信息材料思考題復(fù)習(xí)題合集

2023/12/211思考題1，了解各種半導(dǎo)體材料以及半導(dǎo)體材料的分類。2，半導(dǎo)體材料在信息功能材料中的應(yīng)用與地位。1，信息功能材料的范疇。當(dāng)今信息功能材料發(fā)展的趨勢。復(fù)習(xí)信息處理技術(shù)和材料信息傳遞技術(shù)和材料信息存儲技術(shù)和材料信息顯示技術(shù)和材料信息獲取技術(shù)和材料激光材料和光功能材料信息的載體正由電子向光電子結(jié)合和光子方向發(fā)展。第一代半導(dǎo)體材料以

Si和

Ge為代表。金鋼石結(jié)構(gòu)、元素半導(dǎo)體、間接帶隙半導(dǎo)體、微電子材料等。

第二代半導(dǎo)體以GaAs為代表。

閃鋅礦結(jié)構(gòu)、二元化合物半導(dǎo)體、直接帶隙半導(dǎo)體、光電材料等。第三代半導(dǎo)體以氮化鎵和碳化硅為代表。禁帶寬度大、電子飽和漂移速度高、良好的化學(xué)穩(wěn)定性等獨(dú)特的特性。

2,請說出三代半導(dǎo)體的代表材料及特征。復(fù)習(xí)1，熟悉CMOS器件各組成部分，以及常用的材料并解釋其功用。1）襯底材料：一般用單晶硅片制備；襯底材料是制備微電子元件的基礎(chǔ)，它的質(zhì)量的好壞直接影響到器件的工作性能。2）柵極結(jié)構(gòu)：一般由多晶硅或其它難熔硅化物來制備。3）npn晶體管：由源極，漏極和柵極組成。它是集成電路中最重要的器件，可以實(shí)現(xiàn)基本的邏輯功能；4）淺槽隔離：一般通過離子刻蝕來制備溝槽，然后覆蓋一層熱氧化層SiO2。主要功能是隔開相鄰的晶體管，可以消除閂鎖現(xiàn)象；5）絕緣介質(zhì)層：一般由SiO2來制備。柵絕緣介質(zhì)層和柵電極一起對源極和漏極之間的溝道起控制作用；6）源極或漏極：一般由Al和Cu等金屬來制備，主要要求其和芯片能夠形成歐姆接觸，有小的串聯(lián)電阻。思考題1）介電常數(shù)k比Si3N4(k>7)大的材料稱為高介電常數(shù)材料。隨著特性尺寸的減少，需要用合適的高介電常數(shù)材料替代傳統(tǒng)的電容介質(zhì)材料二氧化硅以減少介質(zhì)層厚度增加電容。大k值介電材料可以用于制造非易失鐵電隨機(jī)存取存儲器(FeRAM),如鈦鋯鉛(PZT)或鉭鍶鉍(SBT)。2）k值比SiO2（k<3.9）小的材料稱為低介電常數(shù)材料。用銅線替代傳統(tǒng)的鋁線成為集成電路互連線工藝發(fā)展的必然方向。銅互連線工藝要求使用低介電常數(shù)材料替代傳統(tǒng)的絕緣材料二氧化硅，使得連線之間難于傳遞電壓；2，高/低介電常數(shù)K介質(zhì)材料的定義和使用范圍有哪些？思考題1）所能加工的最小線寬；2）晶片直徑；3）DRAM（動態(tài)隨機(jī)存儲器）所儲存的容量。復(fù)習(xí)1，評斷集成電路的發(fā)展?fàn)顩r的幾個指標(biāo)：1，小尺寸器件會帶來哪些問題，如何解決？復(fù)習(xí)器件尺寸縮小，導(dǎo)致短溝道效應(yīng)?！怠刀嗑Ч钖艠O由單摻雜發(fā)展為雙摻雜。帶來pMOS中B的滲透問題?！怠礢iNxOy能有效克服。較大介電常數(shù)，低漏電密度和高抗老化擊穿。器件尺寸進(jìn)一步縮小，導(dǎo)致柵絕緣介質(zhì)隧穿電流的出現(xiàn)?！怠蹈逰柵介質(zhì)材料以增加?xùn)沤橘|(zhì)厚度。復(fù)習(xí)3微電子芯片最重要的CMOS結(jié)構(gòu)中，各功能部分所用材料。1）襯底材料：單晶硅片；襯底材料是制備微電子元件的基礎(chǔ)。2）柵極結(jié)構(gòu)：由多晶硅或其它難熔硅化物來制備。3）npn晶體管：由源極，漏極和柵極組成。是集成電路中最重要的器件，可以實(shí)現(xiàn)基本的邏輯功能；4）淺槽隔離：一般通過離子刻蝕來制備溝槽，然后覆蓋一層熱氧化層SiO2。主要功能是隔開相鄰的晶體管；5）絕緣介質(zhì)層：一般由SiO2來制備。柵絕緣介質(zhì)層和柵電極一起對源極和漏極之間的溝道起控制作用；6）源極或漏極：一般由Al和Cu等金屬來制備，要求其和芯片能夠形成歐姆接觸，有小的串聯(lián)電阻。1）介電常數(shù)k比Si3N4(k>7)大的材料稱為高介電常數(shù)材料。隨著特性尺寸的減少，需要用合適的高介電常數(shù)材料傳統(tǒng)的電容介質(zhì)材料二氧化硅以減少介質(zhì)層厚度增加電容。大k值介電材料可以用于制造非易失鐵電隨機(jī)存取存儲器(FeRAM),如鈦鋯鉛(PZT)或鉭鍶鉍(SBT)。2）k值比SiO2（k<3.9）小的材料稱為低介電常數(shù)材料。使用低介電常數(shù)材料替代傳統(tǒng)的絕緣材料二氧化硅，使得連線之間難于傳遞電壓；復(fù)習(xí)4，高，低介電常數(shù)介質(zhì)材料的定義與功用。1，半導(dǎo)體存儲電容材料和高K介質(zhì)材料的研究進(jìn)展。2，微電子芯片技術(shù)向深亞微米發(fā)展，用銅線替代傳統(tǒng)的鋁連線有哪些優(yōu)勢？3，銅線與低K介質(zhì)材料的復(fù)合研究有哪些進(jìn)展。思考題1，請說出鐵電體材料的特征及典型材料。復(fù)習(xí)具有自發(fā)極化特性，且自發(fā)極化方向可隨外加電壓而轉(zhuǎn)向，即使關(guān)斷電源，其極化方向也不會改變；只有加上反向電壓后，極化方向才能被改變。

