电子材料与电子器件

第一章1、 激活能：形成一个产物时要克服的势垒。换句话说，它是反映原子或分子形成一个产物必须达到激活状态的最小能量。2、 键能（结合能）：指在分子或固体中两个原子从它们的平衡态被分离到无限远所需要做的功。3、 电子亲和能：代表一个中性原子获得一个电子形成负离子所需要的能量。4、 电离能：代表一个中性原子移走一个电子需要的能量。通常外层电子对于原子核具有最低的结合能，外层电子被移走导致原子的离子化。5、 电偶极矩：一个正电荷+Q同等量的负电荷-Q分开后所形成的。虽然净电荷为零，但是由于两个电荷+Q和-Q被分开一定的距离，所以形成电偶极矩。两个电荷相互之间产生产生库仑力，两偶极子间也根据偶极子的分离和取向相互产生静电力。6、 强键：是原子间的强结合键，一般大于1eV/原子。包括离子键、共价键或金属键。7、 弱键：弱结合键，一般小于0.1eV/原子，它是原子或分子间的偶极一偶极相互作用。8、 迁移率：是在单位电场下的漂移速度。如果ud为迁移率，则定义公式为vd=udE，其中vd为漂移速率而E为场强。9、 漂移速度：为导体内所有导带电子在外加电场力的方向上的平均电子速度，其对于电子的电场作用力为^-eE。在没有外加电场的情况下，所有电子做随机运动，其所有电子在任意方向的平均速度为零。在外加电场Ex的作用下，每个电子在与电场方向相反的方向上有一净速度vdx，其中vdx根据vdx=udEx与Ex相关，ud为漂移速度。10、 霍尔效应：为当一导体放置在垂直于电流方向的磁场中，在通电导体内所发生的一个现象。导体内的带电载流子在磁场的作用下发生偏转，在垂直于电流与磁场的方向上引起一电场，即霍尔电场。如果电流密度Jx沿x方向，磁场强度Bz沿z方向，则霍尔电场取决于材料中带点载流子的极性为+y或-y方向。11、 平均自由时间：为导带电子散射的平均时间。如果ti为电子i碰撞之间的平均时间，则为对所有电子的平均时间。其漂移时间与平均自由时间的关系为。平均自由时间的倒数为一导带电子在单位时间内被散射的几率，换言之，即为散射事件的平均频率。12、 诺德海姆定则：陈述了由于杂质产生的固溶体（为同晶型合金）的电阻率正比于溶质的浓度与溶剂的浓度。13、 热导率：为一定量地表示材料热流沿材料从高温到低温传导难易程度的材料性能。由于热流是由于材料的温度梯度产生的，为每单位温度梯度热流通过单位截面面积的热流速率。第二章%=——1、金属的线膨胀系数在熔点附近会明显增大，这是由于由晶体中的空位浓度表达式： 亠7在熔点附近，空位浓度增大。2、 影响杂质离子扩散的因素：（1）振动频率v0在扩散方向上尝试跃迁的次数和（2）克服能量势垒的概率。3、 晶界多的晶体的能量比较大，可以通过高温下晶粒粗化来降低整个晶体的势能。第二早1•康普顿效应：是自由电子对高能光子的散射。当一束X光由具有大量导带电子的目标（比如金属或石墨）被散射时，此效应可以在实验中观察到。2•德布罗意关系：将物质的波动特性（例如波长入）与其粒子特性（例如动量p）通过入=h/p联系起来。散射：是由于波与尺寸可与波长比拟的物质相互作用时所发生的波的弯曲。如果物体的形状规则，入射波束会在某些与周期有关的确定的方向发生散射，这可以应用到晶体的X光衍射研究。4•海森伯不确定原理：说明粒子的位置不确定度Ax与其沿x方向的动量Px遵循(Ax)(APx)三h。这是由于物质波动性所造成的而不是测量精度的问题。若AE为At时间内粒子的能量不确定度，那么由于不确定原理，有(AE)(At)^ho要没有任何不确定度的测量粒子的能量意味着需要的时间At—无穷。5•洪特规则：说明处于某一给定的亚壳层n1的电子能量总是试图占据独立的轨道。(不同的mJ并保持它们的自旋方向相同(相同的叫)。这样，他们比自旋成对(不同的ms)且占据相同的轨道(相同的呼)的情况具有更低的能量。6•强度：单位时间流过单位面积的能量，它与能量通量是等价的。7•激光器：一种通过受激辐射所引起的光子放大来产生几乎完全单色相干的输出辐射(不痛于钨丝电灯发射的不相干的光子束)的装置。8.磁量子数：规定了轨道角动量沿磁场方向z的分量Lz，以使Lz=正负m»,期中ml可以取从-1到+1包括0的正整数或负整数，即ml=-l，-(1-1)，^，0,…，1-1,1.电子的轨道函数甲与ml有关，也与n和1有关。但是一般的由m1确定甲的角变化。