类液晶显示器和电子抗干扰；低电阻玻璃普通用于STN液晶显示器和透明线路板。

信息材料专业知识讲座第30页铟锡氧化物透明导电薄膜结构及其特征普通ITO透明导电膜品质特征需求：

表面电阻低、透光率高、低表面電阻、高透光率、低比電阻值、耐熱性、耐酸鹼性、圖案加工性、電化學安定性、膜表面形狀、低成膜溫度、膜附著機械強度、膜厚及其硬度、膜外觀、大面積低成本等。两个概念：ITO膜和IT膜：ITO膜：In2O3与SnO2烧结粉末在电子束等高能量源轰击下蒸镀到预热至300℃基板上，形成ITO透明导电薄膜，透明性好，台湾俗称”白膜“。IT膜：不是氧化物，而是In与Sn形成非晶态合金薄膜，利用溅镀法及室温方法制成半透明非晶膜，在電極圖案加工和配向膜處理等工程中，使其安定化和透明化，因其呈黑色透明状而在台湾称为”黑膜“。信息材料专业知识讲座第31页金属特征金属导电原因：金属键键结力不强，电子受到外加电位即可自由运动，形成电流。金属不透明原因：光波被高密度电子吸收及反射信息材料专业知识讲座第32页普通氧化物特征普通氧化物绝缘原因：金属原子与氧原子形成共价/离子键，原子间不存在自由电子，故不导电。氧化物透明原因：原子之间电子都被牢靠束缚，对入射光子基本不产生吸收，故有可能透明。（多相结构氧化物不透明）透明材料禁带宽度大(Eg>3eV)，而载流子(自由电子)少，导电性差信息材料专业知识讲座第33页ITO薄膜可見光可穿透能隙寬度約為3.5~4.3eV，可見光波長範圍對應能量為1.7~3.1eV，不足以讓電子在能帶間躍遷而產生光吸收，故在可見光範圍內有很高穿透度。信息材料专业知识讲座第34页由于

Sn4+

取代In3+

，提供額外电子。氧空缺提供两个額外电子。(O2→2Vo¨+2e-)InOSnAbsentOatomSnsubstitutionalSninterstitiale-e-e-Sn+ITO导电机制ITO含有N型半导体特征，导电机制可分为：掺杂机制

与氧空位机制。

In2O3里掺入Sn后，Sn元素能够代替In2O3晶格中In元素而以SnO2形式存在，因为In2O3中In元素是三价，形成SnO2时将贡献一个电子到导带上，同时在一定缺氧状态下产生氧空穴，形成1020~1021cm-3载流子浓度和10~30cm2/vs迁移率。这个机理提供了在10-4Ω.cm数量级低薄膜电阻率。

信息材料专业知识讲座第35页透光率与电导率之间关系沉积ITO膜厚度增加，电导率将提升（电阻率降低），透光性变差。薄ITO材料透明性好，不过阻抗高；厚ITO材料阻抗低，不过透明性会变差。信息材料专业知识讲座第36页面電阻率在10/m2

以下時，可見光透光率可達80%;信息材料专业知识讲座第37页SnO2掺杂百分比影响当SnO2掺杂百分比小于7.5(wt)时，电阻率随SnO2

含量增加而减小，这是因为Sn作为施主提供一个载流子，SnO2掺杂百分比增大，样品载流子浓度增加，因而样品电阻率下降。但当SnO2

掺杂百分比为8(wt)左右时，电阻率下降趋势变缓，进入一个平台区；当SnO2掺杂百分比增大到10％(wt)时，样品电阻率基本上没什么改变。信息材料专业知识讲座第38页膜厚在210nm左右SnO2掺杂百分比对透光率影响随SnO2含量增加，短波吸收边红移。信息材料专业知识讲座第39页Sn掺杂量对ITO刻蚀性能影响适合于ITO常规刻蚀液：HCl、HCl+HNO3、HNO3、草酸…信息材料专业知识讲座第40页InfluencebyadditionrateofSnO2onresistivityandtransferencerateofthefilmtransparenceTandreflectivityRITO薄膜在可见光区（λ＝360~780nm）透过率到达90%以上，红外反射（λ＝1~2μm）可超出90%。对微波含有显著衰减作用。如图7所表示，ITO膜对可视光几乎是透明。信息材料专业知识讲座第41页ITO透明导电玻璃应用①DisplayLiquidCrystalDisplay(LCD)PlasmaDisplayPanel(PDP)–OrganicElectroLuminance(OEL)–FieldEmissionDisplay(FED)–ColorFilter(CF)–TouchPanel

②ITO透明导电膜玻璃作为面发烧体，通电后能够除冰霜，用于飞机挡风玻璃、飞机眩窗、激光测距仪、潜望镜观察窗等，多年来已得到了广泛应用。

③ITO透明导电膜玻璃面含有相反红外线经过及反射性能,玻璃面含有优良红外线经过,衰减量极小，而ITO面含有红外线阻挡反射作用,因而该玻璃含有优良保温透光性能,已大量用于制造冷藏柜。伴随着成本降低,将可用于房屋节能：夏季时ITO面朝外,阻挡高热红外射入,房间清凉；冬季玻璃面朝外,太阳红外线可照入房内,房间节能温暖。

