電子材料概論

1電子材料2課程性質(zhì)和任務重點是闡明各類電子材料晶體結(jié)構、電磁特性及影響因素、基本工藝，為研制電子材料、從事電子材料研究及器件制備奠定理論基礎與實踐認知。3推薦教材及參考書李言榮主編，電子材料導論，清華大學出版社，2001賈德昌等主編，電子材料，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2000殷景華主編，功能材料概論，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2009馬如璋主編，功能材料學概論，冶金工業(yè)出版社，2006李標榮等編，無機介電材料，上?？茖W技術出版社，19864前言

電子材料是當前材料科學的一個重要方面，品種多、用途廣、涉及面寬，是制作電子元器件和集成電路的基礎，是獲得高性能高可靠先進電子元器件和系統(tǒng)的保證。同時還廣泛應用于印制電路板和微線板、封裝用材料、元器件和整機、電信電纜和光纖、各種顯示器及顯示板，以及各種控制和顯示儀表等等。5電腦主板=印刷電路板+電子元器件+集成電路6電腦主板=印刷電路板+電子元器件+集成電路7CPU是集成電路的一種8手機主板=印刷電路板+電子元器件+集成電路+微波發(fā)射元件；手機還需要顯示器件等9數(shù)碼相機主板，數(shù)碼相機還需要顯示系統(tǒng)+光學系統(tǒng)+感光系統(tǒng)10MP4主板11硬盤=磁性電子材材料+主板（。。。。）12液晶顯示=發(fā)光電子材材料+主板（。。。。）13電子材料領域信息電子材料；電子元器件、集成電路陶瓷、玻璃、水泥、礦物、晶體、炭材料無機非金屬材料領域無機非金屬材料方向（無機非金屬及電子材料）材料科學與與工程專業(yè)業(yè)1.無機方向說說明14材料科學與工程材料物理與化學半導體研究所