9•轨道：为原子或分子中具有一定能量的电子能被发现的空间区域。具有相反自旋方向的两个电子可以占据相同的轨道。轨道是电子占据的一个明确的路径，但是他不能用于描述原子或分子中电子的行踪，因为原子或分子中的电子具有概率分布。由于I甲n,1,m1(r,9,©)12为在(r,9,©)处单位体积内找到电子的概率，故波函数甲n,1,m1(r,9,©)通常被认为是表示电子空间分布的轨道函数。轨道(角动量)量子数：规定了电子的轨道角动量的大小，即L=h[1(1+1)]1/2其中1=0,1,2,3...,n-1为轨道量子数，1=0,1,2,3时可标注为s,p,d,f状态。轨道波函数：描述了电子的空间相关性，而不是其自旋。甲(r,9,©)与n,1,m1有关而电子的自旋只与叫有关。一般的，将甲(r,9,©)简称为轨道函数。泡利不相容原理：要求在给定的系统中，四个量子数n,1,m1和叫完全相同的两个状态是不存在的。换句话说，不存在两个电子都占据某一给定的状态甲(n,1,m],ms),等价于具有相反自旋方向的两个电子可以占据一个给定的轨道^(n,1,m1)o光电效应：当频率超过某一阈值频率(与金属的材料有关)的光照射在某一金属时，金属会发射出电子。发射电子的动能与光强无关但是与光的频率v有关，即KE=hv-©，其中h为普朗克常量，①为与金属的材料有关的常数称为功函数。14光子：与电磁辐射相联系的能量量子hv。光子的静止质量为零且其动量P由德布罗意关系P=h/入给出，入为波长，光子具有动质量hv/c2所以他会受到其他物质的万有引力的作用。例如从恒星发出的光经过太阳时会发生偏转。15•主量子数：描述原子中电子的总能量且取值为1,2,3…的量子数能量随着n的增大而增大，N与其他的量子数1,m1确定原子中电子的轨道函数甲(r,9,©)。N=1,2,3,4…可分别标记为K,L,M,N…壳层，并且每一个壳层都具有由1确定的压壳层，1=0,1,2...(n-1),分别对应市s,p,d…状态。16•选择定则：确定在有关电磁波发射与吸收(光子)的电子跃迁过程中所允许的L和M取值。电子的自旋量子数保持不变。在原子中，由于其他原子或电子的碰撞，其电子自由状态跃迁到另一个状态不一定遵守选择定则。17•受激辐射：能量为h=E(2)-E(1)的入射光子与处于能量E(2)的高能态的电子相互作用并导致电子向下震荡到较低的空闲E(1)的能量状态的能量现象，激发辐射的光子相同的能量和相位，并且传播方向相同。结果受激辐射产生两个相干光子，具有相同的能量并沿着相同的方向传播，受激辐射过程正如自发辐射过程一样，必须遵守选择定则A1=1'-1=正负1.18•隧道效应：电子由于其波动性而穿过势垒的现象。在经典力学中，如果电子的能量小于势垒V。,电子就不能越过势垒。而在量子力学中，电子明显有可能穿过势垒并出现在另一边，穿越概率于势垒高度和宽度密切相关。波数或波失：2n长度的波的数目，即k=2n/入。20•功函数：将金属中的电子移动到真空所需要的最小能量。第四章1.玻尔兹曼统计：玻尔兹曼统计用能量分布描述一个粒子体系(如气体原子)的行为。通过N(E)ocexp(-E/kT)确定出在给定能量的离子数N(E),其中k是玻尔兹曼常熟。玻尔兹曼统计是非量子力学的，在这个统计中对具有相同状态的(相同波函数)的粒子数目没有限制。当粒子数目远小于允许的状态数目时可以使用玻尔兹曼统计，因为这时两个粒子具有相同状态的可能性很小从而可以忽略不计。一般来说，半导体倒带中的热激发电子处在状态数远大于电子数的情形。容器中气体分子的动能服从玻尔兹曼统计。2•态密度：是单位体积中单位能量间隔内的电子态数目。于是，g(E)dE是单位体积从E到(E+dE)能量范围内的状态数。3•色散关系：是波的角频率3与波失K之间的关系。在晶体晶格中，原子振动的耦合导致3与K之间存在特定的关系，这个关系决定所允许的格波以及群速度。色散关系取决于晶体结构，即与晶格、基元与成键有关系。电子有效质量：电子有效质量me*表示晶体中的一个电子对于外力，例如电场产生加速度的惯性阻抗。如果Fext=eE是电场E施加的作用力，那么通过eE=m*a关系使有效质量m*是真空中的惯性质量m。x xe e e5•费密-狄拉克统计：决定一个电子占据能级E上一个状态的几率。考虑到电子体系必须服从泡利不相容原理。