④

ITO透明导电膜玻璃对微波含有衰减作用,可达30DB,用于需要电磁屏蔽场所。如计算机机房、雷达屏蔽保护、家中微波炉视窗等。

⑤

ITO透明导电膜玻璃作为太阳能电池主要组成部分,透明电极,大量应用。信息材料专业知识讲座第42页產品面阻值產品類別應用範圍300~40Ω／sq.多用於ＴＮ型ＬＣＤ，尤其是字型符號和小型點陣ＬＣＤ電子手錶、鬧鐘掌上型計算機家用電器上ＬＣＤ顥示器儀表顯示電子帳簿攜帶型遊戲機太陽能電池40~15Ω／sq.多用於ＳＴＮ型ＬＣＤ，可製作小型或大型點陣ＬＣＤ膝上型電腦攝影機小型液晶彩色電視機筆記型電腦10Ω以下／sq.多用於大面積ＳＴＮ型ＬＣＤ，以及其它平面顯示器ＰＤＰＥＬＥＣＤ膝上型電腦筆記型電腦液晶彩色電視導航顯示ITO玻璃應用：

信息材料专业知识讲座第43页ITO导电玻璃使用注意：任何时候都不允许叠放；普通要求竖向放置；平放操作时，尽可能保持ITO面朝下；厚度在0.55mm以下玻璃只能竖向放置；取放时只能接触四边，不能接触导电玻璃ITO表面；轻拿轻放，不能与其它器具和机器碰撞；假如要长时间存放，一定要注意防潮，以免影响玻璃电阻和透过率；对于大面积和长条形玻璃，在设计排版时要考虑玻璃基片浮法方向。

信息材料专业知识讲座第44页ITO膜、层制备ITO薄膜制备较多采取PVD法（包含磁控溅射法、真空蒸发法）、CVD、PVD、喷涂法、溶胶－凝胶法等方法。信息材料专业知识讲座第45页普通ITO膜製作方法:1.物理气相沉积法:

PhysicalVaporDeposition-Sputtering

PVD可分為真空蒸镀加热型和电子束加热型、离子被覆膜法，以及磁控溅镀和射频磁控型。

2.化学气相沉积法:化学气相沉积法则有等离子型、浸镀型和凝胶型信息材料专业知识讲座第46页Sol-Gel法制备ITO溶胶－凝胶法优点是生产设备简单、工艺过程温度低，易实现制备多组元且掺杂均匀材料。溶胶－凝胶法制备ITO薄膜多以铟、锡有机醇盐为前驱物。以铟、锡无机盐为前驱物，采取溶胶－凝胶法制备ITO薄膜，比以有机醇盐为前驱物溶胶－凝胶法制备成本低，该方法制备ITO薄膜含有生产设备简单、成本低优势。铟、锡无机盐或铟、锡有机醇盐In(OCH2CH3)3等醇、acac等溶剂溶解acac保护下水解In(NO3)3·5H2O加热溶于acacSnCl4乙醇溶液溶胶涂膜热处理ITO膜Nano-sol信息材料专业知识讲座第47页真空蒸镀法：成膜机理简单设备简单成膜速度快，ITO质量很好真空蒸镀原理示意图信息材料专业知识讲座第48页ITO蒸镀影响原因蒸镀衬底温度对ITO膜透光率影响：蒸镀衬底温度对ITO膜导电性影响：沉积温度过低，不利于ITO晶体生长，导电性和透光性不佳。在PET聚脂薄膜上沉积时，反应温度要下降到150度以下，这会造成ITO氧化不完全，之后应用中ITO会暴露在空气或空气隔层里，它单位面积阻抗因为自氧化而随时间改变。信息材料专业知识讲座第49页沉积速度对ITO膜性能影响：沉积速度太快，不利于ITO晶体生长，透光性和导电性都不利。信息材料专业知识讲座第50页波长(nm)折射率消光系数4002.150.0254252.10.01845020.0150620.008760020.006565020.004470020.004275020.004280020.004106520.004溅镀ITO玻璃光学性能：信息材料专业知识讲座第51页Aluminum-dopedZincOxide,AZOITO与AZO比较ITO导电性、透光性等综合性能较优，但In有毒，成本高。AZO电性能与透光性好，紫外吸收屏蔽强，红外反射高，对电磁波衰减强，无毒、廉价、稳定。TR信息材料专业知识讲座第52页四、高分子导电材料Conductivepolymericmaterial一类含有导电功效（包含半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在10-6S／m以上聚合物材料。高分子导电材料含有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可在十多个数量级范围内进行调整等特点，不但可作为各种金属材料和无机导电材料代用具，而且已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺乏一类材料。高分子材料长久以来被作为优良电绝缘体，直至1977年，日本白川英树等人才发觉用五氟化砷或碘掺杂聚乙炔薄膜含有金属导电性质，电导率到达105S/m。这是第一个导电高分子材料。导电聚乙炔－一次歪打正着举世发觉！70年代信息材料专业知识讲座第53页其它导电高分子继导电聚乙炔之后，相继开发出了聚乙炔、聚对苯硫醚、聚对苯撑、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及TCNQ传荷络合聚合物等。其中以掺杂型聚乙炔含有最高导电性，电导率达5×103～104Ω-1·cm-1（铜电导率为105Ω-1·cm-1）。聚乙炔顺式：σ=10-7S·cm-1；反式：σ=10-3S·cm-1聚苯撑σ＝10-3S·cm-1聚并苯σ＝10-4S·cm-1热解聚丙烯腈