研究生院物理科學學院

寧波材料技術與工程研究所

新疆理化技術研究所

上海硅酸鹽研究所

合肥物質(zhì)科學研究院

福建物質(zhì)結(jié)構研究所

上海微系統(tǒng)與信息技術研究所

金屬研究所

材料學蘭州化學物理研究所

上海硅酸鹽研究所

山西煤炭化學研究所

上海光學精密機械研究所

金屬研究所

材料加工工程金屬研究所

腐蝕科學與防護金屬研究所下表是中科科院招收材材料專業(yè)碩碩士的單位位15半導體所（半導體））考試科目：：固體物理理或半導體體物理招生方向：：體、薄膜膜和微結(jié)構構半導體材材料科學技技術半導體納米米功能材料料及其器件件應用寬禁帶半導導體材料物物理與應用用太陽電池制制備與性能能研究2.上海硅酸鹽鹽所（陶瓷較強強）考試科目：：普通物理或或普通化學學或物理化化學或固體體物理招生方向：：主要是陶陶瓷方向3.上海光機所所（玻璃較強強）考試科目：：硅酸鹽物物理化學或或普通化學學或物理化化學招生方向：：光學功能材材料研究、、特種玻璃璃研究及其其工藝學激光和光學學晶體生長長技術及其其理化特性性的研究、、薄膜材料料4.上海微系統(tǒng)統(tǒng)與信息技技術研究所所（集成電路路）考試科目：：物理化學B或固體物理理或普通化化學或普通通物理招生方向：：化學電源及及其材料研研究5.合肥物質(zhì)結(jié)結(jié)構所（納米科學學）考試科目：：物理化學B或量子力學學或普通物物理招生方向：：納米顆粒物物理與化學學、納米材材料與納米米結(jié)構納米高分子子復合材料料、磁性材材料研究有機/無機納米復復合材料、、熱電材料料的制備與與物性166.新疆理化所所（電子材料料）考試科目：：物理化學B或固體物理理或普通物物理招生方向：：電子薄膜材材料與器件件、功能材材料物理與與化學納米稀土功功能材料7.蘭州化學物物理所考試科目：：普通物理或或物理化學學招生方向：：功能薄膜材材料與技術術、功能納納米材料聚合物復合合材料8.沈陽金屬所所（金屬及成成型方向））考試科目：：大學物理或或物理化學學或材料力力學或量子子力學招生方向：：物理化學學16，材料學35，材料加工工工程25，腐蝕與防防護159.山西煤炭所所（炭材料））考試科目：：有機化學（（工）或992物理化學招生方向：：新型炭材料料的開發(fā)、、氧化鋁纖纖維及復合合材料無機氧化物物納米材料料的合成及及應用聚氨氨酯復合材材料10.福建物質(zhì)結(jié)構構所（物質(zhì)結(jié)構））考試科目：物理化學B或437固體物理或456普通化學招生方向：納米功能材料料、功能分子子材料物理與與化學膜材料研究、、固體光電材材料的合成與與結(jié)構調(diào)控無機非金屬材材料設計、相相圖、生長及及其性能17分析：從中科院材料料專業(yè)招生來來看，新型無無機非金屬材材料和信息電電子材料的研研究占有較大大的比例。18國家自然科學學基金項目：：材料與工程科科學部金屬材料：金金屬結(jié)構材料料、金屬基復復合材料、金金屬非晶體材材料（玻璃態(tài)態(tài)）、極端條條件下金屬材材料、金屬合合金相及相變變、金屬材料料力學行為、、凝固、表面面科學、腐蝕蝕防護、摩擦擦磨損無機非金屬：：人工晶體、、玻璃材料、、結(jié)構陶瓷、、功能陶瓷、、水泥及新型型水泥材料、、炭素材料及及超硬材料、、無機非光電電材料、無機機非復合材料料、半導體材材料、超導材材料、生態(tài)環(huán)環(huán)境材料、智智能材料信息科學部半導體科學：：半導體材料料、微電子學學（集成電路路）、半導體體光電子學、、半導體器件件、半導體物物理、半導體體化學光學與光電子子學：光學信信息處理、光光電子器件、、光傳輸、激激光、紅外技技術、光學及及光電子材料料學國家自然科學學基金分為:數(shù)理科學部（（1188項）、化學科科學部（1175項）、生命科科學部（3999項）、地球科科學部（1112項）、材料與與工程科學部部（1668項）、信息息科學部（1254項）、管理科科學部19就業(yè)（1）無機非金屬屬材料傳統(tǒng)無機非面面向：建材工工業(yè)，玻璃、、陶瓷、水泥泥，基礎產(chǎn)業(yè)業(yè)，企業(yè)較大大。新型無機非面面向：許多行行業(yè)，新型水水泥、玻璃、、陶瓷、晶體體，企業(yè)較小小，我國產(chǎn)業(yè)業(yè)尚未形成較較大規(guī)模。（2）電子材料方方向面向：電子信信息產(chǎn)業(yè)，電電子陶瓷、集集成電路、芯芯片、電子元元器件企業(yè)：主要在在廣東、長江江三角洲，中中西部較少，，新型產(chǎn)業(yè)、、附加值高（3）存在問題新的方向，存存在一些薄弱弱方面。201.1.1在國民經(jīng)濟中中的地位電子材料是指與電子工業(yè)有關關的、在電子子學與微電子子學中使用的的材料，是制作電子子元器件和集集成電路的物物質(zhì)基礎。材料、能源和和信息技術是是當前國際公公認的新科技技革命的三大大支柱。電子子材料處于材材料科學與工工程的最前沿沿。電子材料料的優(yōu)劣直接接影響電子產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，，與電子工業(yè)業(yè)的經(jīng)濟效益益有密切關系系。