给出几率的定量关系f(E)=l/{l+exp[(E-Ef)/Kt]},其中EF是费密能。费密能：在0K时金属中电子的最大能量。场发射：在强电场(典型E>109Vm-1)作用下电子从金属表面进入真空中的隧穿。8•群速度：携带能量的行波速度。如果波的角频率3,波失K,那么群速度vg=d3/dK。O9•简谐振子：是一个振动系统，例如用一根弹簧连接在一起的两个质量块，它的振动能够用简谐运动描述。在量子力学中，简谐振子的能量是量子化的，只能够增加或者减小h3的倍数。简谐振子的最小能量不是零而是h3/2.10•格波：晶体在由于原子的耦合振动形成的波。格波可以是行波或者驻波。分子轨道波函数：简称为分子轨道，是在两个或更多原子核系统内的电子波函数。就像原子轨道决定原子中电子几率分布一样，分子轨道决定分子中的电子几率分布，一个分子轨道可以容纳自旋相反的两个电子。12•轨道：在原子或分子中可能找到具有给定能量的电子的一个空间区域。作为电子的一个确定路径，轨道不能用于描述电子在原子或分子中的行踪，因为电子式几率分布。一般用一个界面表示轨道，在这个界面内找到电子的总几率很高，例如达到百分之九十。13.轨道波函数：简称为轨道，描述电子的空间关系，甲(r,e,©)轨道与n,l,ml有关不包含自旋叫。14•声子：晶格振动能量的量子，量值是在h3,其中3是振动角频率。声子的动量是hK，K是格波的波失。塞贝克效应：由于材料中存在温度梯度而在其内部建立起势能差的一个结果。如果dV是在跨越温度差dT时自建的势能，那么赛贝克系数S定义为S=dV/dT。塞贝克系数度量了塞贝克效应的大小。只能够测量不同金属之间的净赛贝克电压差。热电偶的工作原理就建立在塞贝克效应的基础上。热电子发射：来自被加热金属表面上的电子发射。17•零点能：简谐振子的最小能量，量值为h3/2.即使在0K量子力学认为振子仍然有一定的能量，即零点能。海森伯测不准原理不允许简谐振子的能量为零，因为这意味着确定动能将导致空间不确定。18•功函数：在绝对零度时从金属中释放一个电子所需要的能量。他是从真空能级发到费密能级的能量间隔。第五章1•受主原子：化合价比主体原子少1的掺杂原子。因此他们从VB接受电子在VB产生空穴，导致p>n,成为p型半导体。2•补偿半导体：在晶体的同一个区域包含了受主与施主，它们的彼此作用可以相互抵消。例如施主比受主多，Nd>N,da则施主释放的一些电子将被受主捕获。最终效果是单位体积中有(Nd-N)数量的电子留在CB中。3•导带：半导体内从施加的电场中获得能量产生漂移，从而有助于电导的电子的能带。导带中的电子行为就像一个有效质量m*的自由粒子的行为。e简并半导体：具有高掺杂，使CB中的电子浓度或VB中的空穴浓度可以与能带的状态密度相比拟。因此泡利不相容原理有效，我们必须使用费密-狄拉克统计。对于n+型和p+型半导体，费密能级分别处于CB和VB中，这里的+表示重掺杂半导体。5•扩散：粒子从高浓度区向低浓度区运动的随机过程。6.施主原子：化合价比主体原子多1的掺杂原子。因此他们对CB贡献电子在CB产生电子,，导致n>p,成为n型半导体。7•爱因斯坦关系：通过(D/u)=(kT/e)公式把给定种类的载流子的扩散系数与漂移迁移率联系起来。8•电子亲和能：把一个电子从Ec移动到真空能级所需要的能量。9•过剩载流子浓度：高出热平衡值得过量的浓度。过剩载流子由外部的激发产生，例如光生载流子。10•飞奔正半导体：已经被掺杂的，而且一种载流子远多于另一种的半导体。掺杂的施主杂质释放电子，这些电子进入CB,使n远大于p,变成n型半导体。11.本征载流子密度：一种本征半导体的CB中的电子浓度，在VB中的空穴浓度等与电子浓度。12•本征半导体：由于跨越带隙的热激发而具有相等数量的电子空穴。没有杂质和缺陷的纯半导体晶体。13•电离能：电离一个原子，例如移去一个电子所需要的能量。14•晶格散射限制的迁移率：当电子的运动受到晶格原子的热振动散射时所限制的电子迁移率。15•多数载流子：在n型半导体中，多子是电子；p型半导体中，多子是空穴。16•质量作用定律:在半导体科学中是指np=ni2定律。该定律在热平衡条件下没有外部偏置和光照的条件下是正确的。17•少子扩散长度：少子在复合之前扩散的平均距离，L=VDt,D是扩散系数，t是少子寿命。18.少子寿命：是少子由于复合而消失的平均时间，1/t是单位时间内一个少子与一个多子复合的几率。