σ＝10-1S·cm-1聚苯硫醚PPSσ＝10-15～10-16S·cm-1经AsF5掺杂后，PPSσ＝2×102S·cm-1信息材料专业知识讲座第54页结构性导电高分子导电机理起源于存在较大

电子共轭体系。聚乙炔虽有较经典共轭结构，但电导率并不高。但它们极易被掺杂。经掺杂聚乙炔，电导率可大大提升。比如，顺式聚乙炔在碘蒸气中进行P型掺杂（部分氧化），可生成(CHIy)x(y＝0.2～0.3)，电导率可提升到102～104S·cm-1，增加9～11个数量级。可见掺杂效果之显著。掺杂顺式聚乙炔在室温下电导率掺杂剂掺杂剂/－CH＝（摩尔比）

（Ω-1·cm-1）I20.253.60×104AsF50.285.60×104AgClO40.0723.0×102萘钠0.568.0×103(N-Bu)4NClO40.129.70×104信息材料专业知识讲座第55页电荷转移配位聚合物信息材料专业知识讲座第56页高分子导电材料通常分为结构型和复合型两大类：①结构型高分子导电材料：高分子结构本身或经过掺杂之后含有导电功效高分子材料。依据电导率大小又可分为高分子半导体、高分子金属、高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料（离聚体）。电子导电高分子材料结构特点是含有线型或面型大共轭体系，在热或光作用下经过共轭π电子活化而进行导电。在聚乙炔中掺杂少许碘，成为“高分子金属”；经掺杂后聚氮化硫，在超低温下可转变成高分子超导体。结构型高分子导电材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料以及试制半导体元器件等。这类材料因为还存在稳定性差(尤其是掺杂后材料在空气中氧化稳定性差)以及加工成型性、机械性能方面问题，还未进入实用阶段。信息材料专业知识讲座第57页②复合型高分子导电材料：由通用高分子材料与各种导电性物质经过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。导电塑料、导电橡胶、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。复合材料性能与导电填料种类、用量、粒度和分散状态等有很大关系。惯用导电填料：金粉、银粉、铜粉、镍粉、钯粉、钼粉、铝粉、钴粉、镀银二氧化硅粉、镀银玻璃微珠、炭黑、石墨、碳化钨、碳化镍等。炭黑虽导电率不高，但其价格廉价，起源丰富，所以也广为采取。采取表面活性剂、偶联剂、氧化还原剂对填料颗粒进行处理后，分散性可大大增加。信息材料专业知识讲座第58页材料名称电导率/(Ω-1·cm-1)相当于汞电导率倍数银6.17×10559铜5.92×10556.9金4.17×10540.1铝3.82×10536.7锌1.69×10516.2镍1.38×10513.3锡8.77×1048.4铅4.88×1044.7汞1.04×1041.0铋9.43×1030.9石墨1～1030.000095～0.095碳黑1～1020.00095～0.0095部分导电填料电导率电阻率信息材料专业知识讲座第59页伴随电子工业发展，传送弱电流导电涂料，胶粘剂和透明导电材料等也应用十分广泛。导电胶ECA在PCBSMT组装上广泛应用。SMT(SurfaceMountTechnology，表面安装技术)：在制作好PCB板上，经过胶粘固定方式，将各种小型电子元器件快速、简练可靠安装到PCB板上对应位置，替换传统钻孔、插脚、波峰锡焊工艺。是当前广泛而实用PCB组装技术。传统导电胶粘剂为含铅焊料。采取无铅高分子导电胶替换。信息材料专业知识讲座第60页SMT表面安装技术介绍

