专注猜题31年---电子材料学(完美版)

1、2010级电材（1）班-猜题委员会专注猜题31年电子材料学主编：James尖尖13专注猜题31年-电子材料学（一纸在手，高分我有）应广大扌鲁友的要求，我这次先给大伙儿总结一下重点知识点的提纲，但是这些重点都是基于LIULIY上复习课时提出的，倘若LIYi ng姐要忽悠大家，那我也没法了。下面是各章重点；（希望有更多的人超越小黑人！以下红色字体为重点掌握部分）第一章：貌似没讲重点；第二章：1、超导体，超导电性，临界温度，临界磁场的概念；超导电性：当温度下降到某一值 （Tc）时，材料的电阻突然消失。超导体：在某一温度下能呈现出超导电性的材料。临界温度：即超导转变温度 Tc （电阻降为0的温度）。临

2、界磁场：当样品处于超导态时，若磁场高于某一临界值He,样品电阻突然出现，超导态受到破坏。临界电流：当通入的电流大于临界电流Ie时，超导体的超导现象也会被破坏。2、 超导体的分类（主要关注低温和高温超导体的分类）；按临界温度Tc的大小：A、低温超导材料（Tc<30K常规超导体）B、高温超导材料（氧化物材料）3、 超导体的特性：A、零电阻；B、迈斯纳效应；A、超导体处于超导态时（临界温度以下）电阻完全消失。若用它组成闭合回路，一旦回路中形成电流，则电路中没有能量损耗，不需要任何 电源补充能量，电流可以持续下去。B、超导体处于超导态时，不管有无外磁场存在，超导体内磁感应强度总是等于零。 在外磁

3、场中，处于超导态的超导体内磁感应强度为零的特性称为超导体的完全抗磁 性，这种现象被称为超导体的迈斯纳效应。材料具有超导性能的必要条件：迈斯纳效应和零电阻效应。理解书上 Page142,143的图4、超导体超导的三个条件；超导材料只有同时满足三个条件才能处于超导态：T < T：:温度小于临界温度；H < HL磁场小于临界磁场；I < Ic :电流小于临界电流；5、BCS理论（理解）；电子同晶格相互作用，在常温下形成导体的电阻，但在超低温下，这种相互作用是产 生电子对的原因。温度越低，所产生的这种电子对越多。超导电子对不能互相独立地运动，只能以关联的形式作集体运动。当某一电子对受

4、到 扰动时，就要涉及这个电子对所在空间范围内的所有其它电子对。这个空间范围内的所有 电子对，在动量上彼此关联成为有序的集体。因此，超导电子对在运动时，就不像正常电子那样，被晶体缺陷和晶格振动散射而产 生电阻，从而呈现电阻消失现象在超导材料中，电子一声子（电子一晶格振动）相互作用越强，电子对间的吸引力就 越大。常温下导电性良好的碱金属和贵金属在低温下不易呈超导态，是因为这些金属的电子 晶格相互作用很微弱。常温下导电性不好的材料，在低温却有可能成为超导体；临界温度比较高的材料，常 温下导电性差，都是因为其中的电子一声子相互作用强的原故，即电子一声子相互作用是 高温下引起电阻的原因，也是低温下导致超

5、导电性的原因。6、超导材料的发展方向；1、新的更高温度超导体系的探索；2、材料的应用基础研究，主要指超导块材、线材、带材、膜材料的制备和改进；3、对高温超导现象的解释和机理的研究。7、 举出超导体的例子（低温，高温各举一个例子）；低温：Nb-Ti和Nb3Sn合金高温：HgBaCaCuO第三章：1、元素半导体，三五族半导体；2、 半导体的分类（按杂质类型分，按导电类型分）；按是否含有杂质：本征半导体和杂质半导体 按导电类型：N型半导体和 P型半导体 3、能带结构图（画图）半导体的能带结构导帯4、简化能带图;Ev-一价带能碱!2导带能鐵Ep施至能皱R带隙寬度1J# 丿 Ev5、P, N型的半导体能

6、带图;N-11d看II 1 4Eg® eEv肘带古浹£c导带舌離Zjj甜圭諭£_Ee裁楝宽度Pp Ec«*OQOEv命帝诗氏一一护蓿頁逐Ed 施主Jt5S_Eg 軒僚贯盧5、施主，施主能级，受主 的概念；6、半导体的电学特性：A、负电阻温度系数；即随着温度的升高，电阻值下降。B、整流效应；在它两端加一个正向电压，它是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导通，这就是 半导体的整流效应。C、光电导效应；光电导是指由光照引起半导体电导率增加的现象。D、光生伏特效应；发现晶体硒和金属接触在光照射下产生了电动势，这就是半导体光生伏特效应。E、霍尔效应；通有电流的导