19•少数载流子：在p型半导体中是电子；n型半导体中是空穴。20•非简并半导体：所具有CB中的电子和VB中的空穴均服从玻尔兹曼统计。换句话说CB中的电子浓度n远小于有效状态密度Nc，同时类似的，p《Nv。非简并半导体是指费重掺杂的半导体，以便保持所叙述的较低载流子浓度条件，通常掺杂浓度低于1018cm-3。21.欧姆接触：能够以这样的速率响半导体供给载流子的接触，该速率是电荷在半导体中传输所确定的速度，而不是由接触性质所确定的速率。因而通过欧姆接触的电流有半导体电导率决定，与接触无关。22•声子：一个能量量子，与晶体中原子振动相关联，与光子类似，一个声子具有能量是3,3是晶格振动的频率。23.光电导性：从暗箱到光照时电导率的变化，Sight"dark。24•光生效应：由于吸收光子而使电子进入CB的激发现象。如果光子被VB中的电子吸收，则电子向CB的激发将产生电子-空穴对。光注入：通过光照而在半导体中产生载流子的现象。这种光生效应可以是VB到CB的激发，此时电子空穴成对产生。电子空穴对的复合：包含CB中的电子降低能量而进入并占据VB空状态，其结果是EHP湮灭。GaAs中，电子直接落入VB中的空状态，这种复合是直接复合。如果电子首先被附近的缺陷或杂质俘获，然后再从复合中心降低能量而进入VB的空状态，例如在Si和Ge中所发生的过程，这种复合是间接复合。27•热速度：当电子在晶体中作无规则运动时，导带中电子的热速度就是她在半导体中的平均速度。对于非简并半导体，他的数值可以从关系式得到：1/2mc*vth2=3/2kT。28•真空能级：电子处于该能级时，电子的PE和KE均为零。他定义了电子摆脱固体束缚的能级。29•价带：半导体内价键中电子的能带。晶体中的原子以价键结合，构成这些价键所有的状态组成价带。绝对零度下VB中填满了原子的价电子，当一个电子被激发到C，VB中出现一个空状态，成为空穴。空穴携带正电荷，表现出具有有效质量为mh*的、自由的正电荷实体。他在VB的运动是通过邻近的电子隧道进入为占据的状态。30.功函数：把一个电子从固体中移动到真空能级所需的能量。第八章1•雪崩击穿：当pn结的反偏电压足够高以至于在空间电荷区通过碰撞电离产生了大量电子空穴对，从而引起反向电流剧增的现象。2•内建电场：一个pn结耗尽区的内部电场。他在冶金结处达到最大值，他是由结的p侧暴露出的负受主电荷和n侧的正受主电荷产生的。3•扩散：一种粒子通过随机热运动从高浓度区向低浓度区的运动。4.扩散电容：正偏压条件下，中性区中由于少子的扩散和存储而存在的on结电容。5•外延层：生长在另一个晶体表面的晶体薄层，后者通常是衬底，他提供这个新晶体层的机械支撑，外延层的原子依照衬底的晶格键合，故外延层晶体结构需和衬底的晶体结构相匹配。6.外量子效率：光发射器件每单位输入电功率所发射的光功率。7•场效应晶体管：通过外部电场控制两个电极之间的沟道电导而正常工作的晶体管。外加电场的作用是控制载流子的流动，电流是由多数载流子从源漂移到漏极并且受施加于栅的电压控制。8•正向偏压：对一个pn结十佳一个外部电压，正端与p型半导体相连，负端与n型半导体相连。外加电压减小了内建电势。9•异质结：两个不同半导体材料之间的结，例如在GaAs和AlGaAs三元合金之间，结的两边可以有也可以没有掺杂变化。10•同质结：同一个半导体材料但是掺杂不同的两个区域之间构成的结。例如同一个硅晶体中的pn结，禁带能量EgO没有发生变化。11.碰撞电离：高电场下被加速的自由电荷载流子碰撞一个Si-Si键并产生了电子-空穴对的过程。碰撞将一个电子从价带激发到导带。12•集成电路：一个半导体芯片，其上有许多有源和无源元件通过微型化集成在一起形成一个复杂电路。结定律:显示了耗尽区界外注入的少数载流子浓度与外电压的关系。对于n区的空穴，结定律是pn（0）=pn0exp（eV/kT）其中pn（0）是耗尽区边界的空穴浓度。少数载流子注入：当施加一个电压降低pn结上的内建电场时电子进入pn结的p区和空穴进入pn结的n区的流动。反向偏置：对一个pn结施加一个外部电压，正端与n型区项链，负端与p型区项链，外加电压提高了内建电势。反向饱和电流：符合肖克利公示的反向偏置理想pn结的反向电流。17•肖克利二极管方程：显示了二极管电流和二极管电压之间的关系：I=I0{exp[（eV）/（kT）-1]}。