表面安装技术SMT，是将表面贴装元器件贴、焊到印制电路板表面要求位置上电路装联技术。详细地说，就是首先在印制板电路盘上涂布焊锡膏，再将表面贴装元器件准确地放到涂有焊锡膏焊盘上，经过加热印制电路板直至焊锡膏熔化，冷却后便实现了元器与印制板之间互联。20世纪80年代，SMT生产技术日趋完善，用于表面安装技术元器件大量生产，价格大幅度下降，各种技术性能好，价格低设备纷纷面世，用SMT组装电子产品含有体积小，性能好、功效全、价位低优势，故SMT作为新一代电子装联技术，被广泛地应用于航空、航天、通信、计算机、医疗电子、汽车、办公自动化、家用电器等各个领域电子产品装联中。SMT混合安装工艺流程信息材料专业知识讲座第61页传统焊膏（焊料）含铅！毒害聚合物导电胶环境保护、流行室温下固化，或100-150℃快速固化提供元件与电路板之间机械连接和电气连接Electricconductiveadhesive,ECA导电胶三种类型导电胶：各向同性胶(isotropic)在全部方向均等导电性，可用于有地线通路元件；ICA导电性硅胶(silicone)帮助预防元件受环境危害，如潮湿，且屏蔽电磁与无线射频干扰(EMI/RFI)；各向异性(anisotropic)导电性聚合物或Z轴胶片允许电流只在单个方向流动，提供电气连接性和舒缓倒装芯片元件应力。ACA导电胶普通组成：银粉镍粉金粉铜粉铟粉SnO2粉

环氧树脂基胶+导电胶信息材料专业知识讲座第62页复合型导电高分子机理①无限网链机理导电填料浓度较低，颗粒太分散，相互接触少，导电性低；填料浓度增加，颗粒相互接触机会增多，电导率上升；当填料浓度到达某一临界值时，体系内填料颗粒相互接触形成无限网链。这个网链就像金属网贯通于聚合物中，形成导电通道，故电导率急剧上升，从而使聚合物变成导体。此时继续增加导电填料浓度，对导电性不会有更多贡献了，故电导率改变趋于平缓。电导率发生突变导电填料浓度称为“渗滤阈值”。式中m——平均接触数；Ms——单位面积中颗粒与颗粒接触数；Ns——单位面积中颗粒数；NAB——任意单位长度直线上颗粒与基质（高分子材料）接触数；NBB——上述单位长度直线上颗粒与颗粒接触数。信息材料专业知识讲座第63页②遂穿理论当导电颗粒间不相互接触时，颗粒间存在聚合物隔离层，使导电颗粒中自由电子定向运动受到妨碍，这种妨碍可看作一个含有一定势能势垒。依据量子力学概念可知，对于一个微观粒子来说，即使其能量小于势垒能量时，它除了有被反弹可能性外，也有穿过势垒可能性。微观粒子穿过势垒现象称为贯通效应，也称隧道效应。电子是微观粒子，含有穿过导电颗粒间隔离层可能性。这种可能性大小与隔离层厚度

相关;与隔离层势垒能量μ0与电子能量E差值（μ0－E）相关。

值和（μ0－E）值愈小，电子穿过隔离层可能性就愈大。当隔离层厚度小到一定值时，电子就能轻易地穿过，使导电颗粒间绝缘隔离层变为导电层。隧道效应而产生导电层可用一个电阻和一个电容并联来等效。信息材料专业知识讲座第64页复合导电高分子内部结构有三种情况：①一部分导电颗粒完全连续相互接触形成电流通路，相当于电流流过一只电阻。②一部分导电颗粒不完全连续接触，其中不相互接触导电颗粒之间因为隧道效应而形成电通流路，相当于一个电阻与一个电容并联后再与电阻串联情况。③一部分导电粒子完全不连续，导电颗粒间聚合物隔离层较厚，是电绝缘层，相当于电容器效应。复合型导电高分子导电机理模型信息材料专业知识讲座第65页五、Lithiumionbattery流行电池比较：信息材料专业知识讲座第66页锂离子电池工作原理（以LiCoO2正极材料为例）信息材料专业知识讲座第67页石墨晶体和LiCoO2都含有层状结构。这种层状结构化合物，允许锂离子进出，而材料结构不会发生不可逆改变。LiCoO2为一层氧(O)原子紧邻一层Li(锂)原子，再紧邻一层氧原子和钴(Co)原子，即O—Li—O—Co—O—Li—O⋯。充电时，锂离子从正极脱嵌，在电解液中向负极迁移，嵌入到负极石墨晶体晶状层之间。放电时，锂离子从负极脱嵌向正极表面移动，然后插入到氧化钴锂晶状层中。电池在充放电过程中发生电化学反应实际上是一个插层反应。信息材料专业知识讲座第68页液体锂离子电池组成1、正极材料正极活性物质：钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等。2、负极材料负极活性物质：主要是石墨，还有硬炭、软炭。主要用经过专门加工人工石墨。3、电解液普通使用环状碳酸酯（碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯）和链状碳酸酯（碳酸二甲酯）做混合溶剂，把电解质盐溶解其中制成电解液。电解质盐有没有机盐和有机盐，无机盐有高氯酸锂、和六氟磷酸锂等。有机盐有三氟甲基磺酸锂等。其中六氟磷酸锂最为惯用。4、粘合剂用于把正、负极活性物质涂于作为集流体金属箔上。要求粘接好、柔软、耐电解液腐蚀、耐氧化还原、成膜均匀粘合剂。惯用高分子粘合剂，如聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等。5、隔膜为预防正负极短路，与其它电池使用纸或无纺布不一样，锂离子电池使用聚乙烯系多微孔薄膜，有利于锂离子快速经过。信息材料专业知识讲座第69页正极材料•LiCoO2正极材料LiCoO2正极材料优点：比能量高，工作电压较高（平均工作电压为3.7V），充放电电压平稳，适合大电流充放电，生产工艺简单、轻易制备。

