电子材料概论

1电子材料2课程性质和任务重点是阐明各类电子材料晶体结构、电磁特性及影响因素、基本工艺，为研制电子材料、从事电子材料研究及器件制备奠定理论基础与实践认知。3推荐教材及参考书李言荣主编，电子材料导论，清华大学出版社，2001贾德昌等主编，电子材料，哈尔滨工业大学出版社，2000殷景华主编，功能材料概论，哈尔滨工业大学出版社，2009马如璋主编，功能材料学概论，冶金工业出版社，2006李标荣等编，无机介电材料，上海科学技术出版社，19864前言

电子材料是当前材料科学的一个重要方面，品种多、用途广、涉及面宽，是制作电子元器件和集成电路的基础，是获得高性能高可靠先进电子元器件和系统的保证。同时还广泛应用于印制电路板和微线板、封装用材料、元器件和整机、电信电缆和光纤、各种显示器及显示板，以及各种控制和显示仪表等等。5电脑主板=印刷电路板+电子元器件+集成电路6电脑主板=印刷电路板+电子元器件+集成电路7CPU是集成电路的一种8手机主板=印刷电路板+电子元器件+集成电路+微波发射元件；手机还需要显示器件等9数码相机主板，数码相机还需要显示系统+光学系统+感光系统10MP4主板11硬盘=磁性电子材材料+主板（。。。。）12液晶显示=发光电子材材料+主板（。。。。）13电子材料领域信息电子材料；电子元器件、集成电路陶瓷、玻璃、水泥、矿物、晶体、炭材料无机非金属材料领域无机非金属材料方向（无机非金属及电子材料）材料科学与与工程专业业1.无机方向说说明14材料科学与工程材料物理与化学半导体研究所