7、体在磁场中受力，发现在垂直于磁场和电流的方向上产生了电动势，这个电磁效应称为"霍尔效应 ”。7、硅和锗的特性（重点掌握如何制备硅和锗） 通过区域熔炼和外延生长法，可制备杂质只有IO-10的高纯锗和硅；?SiHCb氢还原法具有产量达、 质量高、成本低等优点，是目前国内外制取高纯 硅的主要方法。SiHClj氯还原虫A干燥HC】气体与磋粉反应制备SlIICIj :S1 + 3HCI 印吃匹匸 SiHCI3 + H; + Q精馆所得SiHClj与高纯H笈生反应，制得离纯多晶硅.SiHClj + H: U的 2 - Si 十 3HCJ提离温廣有利于还原反应，JL使生更的琏融粗大而光鼠温度过高不

8、刑于硅尙载体上沉彩，并使BCI, PCI被大量还 原*增*LB、玷污.逋 H5:SiHCj =（10-20）:1 （摩尔比制捋的壽纯多晶硅的纯虔用突禽的臥F含量裂示,祢为基硼s 基磷愛我国离纯硅的基硼量5X10叫 基X1 ft-Ho45高纯Ge的制备GeCl4氢还原法：富集后的错精矿（GeO：）含错量-般在 丄0%內*还妻经过制JfcQCb 椅他（或萃腕）提址#水薜 生成GeO,氧还原成错，进一步区塚提纯成离纯错.挂釀与铸耕炉柞用制得心口亠GeO; + 4HCI =GeCld + 2H;OGeCl4氢还原法A萃取提纯后妁GeCh水解制取G«5,GtCl4+（2+n）H;0=GeO：

9、nH;O 4HC1 +- Q址GeO：Jffl Hj还原制勲离纯G比G心十EL 嗨Gf + 2HOdr .完全还廳康绪后，可逐渐塔浜度升至lDOoanwt!,耙鋳粉 熔化铸成铐敏.GeCl4氢还原法'捷纯GeCH主妾用萃取法和精施没萃取提纯法，利用混合液在某灌剂中的洼解度的羞异，萃取 分壽«旃馆堤鲍法：利用混合液中各纽分的济点不同（挥发性妁 盖异）来达到分离各组分复提纯SiHClj俊用精馆法.?硅烷法可有效地除去杂质硼和其他金属杂质，无腐蚀性、不需要还原剂、分解温度低和收率高，是个有前途的方法。但有安全问题。8、区熔提纯的过程，举出一个区熔提纯的例子;概念：区熔提纯，就是利用

10、分凝现象将物料局部熔化形成狭窄的熔区，并令其沿锭 长从一端缓慢地移动到另一端，重复多次使杂质尽量被集中在尾部或头部，进而达到使中部材料被提纯的技术。过程：即将半导体材料铸成锭条，从锭条的一端开始形成一定长度的熔化区域。利用杂质在凝固过程中的分凝现象，当此熔区从一端至另一端重复移动多次后，杂质富集于锭条的两端。去掉两端的材料，剩下的即为具有较高纯度的材料。注意：将含有杂质的晶态物质熔化后再结晶时，杂质在结晶的固体和未结晶的液 体中浓度是不同的，这种现象称分凝现象，也叫偏析现象。硅单晶则常用直拉法与悬浮区熔法。9、影响区熔提纯的三个因素；熔区长度 在实际区熔时，最初几次应该用大熔区，后几次用小 熔

11、区的工艺条件。熔区移动速度用尽可能少的区熔次数和尽量快的区熔速度来区熔。区熔次数的选择区熔次数以20次左右为宜。10、三五族半导体的特性；A、迁移率高。GaAs的电子迁移率是 Si的6倍，因而是制备高频、高速器件的理想材料。B、禁带宽度大。可用作高温、大功率器件。C、能带结构是直接跃迁型，光电转换效率高，可作半导体激光器和发光二极管等。11、液态密封法；过程：在高压炉内，将欲拉制的化合物材料盛于石英坩埚中，上面覆盖一层透明而黏滞 的惰性熔体，将整个化合物熔体密封起来，然后再在惰性熔体上充以一定压力的惰性气体，用此法来抑制化合物材料的离解。?密封化合物熔体的惰性熔体应具备以下条件：?密度比化合物