LiCoO2正极材料缺点：价格昂贵，抗过充电性较差，循环性能有待深入提升。LiNiO2正极材料LiNiO2正极材料优点：自放电率低，无污染，与各种电解质有着良好相容性，比LiCoO2价格廉价。LiNiO2正极材料缺点：1、制备条件苛刻，易发生锂镍混排现象，给LiNiO2商业化生产带来困难；2、LiNiO2热稳定性差（200℃左右），且放热量大，给电池带来安全隐患；3、LiNiO2在充放电过程中轻易发生结构改变，使电池循环性能变差。信息材料专业知识讲座第70页锂锰氧化物尖晶石型LixMn2O4

和层状LiMnO2嵌锂磷酸盐正极材料–LiMPO4（M=Mn、Fe、Co、Ni）正极材料中，以LiFePO4研究最为突出–LiFePO4工作电压3.4V左右–与LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiMnO2等正极材料相比，LiFePO4含有高稳定性、更安全可靠、更环境保护而且价格低廉信息材料专业知识讲座第71页负极材料碳负极材料–石墨•氧化物负极材料–无定形锡基复合氧化物：SnMxOy、SnSi0.4Al0.2P0.6O3.6–零应变材料：Li4Ti5O12放电容量普通为150mAh/g。锂嵌入和脱嵌不会产生应变，循环寿命很好。信息材料专业知识讲座第72页电解质（溶质+溶剂）溶剂：1.不与金属锂发生反应，所以必须是非质子溶剂；2.极性高（也就是介电常数大），能溶解足够锂盐（锂盐轻易解离）；同时黏度低（离子移动速度快），从而使电导率高；3.溶点低、沸点高，蒸汽压低，工作温度范围宽。–通常采取混合溶剂，普通采取直链酯和环酯(如EC+DMC，PC+DEC)混合溶剂溶质：–无机锂盐：

LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6–有机锂盐：三氟甲基磺酸锂LiCF3SO3

二(三氟甲基磺酰)亚胺锂LiN(CF3SO2)2

三(三氟甲基磺酰)甲基锂LiC(SO2CF3)信息材料专业知识讲座第73页锂离子电池隔膜材料隔膜作用是隔离电池正负极,预防二者直接接触,但能使电解液中电解质离子自由经过。聚乙烯(PE)多孔膜因为含有良好电化学性能和力学性能,常被用来作为锂离子电池隔膜。但聚乙烯非极性表面造成其对极性电解质溶液润湿性不佳,所以电解液保持能力较差,制约了电池使用寿命。各种方法可对PE薄膜进行改性，其中一个改性方法：在PE表面进行紫外光接枝MMA信息材料专业知识讲座第74页液体锂离子电池安全性机遇和事故经常相伴。电解液：有机溶剂信息材料专业知识讲座第75页聚合物锂离子电池•

聚合物锂离子电池：采取聚合物膜作为电解质锂离子电池。•

聚合物电解质：含有聚合物材料且能像液体一样导电电解质。对聚合物电解质膜要求①高离子导电率和电子绝缘；②锂离子迁移数基本不变，以减小浓差极化；③化学和电化学稳定性高；④良好机械强度；⑤价格低廉，无污染。信息材料专业知识讲座第76页锂离子聚合物电池电解质：继Wright等首次发觉聚氧乙烯(PEO)与碱金属盐配位含有离子导电性后,Armand等提出PEO/金属盐配位物作为带有碱金属电极新型可充电池离子导体,使得聚合物电解质研究进入了一个崭新阶段。已开发固体聚合物：锂盐LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、Li(CF3SO3)3

等溶于高分子量聚醚,如PEO、PPO，形成固溶体。缺点是室温电导率偏低。改进方法：(1)聚合物改性：适度交联抑制聚醚结晶；适度支化；合理共聚，聚偏氟乙烯(PVDF)、六氟丙烯(HFP)和聚乙二醇二甲醚(PEGDMF)共聚,以LiN(CF3SO2)2

为盐,取得室温电导率达10-4S/cm聚合物固体电解质。(2)电解质盐改性：过增大对阴离子体积,有利于提升锂离子迁移数。信息材料专业知识讲座第77页锂离子与梳形聚合物分子间和分子内作用示意图锂离子与聚合物分子间和分子内作用示意图