一個國家的電電子材料的品品種數(shù)量和質(zhì)質(zhì)量，成了一一個衡量該國國科學技術、、國民經(jīng)濟水水平和軍事國國防力量的主主要標志。2122材料是現(xiàn)代文文明的基石現(xiàn)代文明生物技術信息技術能源技術材料科學與工程231.1.2電子材料的分分類按用途分：結(jié)構電子材料料——是指能承受一一定壓力和重重力，并能保保持尺寸和大大部分力學性性質(zhì)（強度、、硬度及韌性性等）穩(wěn)定的的一類材料；；功能電子材料料——是指除強度性性能外，還有有特殊性能，，或能實現(xiàn)光光、電、磁、、熱、力等不不同形式的交交互作用和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的非結(jié)構構材料；按組成（化學學作用）分：：無機電子材料料——以可分為金屬屬材料(以金屬鍵結(jié)合合）和非金屬屬材料（以離離子鍵和共價價鍵結(jié)合）；；有機電子材料料——主要是指高分分子材料（以以共價鍵和分分子鍵結(jié)合））；241.1.2電子材料的分分類按材料的物理理性質(zhì)和應用用領域分:按材料的物理性性質(zhì)分：導電材料料、超導材料料、半導體材材料、絕緣材材料、壓電鐵鐵電材料、磁磁性材料、光光電材料和敏敏感材料等。。按應用領域分：微電子材材料、電器材材料、電容器器材料、磁性性材料光電子子材料、壓電電材料、電聲聲材料等；傳統(tǒng)電子材料料與先進電子子材料25261.1.3電子材料對環(huán)環(huán)境的要求電子材料在做做成元器件和和集成電路之之后，還應具具備一致性和穩(wěn)定性，能夠承受各各種惡劣的環(huán)環(huán)境。主要要表現(xiàn)在以下下幾方面：溫度壓力濕度環(huán)境中的化學學顆粒及塵埃埃霉菌和昆蟲輻射機械因素:如共振、沖擊擊271.2電子材料的應應用與發(fā)展動動態(tài)為適應電子整整機和設備小型化、輕量化、薄型化、數(shù)字化化、多功能，現(xiàn)在社社會要求電子子元器件的開開發(fā)生產(chǎn)必須須向小型化、高集集成化、片式式化發(fā)展；電子材材料今后將盡盡可能長適應應電子元器件件的這些要求求。282930311.2.1現(xiàn)代社會對電電子材料的要要求結(jié)構與功能相相結(jié)合：如隱隱身材料智能材料：如如形狀記憶合合金、電流變變液減少污染節(jié)省能源長壽命與可控控壽命：長壽壽命、自行失失效321.2.2電子材料的選選用原則根據(jù)元器件性性能參數(shù)根據(jù)元器件的的使用條件根據(jù)元器件工工藝特點按經(jīng)濟原則331.2.3納米電子材料料納米材料的特特征定義：納米材材料是三維空空間尺寸中至至少有一維處處于納米量級級（1-100nm）的尺度范圍圍內(nèi)或由此作作為基本單元元構成的材料料。包括：納納米微粒、納納米結(jié)構、納納米復合材料料；納米效應：表面效應（界界面和表面的的懸鍵）、量量子尺寸效應應、體積效應應、宏觀量子子隧道效應、、界面相關效效應。上述五種效應應是納米材料料的基本特性性，它使納米米粒子和納米米固體呈現(xiàn)許許多奇異的物物理性質(zhì)、化化學性質(zhì)。34納米材料的基基本單元包括括：零維：納米尺尺寸的粒子一維：納米粗粗細尺寸的棒棒、碳管、線線二維：指空間間一維處于納納米尺度，如如超薄膜、多多層膜、、超晶格三維：納米尺尺寸晶粒的三三維塊材料35表面效應粒子直徑減少少到納米級，，表面原子數(shù)數(shù)和比表面積、表表面能都會迅迅速增加；處于表面的的原子數(shù)增多多，使大部分分原子的周圍圍（晶場）環(huán)環(huán)境和結(jié)合能能與大塊固體體內(nèi)部原子有有很大的不同同：表面原子子周圍缺少相相鄰的原子，，有許多懸空空鍵，具有不不飽和性質(zhì)，，易與其它原原子相結(jié)合，，故具有很大的化學活活性。36表面原子數(shù)占占全部原子數(shù)數(shù)的比例和粒粒徑間的關系系37是指當粒子尺尺寸下降到某某一數(shù)值時，，費米能級附附近的電子能能級由準連續(xù)變?yōu)殡x離散能級或者能隙變寬的現(xiàn)象。當能能級的變化程程度大于熱能能、光能、電電磁能的變化化時，導致了了納米微粒磁磁、光、聲、、熱、電及超超導特性與常常規(guī)材料有顯顯著的不同。。2量子尺寸效應應δ=4Er/3N例如：對銀微粒而言言，d＜20nm，Ag納米顆粒由導導體變?yōu)榉墙鸾饘俳^緣體。。383體積效應當超細微粒的的尺寸與光波波波長、德布羅意波長長以及超導態(tài)態(tài)的相干長度度或透射深度等物物理尺寸相當當或更小時，，晶體周期性的的邊界條件被被破壞，導致聲、光光、磁、熱、、力等特性呈呈現(xiàn)新的效應應。納米銅晶體的的自擴散是傳傳統(tǒng)晶體的1016—1019倍PbTiO3、BaTiO3等典型鐵電體體納米化后順順電體鐵磁性物質(zhì)（（5nm）出出現(xiàn)現(xiàn)極強的順磁磁效應惰性的Pt納米微粒化后后Pt黑是活性極好好的催化劑金屬納米微粒粒后無無金屬光澤澤，對光顯示示極強的吸收收性394宏觀量子隧道道效應近來年，人們們發(fā)現(xiàn)一些宏宏觀量，例如如微顆粒的磁磁化強度、量量子相干器件件中的磁通量以及電荷等亦具有隧道道效應，它們們可以穿越宏