它基于加正向偏置时注入的少数载流子的注入和扩散运动。18.衬底：承载有源和无源器件的单个机械支撑物例如在集成电路科技中，很多集成电路制作在一个作为衬底的硅单晶体片上。19•热产生电流：由于在耗尽层中因热产生而得的电子-空穴对被内建电场分离并扫过耗尽区的结果而流经反偏pn结的电流。晶体管：一个三端固态器件，期内流经某两个电极之间的电流受第三端电极和其中一个电极之间的电压控制，或者说受流入第三端电极的电流的控制。齐纳击穿：当外加电压足以引起从p侧价带到n侧导带的电子隧穿而导致的pn结反向电流的急剧增加。齐纳击穿发生在两个区域都重掺杂因而耗尽层宽度很窄的pn结中。第七章1•电晕放电：是空气中的一种局部放电现象。电晕放电的机理是高电场导致的介质击穿，例如，高电场下的雪崩电离。2•居里温度：当铁电体的温度高于居里温度T使，其铁电性消失，即晶体的自发极化丧失。C3•电介质：是能通过自身分子极化将电能储存起来的材料。它可以用来增加电容的电荷储存能力，或者说增大电容值。理想状况下，电介质是一种电绝缘体，因此，外加电场不能在内部产生电流，但会是其内部的正负电荷发生反向偏移，从而导致了电介质的极化。4•介质损耗：当给电介质施加交变电场时，由于存在极化过程，会使部分电能转化为热能并损失掉。注意不要将它的传导损耗（oE2或V2/R）混淆。5•电介质强度：电介质在不击穿的情况下，所允许持续施加的最大电场强度（E）。当电介质击穿时，电介质两面br的电极会发生短路，此时流过电介质的电流非常大。6•偶极子（取向）极化：电介质内部随机排列的极性分子，会在电场作用下发生转动并定向排列，引起净的分子平均偶极矩。若没有外加电场，电介质内偶极子（极性分子）随机排列，净的分子平均偶极矩为0。当施加电场时，偶极子旋转并沿电场方向排列（部分与电场平行，部分与电场方向有一夹角），因此产生了净的分子平均偶极矩。7•偶极子弛豫（电介质谐振）：外加交变电场对分子的极化和去极化交替进行，会将电能转化成电介质的热能。其实质是通过晶格振动或分子碰撞，将极化所储存的静电能以热的形式耗散掉。其峰值出现在交替电场的角频率为弛豫时间的倒数时。偶极子弛豫即发生在使这种能量转换达到最大的交变电场频率。&电偶极矩：当正电荷+Q和负电荷-Q分开时就产生了电偶极矩。尽管此时静电荷为零，但仍然会存在电偶极矩p,其计算公式为p=Q，其中x是+Q和-Q之间的距离。如同正负电荷之间存在库仑力一样，两个偶极子之间也存在相x互作用力，其大小取决于偶极子的强弱、取向以及它们之间的距离。9•电极化率：是衡量单位电场下材料极化程度的量度。它通过公式p=x&E，将材料内任意点的计划强度p和该点e0的电场E联系起来。如果&是相对介电常数，则x=£-1，真空没有电极化率。r er绝缘老机电击穿和电破裂：是直接或间接由电致机械弱化引起击穿。例如，裂纹扩展或机械变形最终都会导致介质击穿。电子键极化：是共价键固体（例如Ge,Si）中键内价电子的位移。它是键内诸电子相对于带正电原子核的共同位移。电子极化：是原子核外电子云相对于原子核的位移。一般情况下，它对固体的相对介电常数贡献极小。13表面放电：当绝缘体表面受到污染比如过于潮湿，沉积了污染物、污垢、尘埃和盐雾等都会导致其表面电导增加，此时即使电极间电场强度低于绝缘体正常击穿电场强度，也可能会沿其表面发生放电或短路现象。沿绝缘体表面发生的介质击穿称为沿面放电。铁电现象：是指向钛酸钡这类晶体中的自发计划现象。铁电晶体由于具有自发计划，所以具有永久的自发极化p。p的方向可以被外电场重行定向。感应极化：是当分子位于电场中是所发生的极化，感应极化沿着电场的方向。如果分子已经是极化的，那么外加电场仍会使其产生附加的感应极化，其方向也沿着电场方向。绝缘老化：是一个描述绝缘体随着时间的推移，其物理和化学特性的退化，导致其绝缘特性变坏的术语。绝缘老化决定了绝缘体的使用寿命。界面极化：只要在两种材料的界面上，或一种材料内两个区域的界面上有电荷积累就会有界面极化发生。晶体和电极是经常发生电荷积累并引起界面极化的两个地方。本征击穿或电击穿：一般由高电场下离子碰撞导致的电子（和固体内的空穴）学崩引起。电子和空穴雪崩产生了大量的载流子，因而使电极间的电流激增，最终导致了绝缘击穿。离子极化：离子晶体中相反电荷离子的相对位移，导致了整体材料的极化。