信息材料专业知识讲座第78页固体聚合物电解质SPE(SolidPolymerElectrolyte)和凝胶聚合物电解质GPE(GelPolymerElectrolyte)–当前已开发聚合物电解质有：聚环氧乙烯(PEO)基、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基、聚偏氟乙烯(PVDF)基、聚丙烯腈(PAN)基和聚氯乙烯(PVC)基等，并在此基础上形成各种共聚物电解质•聚合物锂离子电池优越性①拥有锂离子电池所含有优越性；②可防止液体电解质易发生电解液泄漏；③易于小型化，可依据不一样场所需要，做成圆柱形、方形等各种形状；④聚合物材料可塑性强，可制成大面积超薄薄膜，确保与电极之间充分接触；⑤提升了稳定性和安全性。信息材料专业知识讲座第79页薄膜锂电池体积非常之小（0.5mm以下），可重复充电1000次左右，薄膜锂电池应用非常广泛：民用电器、军事、野外作业、航天、航空信息材料专业知识讲座第80页信息材料专业知识讲座第81页Solidpolymerelectrolyte锂电比较：传统锂电池电解质为液态，安全性不高。趋势：采取固态聚合物作为电解质。电解质基体材料：能够帮助锂离子运动，即高离子电导和低电子电导特征。主要聚合物包含：聚合物电解质基体材料基本要求：

含有阴离子和阳离子络合位；绝对无定型态；高度柔软，低Tg。PEOMEEP多聚膦氰醚酯

信息材料专业知识讲座第82页光固化技术在聚合物电解质中机会？固态聚合物电介质膜可用光固化原位制作完成。快速、有效交联固态电解质基本组成：离子导电基体材料（PEO,PPO,PEO-PPO,多聚膦氰醚酯等）高介电溶剂（碳酸乙二酯、碳酸异丙酯），提升离子迁移效率、电导率；无机填料（导电或非导电）增强体系离子电导率与聚合物机械性能。(beta-Al2O3加到PEO-NaI/PEO-LiClO4

复合物中，电导率增加)导电锂盐：LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2CF3)2、成膜交联组分（多元异氰酸酯、光固化树脂、单体、光引发剂等）。助剂信息材料专业知识讲座第83页光固化聚合物电解质配方锂亚胺盐2gIBOA2.1gHDDA0.3gTMPTA0.8gEB230(聚醚氨酯丙烯酸酯)8gPEO4gITX0.014gIrgacure1840.14g异丙醇以上总体积20％高比表面Al2O32.6g高分散度LiI-Li2S-B2S3

玻璃粉8g光固化后电导率：6.5×10-4S/cm锂亚胺盐2gIBOA2.1gHDDA0.3gTMPTA0.8gEB230(聚醚氨酯丙烯酸酯)8gPEO4gITX0.014gIrgacure1840.14g异丙醇以上总体积20％光固化后电导率：4×10-5S/cm信息材料专业知识讲座第84页六、静电防护材料电子产品包括很多绝缘器件，如塑料等，在工作工程中轻易形成静电积累，产生数千伏瞬间电压，击穿器件。高分子材料各类用途体积电阻率：导电图谱--表示在不一样塑料表面表面电阻率信息材料专业知识讲座第85页静电防护材料通常以其电阻率作为类别划分标志。静电导体（导静电）材料和静电耗散（耗散静电）材料。①静电导体材料静电导体材料表面电阻率≤1×105Ω/m2

，或体积电阻率≤1×104Ω·cm。静电屏蔽材料表面电阻率≤1×104Ω/m2，或体积电阻率≤1×103Ω·cm。

静电屏蔽材料属于静电导体材料一部分。②静电耗散材料指能快速耗散其表面或物体内部静电荷材料。电阻率范围一些标准要求不一，较多标准（现行MIL标准和最近两年出台IEC标准草案）要求：表面电阻率1×105Ω/m2

～1×1012Ω/m2

或体积电阻率1×104Ω·cm～1×1011Ω·cm静电防护材料为静电耗散材料。信息材料专业知识讲座第86页③抗静电材料有标准，如1980年美军标准MIL-HDBK-263，将表面电阻率在1×109Ω/m2

～1×1014Ω/m2之间静电防护材料定义为抗静电材料。许多惯用材料实际上都在此范围之内，比如密胺薄层材料、高电阻体导电塑料、洁净棉花、硬质纤维板、本制品、纸制品等。1991年公布修订A版，改变了这种划类方法，不再使用抗静电材料概念。在国际电工委员会（IEC）相关防静电材料标准讨论中，教授们比较倾向意见认为“抗静电材料”这个概念比较笼统，主张不宜再用。④绝缘材料绝缘材料是指那些其电阻率超出静电耗散材料上限材料。绝缘材料不属于静电防护材料范围。因为它划分与静电耗散材料连在一起，故相关标准也不太一致。较多也较权威现行标准要求为:表面电阻率>1×1012Ω/m2，或体积电阻率>1×1011Ω·cm材料属于绝缘材料。信息材料专业知识讲座第87页表面活性剂能够使聚合物表面导电率提升,是一个有效抗静电剂。表面活性剂是有一个或多个极性取代基碳氢化物（烃）分子物质被高分子材料表面吸附后，降低了表面能，因而改变了高分子材料电性能。机理上可分为吸湿性，极性和油性三类：吸湿性表面活性剂可吸收大气中水份，在高聚物制品表面形成一层薄导电层，从而使静电荷轻易泄漏。但在气候干燥时效果显著变差；极性物质（如季胺盐类阳离子活性剂）也是形成表面导电层，也与大气湿度相关，但干燥气候中仍有好抗静电效果；油性活性剂抗静电机理与前二类有所不一样，它是在聚合物表面生成一层隔离膜，降低了聚合物间摩擦起电作用，但在强电场作用下，并不能防材料带电。有机聚结剂+导电粒子（金属、金属氧化物、碳黑等）专用抗静电剂（表面活性剂、长链季铵盐等）抗静电材料实施技术信息材料专业知识讲座第88页种