12、材料小，熔化后能浮在化合物熔体上面。?透明，便于观察晶体生长情况。?不与化合物及石英坩埚反应，在化合物及其组分中溶解度小。?易提纯，蒸气压低，易熔化，易去掉。PPT P75第四章：1、电介质极化，电介质的概念，电介质的物理特性；? 电介质是指以感应方式而不是以传导的方式来传递电信号的物质。? 在外电场作用下，电介质会发生极化、电导、介质损耗和击穿等物理过程。? 电介质在电场作用下产生感应电荷，也称束缚电荷的现象称为电介质的极化2、极化的类型；电子位移极化：电介质中原子、分子和离子等任何粒子， 在电场作用下都能感生一 个沿电场方向的感应偶极矩。这是由于在电场的作用下，粒子中的电子云相对于原子核发

13、生位移而引起的。离子位移极化：在离子晶体和玻璃等无机介质中，正负离子处于平衡状态，其偶极矩的矢量和为零，但在电场作用下，这些离子除产生电子位移外，离子本身还将发 生可逆的弹性位移。正离子沿电场方向移动，负离子沿反电场方向移动，形成感应偶极矩，这就是离子 位移极化。偶极子取向极化：非晶态极性有机电介质的分子或分子链节具有一定的固有偶极 矩，可把它们看成是偶极子。在电场作用下，偶极分子或链节受到电场转矩的作用，驱使它们沿电场方向取向。 但热运动却使分子作混乱排布，起解除取向作用。分子间相互作用也阻碍极性分子 在电场方向的取向。一定温度和电场作用下，达到一个新的统计平衡状态。在新平 衡状态下，偶极子

14、在空间各方向的几率不再相同，沿电场方向取向的大于其他方向，在电场方向形成宏观偶极矩。空间电荷极化:当介质中存在少量自由电荷载流子（正负离子和电子） 时，在外电场作用下，载流子将迁移而使介质有微小的漏导电流。实际介质往往结构不均匀， 各相间的介电性能也不完全相同，因而载流子可能被阻止在这些相界面上，形成空 间电荷的局部积累，使介质中电荷分布不均匀，产生电矩，发生极化。?自发极化:某些晶体具有特殊的结构， 其晶胞本身的正负电荷重心不相重合，即晶胞具有极性。由于晶体构造的周期性和重复性，当某一晶胞在某一方向出现偶极矩时，将逐渐影响到与之相邻的其他晶胞，使之也在同一方向出现偶极矩。这种极化状态是在外电

15、场为零时自发建立起来的，因而称为自发极化。（自发式极化是老师上课的讲课的重点，但老师复习课却是一语带过，这点很引人深思）3、电介质的击穿概念；当电场强度超过某一临界时，介质由介电状态变为导电状态。这种现象称为介电强 度的破坏，或叫介质的击穿。4、 电介质击穿的类型（热击穿，电击穿）；5、 热击穿的本质 P22，电击穿的本质 P23（ PPT的页数）；A、处于电场中的介质，由于其中的介质损耗而受热，当外加电压足够高时，可能从散 热与发热的热平衡状态转入不平衡状态，若发出的热量比散去的多，介质温度将愈来 愈高，直至出现永久性损坏，这就是热击穿。在强电场下，固体导带中可能因冷发射或热发射存在一些电子

16、。这些电子一方面在外 电场作用下被加速，获得动能；另一方面与晶格振动相互作用，把电场能量传递给晶 格。B、当这两个过程在一定的温度和场强下平衡时，固体介质有稳定的电导；当电子从电场中得到的能量大于传递给晶格振动的能量时，电子的动能就越来越大，至电子能量 大到一定值时，电子与晶格振动的相互作用导致电离产生新电子，使自由电子数迅速 增加，电导进入不稳定阶段，击穿发生。（电击穿）6、介电损耗电介质的极化速度有限，当电介质上加交变电场时，电位虽也以同样的角频率振动， 但其相位落后于所加电场的相位，导致出现相位差角3,即存在一定的弛豫时间。由上述原因所造成的能量损耗叫介电损耗（亦称介质色散）。复介电常数

17、与相俚建箱之间存在关泵tan e 7 e rtan &43耗甬止切-是表卷剋介质材料交流特性的寧数*魁容器的交流损耗与电容器备部分丰联等效电忸、魁容 量及交流杷频率的黄系为:tan A2jrfRCF-交流电頻率（Hzh R-等放串联电&<£!）, O电容量磊展因素为损耗角正切的倒数，即Q=l/tan3是电容器的重要特性参数之一”岛蜃因数越丸，介电孩耗越小普7、电容器的介质材料要求 P26,举个例子；一、 为达到高比容量目的，应采用£值尽可能高的材料。二、 为保证电容器具有纯容抗，即避免因极化过程造成能量损耗，产生热量，要求具有尽可能低的损耗角正切（ta