典型的，红外线辐射下，离子晶体的离子极化非常显著。损耗因子或tan§是介质常数的虚部与实部之比&”r/「r」是容性电流与总电流之间的相位夹角。如果没有介电消耗，则这两个电流相同，且有5=0O °21•局域放电：是发生在电介质内局部区域的放电想象，因此这种放电不会直接将两电极连通。22•压电材料：具有非中心对称晶体结构，因此，当收到机械力作用时，会产生极化矢量p,或在其表面产生电荷。当有应变发生时，压电晶体在其内部建立内电场，因此它的两个表面之间显示出电压差。PLZT：掺镧锆钛酸铅，是用镧取代PZT中的Pb所得到的一种材料。极化现象：是指体系内正负电荷的分离，因此单位体积内会有净的电偶极矩。25•极化矢量：表征单位体积电介质的极化程度。它是单位体积电介质内偶极子的向量和。如果p是每个分子的平均偶极矩，n是单位体积电介质内分子的数量，则有P=np。在被极化的电介质中（例如处在电场中），由极化引起的某电的束缚电荷面密度。p等于该点处P的法向分量，。p=P法向。极化：是指给材料施加一个较短时间的电场，通常还需将材料加热，以便使不同晶粒的极化沿电场方向定向，从而使材料具有压电性。热释电材料：是一类极性电介质（比如钛酸钡）。在这类电介质中如果温度改变AT,则其极化强度也会成比例地改变AP=pAT，这里p是晶体是热释电系数。2&劝：是锆钛酸铅（痕叫-切°3或PbT—Zr』系晶体的常用缩写形式。29•相对介电常数或介电常数：是指当电容极板之间插入电介质时（假定两极板之间的整个空间都被电介质充满）其单位电压下储存电荷增加的比例。同样的，我们也可以将其定义为：保持电容的几何尺寸不变，把电容两极板之间的绝缘体由真空变为电介质后，其电容值增加的比例。30.弛豫时间：反映了交变电场下，偶极子响应滞后于电场的特征时间。它是偶极子通过分子碰撞，晶格振动等方式，与其他分子发生随机的相互作用，从而失去其沿电场定向排列的平均时间。31•热击穿：是由热积累导致电极间放电或电流急剧增大，进而导致的介质击穿。如果由&r”导致介质损耗所产生的热，或者由于有限小的。导致的焦耳热不能被快速地散发掉，那么电介质的温度就会攀升，从而会使导电性和介质损耗增加。增加玩“和。使得更多的热量产生，最终使介质的温升失控，发生短路或者伴随局部放电使部分介质发生热分解。第八章1、反磁铁性材料：反磁铁性材料的晶体中各原子自旋磁矩大小相等，方向相反（反平行），这使得晶体中无净磁化。2、 波尔磁子：是一个非常有用的磁矩单位。他等于一个电子沿外加电场方向的自旋磁矩B=eh/2me3、 矫顽磁性或矫顽场（Hc）:表示磁性材料阻碍去磁的能力。它是消除材料剩余磁化即材料去磁所需的磁场。4、 库珀对：是低于临界温度时，由自旋方向和线性动量方向相反并且互相吸引的两个电子形成的准粒子。其带电量为-2e,质量为2me，但无净自旋。它不符合费密-狄拉克分布。这对电子的成对是由该对电子相互作用的金属阳离子晶格的诱导畸变和振动引起。5、 临界磁场：是在不破坏超导效应的前提下，给超导体所能外加的最大磁场。Be在绝对零度时取得最大值，在临界温度Te时降至零。6、 临界温度：是将材料的超导态和正常态分开的温度。在Te以上，物质处于正常态，其电阻为一定值，而在Te以下，其处于超导态且电阻为零。7、 居里温度：居里温度是材料的铁磁性和亚铁磁性的临界温度。居里温度以上，材料表现为顺磁性。8、 抗磁性材料：具有负的磁化率，减弱或排斥外加磁场。由于排斥外加磁场，超导体是近乎完美的抗磁性材料。许多物质都有较弱的抗磁性，所以外加磁场在材料中有轻微降低。9、 畴壁：是在两个磁化强度方向相反的磁畴间的区域。10、 畴壁能：是畴壁中原子的相邻自旋磁矩逐渐取向而产生的过剩能量。这种过剩的能量取决于畴壁区域内过剩的11、 交换相互作用能量、磁晶的各向异性能量和磁致伸缩能量。12、 易磁化方向：是晶体中沿原子磁矩方向（由自旋方向决定）的晶向，其自发的而且也最容易规律性排列。当晶体中原子自旋磁矩方向都沿着这个方向排列时其交换相互作用能最小（因而是有利的）。对于铁晶体，它是六个【100】晶向之一（立方体的边）。13、 相互作用能：是两个相邻电子和金属阳离子之间的库伦相互作用能，取决于由泡利不相容原理导致的电子间的自旋取向。其准确的起源可以从量子力学角度解释。定性的，不同的自旋导致不同的电子波函数，不同的负电荷分布，因此有不同的库仑相互作用。