電子材料與器件總結(jié)

Chapter1.IntroductionWhatareelectronicmaterials?電子材料是用在電子電氣工廠的材料，它們是電子器件和集成電路制造的基礎(chǔ)。Whatarethefunctionalelectronicmaterials?功能電子材料是指除強(qiáng)度性能外，還有特殊功能，或能實(shí)現(xiàn)光電磁熱力等不同形式的交互作用和轉(zhuǎn)換的非結(jié)構(gòu)材料。Whatarethebasicrequirementsofmodernsocietytoelectronicmaterials?高純度與完美的晶體結(jié)構(gòu)。2.先進(jìn)的制造技術(shù)。3.大尺寸。壽命長(zhǎng)且可控。5.具有優(yōu)異結(jié)構(gòu)與功能特性。6.減少污染節(jié)約能源。Whatisthefuturedirectionforthedevelopmentofadvancedelectronicmaterials?先進(jìn)復(fù)合材料有機(jī)電子材料電子薄膜材料WhatisMoore'slaw?集成電路上可容納的晶體管數(shù)目將在每三年變成原來(lái)的4倍。Chapter2.ElementarymaterialsscienceconceptsPleaseexplaintheshellmodelofatomicstructureandsketchthatforsodium.ProtonsNeutronsMshell(n=3)ProtonsNeutronsMshell(n=3)Kshell(n=1)Lshell(n=2)中性的中子。原子序數(shù)：核電荷數(shù)。電子：質(zhì)量極小，帶負(fù)電，在原子中繞電子核旋轉(zhuǎn)。核外電子排布：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■"=■￡◎—距離大于鍵長(zhǎng)時(shí)合力為吸引力，等于鍵長(zhǎng)時(shí)合力為0，小于鍵長(zhǎng)時(shí)合力為斥力。力為勢(shì)能相對(duì)距離的導(dǎo)數(shù)。當(dāng)兩個(gè)原子距離無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，幾乎不相互作用，勢(shì)能為0.當(dāng)兩個(gè)原子在吸引力作用下靠近時(shí)，勢(shì)能逐漸下降，到達(dá)平衡位置時(shí)，勢(shì)能最低。當(dāng)原子距離進(jìn)一步接近，要克服排斥力，使得勢(shì)能重新升高。把平衡位置距離下對(duì)應(yīng)的勢(shì)能定義為結(jié)合能。Pleaselistthreekindsoftheprimarybondsandthetypicalmaterial.共價(jià)鍵：H2,CH4金屬鍵:copper.離子鍵:NaCl,ZnS.Pleaselisttwokindsofthesecondarybondsandthetypicalmaterial.誘發(fā)偶極矩:H2、CH4氫鍵:H20.What'sthebondforsemiconductors?許多重要的半導(dǎo)體都是極化共價(jià)鍵，是一種混合鍵。

What'stheoriginoftheVanderWaalsbond?Pleaseexplaintheformationofthehydrogenbondandinduceddipole,respectively.范德華鍵：產(chǎn)生于分子或原子之間的靜電相互作用氫鍵：氧原子中的電子在遠(yuǎn)離氫原子的地方聚集，水分子是極性的有一個(gè)電偶極矩。水中各種偶極矩之間的引力引起范德華鍵，當(dāng)一個(gè)偶極子的正電荷來(lái)自一個(gè)暴露的氫核時(shí)，范德華鍵便稱作氫鍵。誘發(fā)偶極矩：兩個(gè)原子由于電子波動(dòng)的同步性誘發(fā)電偶極矩彼此互相吸引。Pleasedrawthebodycenteredcubicandtetragonalcrystalstructure.8.What'sthemillerindexofthecrystalplane?9.Pleasedrawthecrystaldirectionandcrystalplaneinacubiccrystal.8.What'sthemillerindexofthecrystalplane?9.Pleasedrawthecrystaldirectionandcrystalplaneinacubiccrystal.[110](110)[111](111)[121](121)[110](110)[111](111)[121](121)Pleasedescribedifferentkindsofcrystaldefects.點(diǎn)缺陷：引起晶格周期性的破壞發(fā)生在一個(gè)或幾個(gè)晶格常數(shù)范圍內(nèi)的缺陷。線缺陷：晶格周期性的破壞發(fā)生在晶體內(nèi)部一條線的周圍近鄰。面缺陷：密排晶體中原子面的堆積順序出現(xiàn)了反常所造成的缺陷。HowtodetermineaBurger'svectorforadislocationinacrystal?What'sthedifferencebetweentheEdgedislocationandScrewdislocation?在實(shí)際晶體中作一伯格斯回路，在完整晶體中按其相同的路線和步伐作回路自路線終點(diǎn)向起點(diǎn)的矢量，即伯格斯矢量。伯格斯矢量垂直于刃位錯(cuò)線。伯格斯矢量與位錯(cuò)線平行。刃型位錯(cuò)必須與滑移方向slippingdirection垂直，也垂直與滑移矢量slippingvector.螺旋位錯(cuò)線平行于滑移方向。Whatarethecharacteristicsatgrainboundary?晶界兩側(cè)晶粒的晶體結(jié)構(gòu)相同，空間取向不同。Pointgroup點(diǎn)陣：從晶體結(jié)構(gòu)中抽象出來(lái)的幾何點(diǎn)的集合稱之為晶體點(diǎn)陣Basis基元：原子、分子或多個(gè)原子構(gòu)成的集團(tuán)Chapter3.DielectricmaterialsanddevicesWhatarethedirectandconversepiezoelectriceffect?Directpiezoelectriceffect正壓電效應(yīng):晶體在機(jī)械力作用下，一定方向產(chǎn)生電壓，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程。Conversepiezoelectriceffect逆壓電效應(yīng):在外電場(chǎng)激勵(lì)下，晶體某些方向產(chǎn)生形變現(xiàn)象，電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程。Whatisthedomains?電疇：電偶極矩具有相同方向的區(qū)域稱為電疇。Pleaseexplainthepolarizationprocessforthepiezoelectricceramic.