研究生院物理科学学院

宁波材料技术与工程研究所

新疆理化技术研究所

上海硅酸盐研究所

合肥物质科学研究院

福建物质结构研究所

上海微系统与信息技术研究所

金属研究所

材料学兰州化学物理研究所

上海硅酸盐研究所

山西煤炭化学研究所

上海光学精密机械研究所

金属研究所

材料加工工程金属研究所

腐蚀科学与防护金属研究所下表是中科科院招收材材料专业硕硕士的单位位15半导体所（半导体））考试科目：：固体物理理或半导体体物理招生方向：：体、薄膜膜和微结构构半导体材材料科学技技术半导体纳米米功能材料料及其器件件应用宽禁带半导导体材料物物理与应用用太阳电池制制备与性能能研究2.上海硅酸盐盐所（陶瓷较强强）考试科目：：普通物理或或普通化学学或物理化化学或固体体物理招生方向：：主要是陶陶瓷方向3.上海光机所所（玻璃较强强）考试科目：：硅酸盐物物理化学或或普通化学学或物理化化学招生方向：：光学功能材材料研究、、特种玻璃璃研究及其其工艺学激光和光学学晶体生长长技术及其其理化特性性的研究、、薄膜材料料4.上海微系统统与信息技技术研究所所（集成电路路）考试科目：：物理化学B或固体物理理或普通化化学或普通通物理招生方向：：化学电源及及其材料研研究5.合肥物质结结构所（纳米科学学）考试科目：：物理化学B或量子力学学或普通物物理招生方向：：纳米颗粒物物理与化学学、纳米材材料与纳米米结构纳米高分子子复合材料料、磁性材材料研究有机/无机纳米复复合材料、、热电材料料的制备与与物性166.新疆理化所所（电子材料料）考试科目：：物理化学B或固体物理理或普通物物理招生方向：：电子薄膜材材料与器件件、功能材材料物理与与化学纳米稀土功功能材料7.兰州化学物物理所考试科目：：普通物理或或物理化学学招生方向：：功能薄膜材材料与技术术、功能纳纳米材料聚合物复合合材料8.沈阳金属所所（金属及成成型方向））考试科目：：大学物理或或物理化学学或材料力力学或量子子力学招生方向：：物理化学学16，材料学35，材料加工工工程25，腐蚀与防防护159.山西煤炭所所（炭材料））考试科目：：有机化学（（工）或992物理化学招生方向：：新型炭材料料的开发、、氧化铝纤纤维及复合合材料无机氧化物物纳米材料料的合成及及应用聚氨氨酯复合材材料10.福建物质结构构所（物质结构））考试科目：物理化学B或437固体物理或456普通化学招生方向：纳米功能材料料、功能分子子材料物理与与化学膜材料研究、、固体光电材材料的合成与与结构调控无机非金属材材料设计、相相图、生长及及其性能17分析：从中科院材料料专业招生来来看，新型无无机非金属材材料和信息电电子材料的研研究占有较大大的比例。18国家自然科学学基金项目：：材料与工程科科学部金属材料：金金属结构材料料、金属基复复合材料、金金属非晶体材材料（玻璃态态）、极端条条件下金属材材料、金属合合金相及相变变、金属材料料力学行为、、凝固、表面面科学、腐蚀蚀防护、摩擦擦磨损无机非金属：：人工晶体、、玻璃材料、、结构陶瓷、、功能陶瓷、、水泥及新型型水泥材料、、炭素材料及及超硬材料、、无机非光电电材料、无机机非复合材料料、半导体材材料、超导材材料、生态环环境材料、智智能材料信息科学部半导体科学：：半导体材料料、微电子学学（集成电路路）、半导体体光电子学、、半导体器件件、半导体物物理、半导体体化学光学与光电子子学：光学信信息处理、光光电子器件、、光传输、激激光、红外技技术、光学及及光电子材料料学国家自然科学学基金分为:数理科学部（（1188项）、化学科科学部（1175项）、生命科科学部（3999项）、地球科科学部（1112项）、材料与与工程科学部部（1668项）、信息息科学部（1254项）、管理科科学部19就业（1）无机非金属属材料传统无机非面面向：建材工工业，玻璃、、陶瓷、水泥泥，基础产业业，企业较大大。新型无机非面面向：许多行行业，新型水水泥、玻璃、、陶瓷、晶体体，企业较小小，我国产业业尚未形成较较大规模。（2）电子材料方方向面向：电子信信息产业，电电子陶瓷、集集成电路、芯芯片、电子元元器件企业：主要在在广东、长江江三角洲，中中西部较少，，新型产业、、附加值高（3）存在问题新的方向，存存在一些薄弱弱方面。201.1.1在国民经济中中的地位电子材料是指与电子工业有关关的、在电子子学与微电子子学中使用的的材料，是制作电子子元器件和集集成电路的物物质基础。材料、能源和和信息技术是是当前国际公公认的新科技技革命的三大大支柱。电子子材料处于材材料科学与工工程的最前沿沿。