18、n 3值，特别在高工作频率或脉冲条件使用时，tan 3值低。三、具有高的绝缘电阻值， 并保证电阻值在不同频率与温度条件下尽可能稳定，避免因为杂质的分解和材料的老化引起绝缘电阻值下降。四、要求具有高的击穿电场强度。&铁电介质；9、 铁电材料的电滞回线形成的过程P47;10、铁电体的概念，举个例子；BaTiO3;在外加电场不存在时具有自发极化，且自发极化的方向可以被外加电场所改变。材料的极化强度P和电场E之间存在像铁磁体那样的 B-H磁滞回线，称为“电滞回线”。介电常数特别高，也称为“强介材料”或“强介体”书P22911、正逆压电效应概念和例子；当在某一特定方向对晶体施加应力时，在与应力垂

19、直方向两端表面能出现数量相等、符号相反的束缚电荷，这一现象被称为“正压电效应”。逆压电效应：当一块具有压电效应的晶体置于外电场中，由于晶体的电极化造成的正负电荷中心位移，导致晶体形变，形变量与电场强度成正比。PbTiO312、热释电效应概念 P57;热释电效应：具有自发式极化的晶体， 当晶体受热或冷却后，由于温度的变化而导致自发式极化强度变化，从而在晶体某一定方向产生表面极化电荷的现象。13、 压电与热释电材料的异同P62,相互关系；电"庾冊俸董电躬岸13铁电品体热那电胡休和压? 在压电晶体中，有一部分存在自发极化，可能具有热释电性，为热释电晶体。? 在热释电晶体中，有些晶体其自发极

20、化方向能随外电场方向反向而反向，这类晶体 为铁电体。? 具有铁电性的晶体，必具有热释电性和压电性。具有热释电性的晶体，必具有压电 性，却不一定具有铁电性。? 压电晶体、热释电晶体、铁电晶体均属电介质晶体? 注意：某种晶体是否具压电性和铁电性，不能离开具体的温度条件。一般只有在铁电居里温度以下（如钛酸钡），或在上下铁电居里温度之间（如罗息盐）才具有铁电性和压电性。当温度高于居里温度后，铁电体处于顺电相，其铁电性消失。但此时晶体是否具有 压电性，就取决于其有无对称中心，若铁电体在顺电相时无对称中心，则仍具有压 电效应，如罗息盐类、磷酸二氢钾类等晶体；若有对称中心，则无压电效应，如钛 酸钡类，铌酸锂

21、类、铌酸锶钡等铁电体。14、热释电分类；? 一类具有自发式极化，但自发式极化并不会受外电场作用而转向。? 另一类具有可为外电场转向的自发式极化晶体，即铁电体。第五章：1、磁材料的分类；按磁性能差异来划分：软磁材料，永磁材料，压磁材料，旋磁材料，磁光材料按导电性差异来划分：金属磁性材料，铁氧体磁性材料2、抗磁性，顺磁性，铁磁性，亚铁磁性，反铁磁性的概念，理解；PPT P9(重点理解)抗磁性：有些材料在受到外加磁场H的作用后，其感生的磁化强度M跟H的方向相反即 x "< °顺磁性：有些材料在受到外加磁场 H的作用后，其感生的磁化强度 M跟H的方向相同， 即X > &

22、#176;铁磁性：有一类材料在一定温度以下，只要很小的外加磁场作用就能被磁化到饱和，x >0°反铁磁性：是由于原子或离子磁矩平行排列，两种相反方向的磁矩正好抵消，结果总 磁矩为零造成的，这种排列也是自发进行的。亚铁磁性：是反铁磁性的一个变种，其内部的原子磁矩之间存在着反铁磁相互作用，只是两种相反平行排列的磁矩大小不同，导致了一定的自发磁化。所以亚铁磁性和铁磁性 相似，亦具有以自发磁化为基础的强磁性和磁滞现象等磁化特征。3、铁磁性与顺磁性的根本区别；铁磁性材料内存在自发磁化，而顺磁性材料内则无此现象。4、描述磁滞回线的变化；5、软磁和硬磁的磁滞回线的特性；6、 铁硅合金的优点与缺点(加入硅的效果)；铁硅合金(硅钢片、电工钢片)Si以替代式原子存在于铁合金之中，一般含量w(Si)为(3.5-4)% , Si加入带来的主要好处如下：(1) 磁滞损耗下降，值升高，这是由于 Si的加入下降了磁晶各向异性(K1 )和磁滞伸缩系数(用)，并可导致晶粒长大的缘故。当w(Si)为6.5%时，磁滞损耗最小。(2) 电阻率上升，涡流损耗下降。(3) Si的加入可使FeSi合金的老化现象减少。这是因为Si可使合金中的