.對(duì)壓電陶瓷施加電場(chǎng)，可以使電疇有序排列，發(fā)生極化。施加外電場(chǎng)時(shí)，電疇的極化方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),趨向于按外電場(chǎng)方向的排列,從而使材料得到極化。Pleasedrawthepolarizationversusstressforpiezoelectricceramic.Acompressivestressing*thesamedirectionofo <poling,createsavoltagegDiskcompressed:Diskstretched:generatedvoltagegeneratedvoltagehasofthesamepolarityasthepolingvoltage.沿著極化方向的丿k應(yīng)力產(chǎn)生與 DiskafterDiskcompressed:Diskstretched:generatedvoltagegeneratedvoltagehasJR化方向相同的扱化電場(chǎng)opolarizationpolarityoppositetothatofpolingvoltage應(yīng)力越大，定向排列的電疇越多,產(chǎn)生的?^5samepolarity化電荷越多口當(dāng)所有壯疇都沿同向排列時(shí)，polarityoppositetothatofpolingvoltageslressaril'lltop極化達(dá)到最大U壓應(yīng)力逐漸減小「極化逐漸減小。當(dāng)應(yīng)力為。時(shí).大部分電疇仍然沿極化方向排列"有很大剩余極化「slressaril'lltopVoltageoftheoppositepolarityasthepolingvoltageisproducedbyatensilestressalongthedirectionofpoling.當(dāng)施加拉應(yīng)力円，產(chǎn)主相反方向的極化，電疇開(kāi)始向相反方向翻轉(zhuǎn)，與正方向的電疇逐漸抵消，極化電荷越來(lái)越少，當(dāng)E反極化柑抵時(shí)+表現(xiàn)出來(lái)的極化為0“繼紋:増大應(yīng)力，電疇逐漸沿此方向排列，極化越來(lái)越大。Pleasegivethepiezoelectricequationandexplaintheparameters.極化感應(yīng)電荷的大小與所加力的大小成比例，極性與力的方向有關(guān):d為壓電系數(shù)Pleaselistatleastthreeimportantpiezoelectricmaterial.Singlecrystals單晶Polycrystallineceramics陶瓷Polymer高分子聚合物Thinfilms薄膜Whycan'tastaticforcebemeasuredbythepiezoelectricsensor?理論上來(lái)講，如果施加在晶片上的外力不變，積聚在極板上的電荷無(wú)內(nèi)部泄漏，外電路負(fù)載無(wú)窮大，那么在外力作用期間，電荷量將始終保持不變。但這是不存在的,漏電阻會(huì)很快泄放掉其上的電荷。HowtoimprovethesensibilityofthepiezoelectricsensorusingElectrometercircuit?t=R（Ca+Cc+Ci）被測(cè)作用力變化緩慢，此時(shí)如果測(cè)量回路時(shí)間常數(shù)也不大，就會(huì)造成傳感器的靈敏度降低。為了增大壓電傳感器的工作頻率范圍，必須增大時(shí)間常數(shù)。增大測(cè)量回路的電容來(lái)提高時(shí)間常數(shù)t，則會(huì)影響電壓靈敏度，通常用增加電阻來(lái)提高時(shí)間常數(shù)。Pleaselisttheapplicationofpiezoelectricsensors.壓電加速度傳感器壓電壓傳感器超聲波流量計(jì)PleasegivethefrequencyresponseforaPZTandexplaintheoriginationforeachsec