在铁磁性材料中，当相邻电子其自旋方向是平行时其Em为负值。14、 亚铁磁材料：这类晶体中具有两套方向相反的原子磁矩，但其中一套磁矩稍强，因而整个晶体有净磁化。未磁化的亚铁物质通常具有很多的磁畴，其总的磁化矢量之和为零。15、 铁磁材料：即使在没有外场存在的情况下，铁磁材料也具有大的永久磁化。未被磁化时，铁磁材料含有许多磁畴，其磁化矢量相互叠加后对外磁性不显磁性。然而，在足够的磁化场中，整个铁磁物质变成单磁畴，所有自旋磁矩排列一致，形成沿外场方向的强磁化。这些磁化在外场撤去后仍然会有部分保留。16、 巨磁阻：是在施加外加磁场时，一种特殊的多层结构物质的电阻的巨大变化。一种简单的结构是由两个薄的铁磁层（如Fe）夹住一个更薄的非铁磁层（如Ca）构成的（看起来就像一个三明治）。17、 难磁化方向：是相对于易磁化方向而言的，原子自旋磁矩最难沿之排列的方向，交互能（Eex）有利于易磁化方向（Eex多为负值）而不利于难磁化方向（Eex很少为负值）。18、 硬磁材料：硬磁材料的特点拥有比较高的剩余磁化（Br）以及比较高的矫顽电场（Hw）,因此。一旦被磁化，就很难去磁。适应于永磁体方面的应用，具有较宽的B-H磁滞回线。19、 磁滞回线：是指铁磁或者亚铁磁物质在一个重复磁化（或去磁）周期内的M-H或B-H曲线。20、 磁滞损耗：是指铁磁或者亚铁磁物质在一个磁化或去磁过程中所消耗的能量，它包括磁畴壁运动中不可避免的各种能量损耗。样品单位体积的磁滞损耗数值上等于B-H磁滞回线的面积。21、 初始磁导率：指未磁化的铁磁（或亚铁磁）物质B-H特性曲线的初始斜率，它代表很小的外加磁场下的磁导率。相对初始磁导率（uri）铁磁（或亚铁磁）物质在非常小的外加磁场下的相对磁导率。22、 磁畴：是指铁磁或亚铁磁晶体中具有自发极化的区域，也就是说，在没有外场的情况下，所有的自旋磁矩在此区域中排列一致而引起磁化。23、 磁场强度：表征了外部传导电流（如流过绕组的电流）在真空的次强度，它不包括磁场中在任何物质表面感应出来的磁化电流。卩0H是真空的磁场，也被称为外加场。术语“强度”用以区分H和我们通常所说的B。24、 磁通：表示穿过于磁力线垂直的单位面积上的慈力线的多少。25、 磁导率：指单位磁化场所产生的磁场，即1=B/H。磁导率反映了磁介质在单位磁化场下的尽可能的产生磁场的能力，即介质被磁化的难易程度。自由空间的磁导率，即绝对磁导率％是在真空中单位磁化场产生的磁场。26、 磁化率：物质在外场作用下被磁化的难易程度，它等于单位磁化场在材料中诱导的磁场强度，Xm=M/H。27、 磁化强度或磁化矢量：表示位置单位体积的净磁矩，在外场存在的情况下，原子磁矩趋向于与外电场一致，从而产生了净磁矩。介质的磁化强度可以用流过单位长度样品表面的电流来描述，即M=Im，这里的Im单位长度面的磁化电流。28、 磁化电流：试因磁化而在物质表面产生的单位长度束缚电流，但它不是由自由电子运动产生的，而是由组成原子中电子运动的取向所产生的磁场引起的。在物质内部，电子运动相互抵消因此不存在净体电流，但在表面这些运动共同引起单位长度的面束缚电流Im这在数值上磁化强度M。29、 磁晶各向异性：指铁磁（或亚铁磁）晶体中磁性（如磁化强度）的各向异性。原子自旋倾向于沿晶体中所谓的易磁化方向。原子自旋最不容易出现的方向成为难磁化方向。例如，铁磁晶体中所有的原子自旋都沿100］方向（所谓的易磁化方向），而很少有原子自旋沿［111］方向（所谓的难磁化方向）。30、 磁晶各向异性能：是指将原子自旋从易磁化方向转向难磁化方向所需要的能量，例如，将铁晶体原子自旋从［100］方向旋转至［111］方向需要大约48mj•cm-3的能量。31、 磁阻：通常是指磁性介质置于磁场中时电阻的变化。磁性金属（如铜）所谓电阻的变化通常比较小，在磁性金属中，电阻系数随外场的变化是各向异性的，也就是说，它与相对于磁场的电流方向有关，因此成为各向异性磁阻（ARM）.32、磁致伸缩：是指铁磁或亚铁磁晶体由于磁化而引起的长度变化。置于某沿易磁化方向的磁场中的铁晶体在易磁化方向伸长而横向收缩。33、 磁致伸缩能：是晶体中由磁致伸缩而引起的的应变能量，即在磁化过程中使晶体发生应变所做的功。34、 最大相对磁导率：是铁磁或亚铁磁物质的最大相对磁导率。35、 迈斯纳效应：是超导体排斥外界磁通进入其内部的现象。