类活性剂类型活性剂名称处理效果（面电阻率

/m2）基材处理前处理后外

用

表

面

活

性

剂阴离子型烷基（C12—C15）

苯磺酸纳（4.0%）>4.2×10151.5×109PS塑料阳离子型三甲基十八烷基

（乙酸氨盐2%）>4.2×10153.1×107PS塑料两性活性剂N-十二烷基氨基

（丙酸钠0.3%）>4.2×10151.1×108PS塑料非离子型壬基酚聚氧乙烯

（а）醚(0.3%）>4.2×10151.6×1010PS塑料内

用

表

面

活

性

剂阴离子型二癸基二硫代磷

酸钾（2%）>4.2×10156.0×109聚乙烯阳离子型三甲基十八烷基

醋酸铵（1%）>4.2×10153.1×108聚乙烯两性活性剂含Mg盐咪唑啉

衍生物氢氧化铵>4.2×10156.3×1010聚乙烯非离子型聚氧乙烯烷基胺

（1%）>4.2×10151.0×1010

（氧乙烯聚合度）PS塑料信息材料专业知识讲座第89页七、电磁屏蔽材料电磁干扰（EMI）无处不在，轻者干扰电子、电器设备正常工作，重者造成设备毁坏、安全事故、信息泄密等。

电磁场屏蔽可分为静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽三种情况，这三种情况既含有质区分，又含有内在联络。电磁波在良导体中衰减很快，把由导体表面衰减到表面值1/e（约36.8％）处厚度称为趋肤厚度（又称透入深度），用d表示。电磁屏蔽（electromagneticshield）是利用屏蔽体阻止电磁场在空间传输一个方法，即限制从屏蔽材料一侧空间向另一侧空间传递电磁能量。用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统干扰源包围起来，预防干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，预防它们受外界电磁场影响。信息材料专业知识讲座第90页a.高频电磁屏蔽：采取低电阻金属材料，利用电磁场在金属内部产生涡流起到屏蔽作用。屏蔽板良好接地时，同时也有静电屏蔽作用。b.低频磁屏蔽:用高导磁率材料将被干扰物周围磁场“短路”掉电磁屏蔽技术标准：电磁屏蔽原理：屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量（涡流损耗）、反射能量（电磁波在屏蔽体上界面反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波）作用，所以屏蔽体含有减弱干扰功效。信息材料专业知识讲座第91页低电阻导体材料作为电磁屏蔽材料时，因为导体材料对电磁能流含有反射和引导作用，在导体材料内部产生与源电磁场相反电流和磁极化，从而减弱源电磁场辐射效果。电磁波传输到金属材料电磁屏蔽表面时，通常有3种不一样机理进行衰减：一是在入射表面反射衰减；二是未被反射而进入屏蔽体电磁波被材料吸收衰减；三是在屏蔽体内部屡次反射衰减。

反射衰减，就是电磁场射入金属导体时，由电磁感应而产生感应电流。在这个感应电流作用下，必定建立一个新电磁场，从而将入射场能衰减。反射衰减大小取决于屏蔽层与屏蔽层周围介质之间阻抗匹配情况。

