电子材料与器件总结

Chapter1.IntroductionWhatareelectronicmaterials?电子材料是用在电子电气工厂的材料，它们是电子器件和集成电路制造的基础。Whatarethefunctionalelectronicmaterials?功能电子材料是指除强度性能外，还有特殊功能，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。Whatarethebasicrequirementsofmodernsocietytoelectronicmaterials?高纯度与完美的晶体结构。2.先进的制造技术。3.大尺寸。寿命长且可控。5.具有优异结构与功能特性。6.减少污染节约能源。Whatisthefuturedirectionforthedevelopmentofadvancedelectronicmaterials?先进复合材料有机电子材料电子薄膜材料WhatisMoore'slaw?集成电路上可容纳的晶体管数目将在每三年变成原来的4倍。Chapter2.ElementarymaterialsscienceconceptsPleaseexplaintheshellmodelofatomicstructureandsketchthatforsodium.ProtonsNeutronsMshell(n=3)ProtonsNeutronsMshell(n=3)Kshell(n=1)Lshell(n=2)中性的中子。原子序数：核电荷数。电子：质量极小，带负电，在原子中绕电子核旋转。核外电子排布：泡利不相容定理、能量最低原理、洪特定理。

What'stheforcebetweenthetwoatomswhentheirseparationisabovethebondlength,equaltothebondlengthandbelowthebondlength?Whatarethenetforceandpotentialenergyinbondingbetweentwoatoms?oIMud+ooIMud+oLHMPHJIOV.出Bji耶匸Ail■"=■£◎—距离大于键长时合力为吸引力，等于键长时合力为0，小于键长时合力为斥力。力为势能相对距离的导数。当两个原子距离无穷远时，几乎不相互作用，势能为0.当两个原子在吸引力作用下靠近时，势能逐渐下降，到达平衡位置时，势能最低。当原子距离进一步接近，要克服排斥力，使得势能重新升高。把平衡位置距离下对应的势能定义为结合能。Pleaselistthreekindsoftheprimarybondsandthetypicalmaterial.共价键：H2,CH4金属键:copper.离子键:NaCl,ZnS.Pleaselisttwokindsofthesecondarybondsandthetypicalmaterial.诱发偶极矩:H2、CH4氢键:H20.What'sthebondforsemiconductors?许多重要的半导体都是极化共价键，是一种混合键。

What'stheoriginoftheVanderWaalsbond?Pleaseexplaintheformationofthehydrogenbondandinduceddipole,respectively.范德华键：产生于分子或原子之间的静电相互作用氢键：氧原子中的电子在远离氢原子的地方聚集，水分子是极性的有一个电偶极矩。水中各种偶极矩之间的引力引起范德华键，当一个偶极子的正电荷来自一个暴露的氢核时，范德华键便称作氢键。诱发偶极矩：两个原子由于电子波动的同步性诱发电偶极矩彼此互相吸引。Pleasedrawthebodycenteredcubicandtetragonalcrystalstructure.8.What'sthemillerindexofthecrystalplane?9.Pleasedrawthecrystaldirectionandcrystalplaneinacubiccrystal.8.What'sthemillerindexofthecrystalplane?9.Pleasedrawthecrystaldirectionandcrystalplaneinacubiccrystal.[110](110)[111](111)[121](121)[110](110)[111](111)[121](121)Pleasedescribedifferentkindsofcrystaldefects.点缺陷：引起晶格周期性的破坏发生在一个或几个晶格常数范围内的缺陷。线缺陷：晶格周期性的破坏发生在晶体内部一条线的周围近邻。面缺陷：密排晶体中原子面的堆积顺序出现了反常所造成的缺陷。HowtodetermineaBurger'svectorforadislocationinacrystal?What'sthedifferencebetweentheEdgedislocationandScrewdislocation?在实际晶体中作一伯格斯回路，在完整晶体中按其相同的路线和步伐作回路自路线终点向起点的矢量，即伯格斯矢量。伯格斯矢量垂直于刃位错线。伯格斯矢量与位错线平行。刃型位错必须与滑移方向slippingdirection垂直，也垂直与滑移矢量slippingvector.螺旋位错线平行于滑移方向。Whatarethecharacteristicsatgrainboundary?晶界两侧晶粒的晶体结构相同，空间取向不同。Pointgroup点阵：从晶体结构中抽象出来的几何点的集合称之为晶体点阵Basis基元：原子、分子或多个原子构成的集团Chapter3.DielectricmaterialsanddevicesWhatarethedirectandconversepiezoelectriceffect?Directpiezoelectriceffect正压电效应:晶体在机械力作用下，一定方向产生电压，机械能转换为电能的过程。Conversepiezoelectriceffect逆压电效应:在外电场激励下，晶体某些方向产生形变现象，电能转换为机械能的过程。Whatisthedomains?电畴：电偶极矩具有相同方向的区域称为电畴。Pleaseexplainthepolarizationprocessforthepiezoelectricceramic.

.对压电陶瓷施加电场，可以使电畴有序排列，发生极化。施加外电场时，电畴的极化方向发生转动,趋向于按外电场方向的排列,从而使材料得到极化。Pleasedrawthepolarizationversusstressforpiezoelectricceramic.Acompressivestressing*thesamedirectionofo <poling,createsavoltagegDiskcompressed:Diskstretched:generatedvoltagegeneratedvoltagehasofthesamepolarityasthepolingvoltage.沿着极化方向的丿k应力产生与 DiskafterDiskcompressed:Diskstretched:generatedvoltagegeneratedvoltagehasJR化方向相同的扱化电场opolarizationpolarityoppositetothatofpolingvoltage应力越大，定向排列的电畴越多,产生的®^5samepolarity化电荷越多口当所有壯畴都沿同向排列时，polarityoppositetothatofpolingvoltageslressaril'lltop极化达到最大U压应力逐渐减小「极化逐渐减小。当应力为。时.大部分电畴仍然沿极化方向排列"有很大剩余极化「slressaril'lltopVoltageoftheoppositepolarityasthepolingvoltageisproducedbyatensilestressalongthedirectionofpoling.当施加拉应力円，产主相反方向的极化，电畴开始向相反方向翻转，与正方向的电畴逐渐抵消，极化电荷越来越少，当E反极化柑抵时+表现出来的极化为0“继纹:増大应力，电畴逐渐沿此方向排列，极化越來越大。Pleasegivethepiezoelectricequationandexplaintheparameters.极化感应电荷的大小与所加力的大小成比例，极性与力的方向有关:d为压电系数Pleaselistatleastthreeimportantpiezoelectricmaterial.Singlecrystals单晶Polycrystallineceramics陶瓷Polymer高分子聚合物Thinfilms薄膜Whycan'tastaticforcebemeasuredbythepiezoelectricsensor?理论上来讲，如果施加在晶片上的外力不变，积聚在极板上的电荷无内部泄漏，外电路负载无穷大，那么在外力作用期间，电荷量将始终保持不变。但这是不存在的,漏电阻会很快泄放掉其上的电荷。HowtoimprovethesensibilityofthepiezoelectricsensorusingElectrometercircuit?t=R（Ca+Cc+Ci）被测作用力变化缓慢，此时如果测量回路时间常数也不大，就会造成传感器的灵敏度降低。为了增大压电传感器的工作频率范围，必须增大时间常数。增大测量回路的电容来提高时间常数t，则会影响电压灵敏度，通常用增加电阻来提高时间常数。Pleaselisttheapplicationofpiezoelectricsensors.压电加速度传感器压电压传感器超声波流量计PleasegivethefrequencyresponseforaPZTandexplaintheoriginationforeachsec