超导体表现出理想的抗磁体的性质，xm=-1。36、 顺磁体：具有较小的正磁化系数。在外加场中，它们沿外场方向产生少量的磁化，因此物质内部磁场有一些增高。步们会2被5强磁场吸牡Ur=B/（uUr=B/（u0H）。由于B与介质的磁化有关,匕介质的磁38、 剩磁或剩余磁化强度：指充分磁化并将外场撤离后磁性物质中剩余的磁化强度。它表征了磁性物质在外场撤去后保留其磁化的能力，对应的磁场（U0Mr）即剩余磁场Br。39、 饱和磁化强度：是指在一定温度下，当所有磁矩都沿外加磁场方向，且具有一个沿外场方向的单磁畴磁化强度M时，铁磁晶体中可以获得的最大磁化强度。40、 形状各向异性：指与铁磁（或亚铁磁）物质形成相关的磁性的各向异性，一个细长形的磁棒容易沿长度（长轴）方向产生磁化，因为与其他磁化方向相比（如短轴向），该磁化方向会引起比较小的外磁场及较少的静磁能。扭转晶体磁化方向则需要将磁棒沿宽度方向进行旋转，由于在这一方向的外场较强，进而导致静磁能量比较大，因此需要外界做大量的功，因此将磁化方向从长轴方向旋转至短轴方向是比较困难的。41、 软磁材料：软磁材料的特点是拥有比较高的饱和磁化强度（B丿、较低的饱和磁场强度（Ht）及低矫顽电场sat sat（Hc）因此这种材料比较容易磁化和去磁，具有高而窄的B-H磁滞回线。42/超导：是物质呈现零电阻性（零电阻率）并且表现出迈斯纳哦效应（成为理想抗磁体）的一种现象。简答题第一章：纯金属的热导率在室温及以上对温度的依赖纯金属的电阻率与温度的关系：P=Pt=AT而在室温及以上温度，热导率与电导率的关系为：所以热导率不依赖于温度的变化，温度高于100k时，热导率取决于电子在碰撞过程中将能量从一个原子转移到另一个原子中的速度，该能量转移速度取决于电子的平均速度u,它随温度的变化仅稍许增加。1•正向偏置：q基本全落在势垒区上，由于正向偏压产生的电厂与内建电场相反，势垒区的电厂强度减弱，势垒高度由平衡时的qVe降至q（VD-VF）,耗尽区变窄，因此扩散电流大于漂移电流，产生正向注入，过剩电子在p区边界积累，使p区边界处的电子浓度由平衡值上升，并向p区内部扩散，经过一段扩散长度后，恢复至平衡态浓度。空穴向n区注入同理。反向偏置：VR产生的在势垒区的电均与内建电场方向一致，因此势垒区的电场变强，空间电荷数增加，势垒区变高，势垒高度由qVe加高为q（V0+VR）,破坏了载流子原先扩散运动与漂移运动的平衡，使漂移运动大于扩散运动，在n区边界处的空穴被势垒区电场逐向p区，p区边界的电子被逐向n区，这些少子被电场驱走后，内部少子出来补充，形成了反向偏压下的电子扩散电流和空穴扩散电流。正：J=JSexp(qV/k0T)令JS=q(np0/Dn+p0Dp/Lp)反：exp(qV/k0T)趋于零J=-JSJ=JS[exp(qV/k0T)-1]正向偏置时扩散电流随偏置电压指数上升，反向偏压时，反向扩散电流与U无关，当正比于少子浓度，数值很小，因此可以认为是单向导电。2.肖特基结是如何形成的，及其在正向和反向偏压下的工作原理是具有流动性的金属与半导体之间的接触。对于金属与n型半导体之间的接触的结，处于金属一侧的电子必须克服势垒，才能进入半导体导带，而半导体中的导带电子也要克服较低的势垒eV0才能进入金属。正向偏压eV0降低，因而极大的促进了半导体中的电子跨越势垒e(V0-V)而到达金属的发射。反偏条件下，要实现从金属到半导体CB的发射，电子必须要克服势垒©b，因而电流非常小。3•将一个肖特基器件沉积到金属上形成肖特基结，若入射光光子能量大于E，半导体的耗尽区将产生电子-空穴对，g该区域的电场将EHP分开，使电子向半导体漂移，当电子到达中性n区，则该区多了一个电子增加了负电荷，比平衡状态更负，同时当一个空穴到达金属时，与电子复合，减少了金属中的电子个数，相当于金属中多了正电荷，比平衡状态更正，因此在开路条件下肖特基结旗舰两端建立电压，金属为正，半导体为负，若有外部导线连接，则中性n区的电子流经导线到达金属端补充被复合的电子，因而形成电流。4.热电制冷机工作原理当电流方向是金属向n型半导体时，电子的流向为从半导体的CB流向金属费米能级，因为EC>EPm，所以多出的能量以热的形式传给晶格振动。反之〜〜。。对于金属-p型半导体，电流从金属流到p型半导体，热被吸收，对于相反方向，热被释放。当电流通过两端均有金属的半导体