吸收衰减，实质上是导体热损耗。它产生完全是因为电磁场射入金属屏蔽体时，因电磁感应而在金属表面产生了感应电流，又因为金属导体中尤其是导体表面有一定电阻存在，必定在金属屏蔽层内，产生热损耗。信息材料专业知识讲座第92页EMI材料介绍：电磁屏蔽是利用金属板（网）、金属盒（箱）、金属罩等阻止或减小电磁能量传输、实现电磁兼容有效方法之一。1.金属磁性材料金属铁磁材料适合用于低频（f＜100kHz）磁场屏蔽。较惯用金属铁磁材料有：纯铁、铁硅合金（即硅钢、电工钢）、铁镍软磁合金（即坡莫合金）等。新出现铁铝合金也是一个软磁合金材料，可代替铁镍合金（即坡莫合金），降低成本。表1列出了部分金属铁磁材料相对磁导率，相对磁导率比越高，屏蔽效果越好；层数越多，屏蔽效果也越好。当前商品化主要金属磁性EMI材料：坡莫合金（镍合金）、CO_NETIC系列合金等。信息材料专业知识讲座第93页2.非金属磁性材料非金属磁性材料即铁氧体磁性材料，是一个含有铁磁性能金属氧化物。在高频时含有较高磁导率，电阻率较大，且含有较高介电性能，广泛应用于高频弱电领域，如雷达、计算机、音像、超声波等。其中一个主要用于1kHz—300MHz高频和超高频软磁材料（锰锌铁氧体和镍锌铁氧体）做成磁套、磁管（EMI吸收环），套在信号电缆、指示灯电缆、开关连接线上，以及屏蔽高频元件引脚等信号通道，以防止电磁干扰。3.良导体EMI材料适合用于高频电磁场、低频电场以及静电场屏蔽。因为铁磁性材料磁导率伴随频率升高而下降，而且本身电阻较大，从而使屏蔽性能变坏，同时磁损增加，所以高频时并不适用。依据电磁场理论，在高频电磁场中，主要是吸收损耗起作用，屏蔽材料电阻越小（变成欧姆热而耗散），则产生涡流电流越大，反磁场也越大，屏蔽效果越好；同时，良导体又对低频电场反射损耗较大。所以，高频电磁场及低频电场屏蔽应选取高电导率、低磁导率良导体（如铜、铝）。4.其它各种形式EMI材料：金属丝、金属网、聚合物/导电复合材料、聚合物/磁性复合材料（涂料、橡胶、粘合剂、塑料等等。）信息材料专业知识讲座第94页电磁干扰屏蔽用塑料能够经过添加碳纤维和不锈钢纤维等高比表面导电填料来得到。屏蔽是经过导电媒介将电磁辐射反射、吸收或传导到地面来实现。引入屏蔽物后会造成电磁信号衰减，它衰减程度决定了屏蔽效果好坏。为了取得好屏蔽效果，塑料中添加填料要有良好分散性和较高添加量。金属涂敷填料，比如镀镍纤维或不锈钢纤维，广泛应用于电磁干扰屏蔽塑料中。为了有效屏蔽电磁波，所使用填料应该能从塑料基体中反射电磁辐射。在这些应用中，选择长碳纤维能在聚合物基体中形成有效网络，相对于短纤维来说是一个更加好选择。添加不一样碳纤维PC屏蔽效率。添加短碳纤维塑料粒子纤维定向杂乱，而添加长纤维粒子在整个长度纤维定向良好。复合型EMI材料信息材料专业知识讲座第95页电磁屏蔽薄膜主要是靠含有导电性能材料（Ag，ITO氧化铟锡等）制成薄膜，能够镀在玻璃上，或是在其它基板上，如塑料薄膜上，材料主要性能指标是：透光率，和屏蔽效能，即有百分之多少能量被屏蔽。信息材料专业知识讲座第96页吸波型EMI材料—新一代广普适用电磁屏蔽材料宽频段胶板吸波材料是一个能够吸收电磁波而反射、散射和透射都很小功效材料，其原理主要是在高分子介质中添加电磁损耗性物质，当电磁波进入吸波材料内部时，推进组成材料分子内离子、电子运动或电子能级间跃迁，产生电导损耗、高频介质损耗和磁滞损耗等，使电磁能转变成热能而发散到空间消失掉，从而产生吸收作用。性能等同于美国隐形飞机涂层，不发生反射而造成二次污染，胶板类吸收电磁波材料主要特点：厚度薄、柔性好、强度高、吸收率大、抗老化（载体为硅橡胶材料）、稳定性（-50～180℃）、低频特征（10MHz～10GHz），对镜面波和表面波都含有良好吸收特征。信息材料专业知识讲座第97页八、超导材料超导态及其特征

1908年荷兰物理学家Onnes翁内斯经过长久努力，使最终一个“永久气体”氦气（He）液化。1911年翁内斯在研究金属汞（Hg）电阻随温度改变规律时发觉，当温度降低时，汞电阻先是平稳地减小，而在4.2K附近，电阻突然降为零。现已经有5000种信息材料专业知识讲座第98页非超导与超导体电阻率随温度改变差异超导状态下T－H－J界面只有当电流、温度与磁场3个条件都满足要求条件时，才能出现超导现象。所以，对超导材料来说，这3个参数越高，实用价值越高。超导态有以下四个特征;①电阻值为零；②超导体内部磁场为零；③超导现象只有在临界温度以下才会出现；④超导现象存在临界磁场，磁场强度超越临界值，则超导现象消失。信息材料专业知识讲座第99页两类超导体：按超导体磁化特征不一样可将其分为两类。第一类超导体在低于临界磁场Hc

磁场H中处于超导态时，表现出完全抗磁性，即在超导体内部B=

0

(H

M)＝0；在高于Hc磁场中则处于正常态，B/

0

＝H，－M

＝0，所谓完全抗磁性，是当超导体处于超导态时，若周围存在着磁场H，且H小于Hc，因为在超导体表面能感生出屏蔽电流，从而产生一个恰好能抵消外磁场附加磁场，使外磁场完全不能进入超导体内部，这种完全抗磁性又称迈斯纳效应（Messner）。完全抗磁性和电阻消失现象是超导体两个相互独立基本特征。第一类超导材料Messner效应信息材料专业知识讲座第