电子材料料的优劣直接接影响电子产产品的质量，，与电子工业业的经济效益益有密切关系系。一个国家的电电子材料的品品种数量和质质量，成了一一个衡量该国国科学技术、、国民经济水水平和军事国国防力量的主主要标志。2122材料是现代文文明的基石现代文明生物技术信息技术能源技术材料科学与工程231.1.2电子材料的分分类按用途分：结构电子材料料——是指能承受一一定压力和重重力，并能保保持尺寸和大大部分力学性性质（强度、、硬度及韧性性等）稳定的的一类材料；；功能电子材料料——是指除强度性性能外，还有有特殊性能，，或能实现光光、电、磁、、热、力等不不同形式的交交互作用和转转换的非结构构材料；按组成（化学学作用）分：：无机电子材料料——以可分为金属属材料(以金属键结合合）和非金属属材料（以离离子键和共价价键结合）；；有机电子材料料——主要是指高分分子材料（以以共价键和分分子键结合））；241.1.2电子材料的分分类按材料的物理理性质和应用用领域分:按材料的物理性性质分：导电材料料、超导材料料、半导体材材料、绝缘材材料、压电铁铁电材料、磁磁性材料、光光电材料和敏敏感材料等。。按应用领域分：微电子材材料、电器材材料、电容器器材料、磁性性材料光电子子材料、压电电材料、电声声材料等；传统电子材料料与先进电子子材料25261.1.3电子材料对环环境的要求电子材料在做做成元器件和和集成电路之之后，还应具具备一致性和稳定性，能够承受各各种恶劣的环环境。主要要表现在以下下几方面：温度压力湿度环境中的化学学颗粒及尘埃埃霉菌和昆虫辐射机械因素:如共振、冲击击271.2电子材料的应应用与发展动动态为适应电子整整机和设备小型化、轻量化、薄型化、数字化化、多功能，现在社社会要求电子子元器件的开开发生产必须须向小型化、高集集成化、片式式化发展；电子材材料今后将尽尽可能长适应应电子元器件件的这些要求求。282930311.2.1现代社会对电电子材料的要要求结构与功能相相结合：如隐隐身材料智能材料：如如形状记忆合合金、电流变变液减少污染节省能源长寿命与可控控寿命：长寿寿命、自行失失效321.2.2电子材料的选选用原则根据元器件性性能参数根据元器件的的使用条件根据元器件工工艺特点按经济原则331.2.3纳米电子材料料纳米材料的特特征定义：纳米材材料是三维空空间尺寸中至至少有一维处处于纳米量级级（1-100nm）的尺度范围围内或由此作作为基本单元元构成的材料料。包括：纳纳米微粒、纳纳米结构、纳纳米复合材料料；纳米效应：表面效应（界界面和表面的的悬键）、量量子尺寸效应应、体积效应应、宏观量子子隧道效应、、界面相关效效应。上述五种效应应是纳米材料料的基本特性性，它使纳米米粒子和纳米米固体呈现许许多奇异的物物理性质、化化学性质。34纳米材料的基基本单元包括括：零维：纳米尺尺寸的粒子一维：纳米粗粗细尺寸的棒棒、碳管、线线二维：指空间间一维处于纳纳米尺度，如如超薄膜、多多层膜、、超晶格三维：纳米尺尺寸晶粒的三三维块材料35表面效应粒子直径减少少到纳米级，，表面原子数数和比表面积、表表面能都会迅迅速增加；处于表面的的原子数增多多，使大部分分原子的周围围（晶场）环环境和结合能能与大块固体体内部原子有有很大的不同同：表面原子子周围缺少相相邻的原子，，有许多悬空空键，具有不不饱和性质，，易与其它原原子相结合，，故具有很大的化学活活性。36表面原子数占占全部原子数数的比例和粒粒径间的关系系37是指当粒子尺尺寸下降到某某一数值时，，费米能级附附近的电子能能级由准连续变为离离散能级或者能隙变宽的现象。当能能级的变化程程度大于热能能、光能、电电磁能的变化化时，导致了了纳米微粒磁磁、光、声、、热、电及超超导特性与常常规材料有显显著的不同。。2量子尺寸效应应δ=4Er/3N例如：对银微粒而言言，d＜20nm，Ag纳米颗粒由导导体变为非金金属绝缘体。。383体积效应当超细微粒的的尺寸与光波波波长、德布罗意波长长以及超导态态的相干长度度或透射深度等物物理尺寸相当当或更小时，，晶体周期性的的边界条件被被破坏，导致声、光光、磁、热、、力等特性呈呈现新的效应应。纳米铜晶体的的自扩散是传传统晶体的1016—1019倍PbTiO3、BaTiO3等典型铁电体体纳米化后顺顺电体铁磁性物质（（5nm）出出现现极强的顺磁磁效应惰性的Pt纳米微粒化后后Pt黑是活性极好好的催化剂金属纳米微粒粒后无无金属光泽泽，对光显示示极强的吸收收性394宏观量子隧道道效应近来年，人们们发现一些宏宏观量，例如如微颗粒的磁磁化强度、量量子相干器件件中的磁通量以及电荷等亦具有隧道道效应，它们们可以穿越宏