典型材料：

Pb(Zr,Ti)O3(PZT鋯鈦酸鉛)(Sr,Ba)TiO3(SBT鈦酸鋇鍶)2，存儲器的類型和鐵電存儲器的優(yōu)點(diǎn)。復(fù)習(xí)半導(dǎo)體存儲器有兩大體系：易失性存儲器，例如SRAM和DRAM，在沒有電源的情況下都不能保存數(shù)據(jù)。但擁有高性能，易用等優(yōu)點(diǎn)。非易失性存儲器，像EPROM,EEPROM和FLASH，能在斷電后仍保存數(shù)據(jù)。但由于所有這些存儲器均起源自只讀存儲器(ROM)技術(shù),所以它們都有不易寫入的缺點(diǎn)。

鐵電存儲器（FRAM）產(chǎn)品將ROM的非易失性數(shù)據(jù)存儲特性和RAM的無限次讀寫、高速讀寫以及低功耗等優(yōu)勢結(jié)合在一起。3，銅互連技術(shù)的發(fā)展情況。復(fù)習(xí)在深亞微米工藝中（0.18μm及以下），銅將逐步代替鋁成為硅片上多層布線的材料。銅與傳統(tǒng)的鋁及其合金相比,優(yōu)點(diǎn)：較低的電阻率；更好的抗電遷移能力；更高的熔點(diǎn)，更高的熱傳導(dǎo)系數(shù)。缺點(diǎn)：易氧化；與介質(zhì)層的粘結(jié)性差；

銅易擴(kuò)散進(jìn)入硅與二氧化硅形成銅與硅的化合物,影響器件的可靠性；硅擴(kuò)散入銅將增加銅的電阻率。在0.13um以后，銅互連與低介電常數(shù)絕緣材料共同使用時的可靠性問題還有待研究開發(fā)。思考題2，光刻技術(shù)如何與時俱進(jìn)？光刻是微電子制造過程中最復(fù)雜、昂貴和關(guān)鍵的工藝，是一種照相刻蝕技術(shù).光刻技術(shù)已成為一種精密的微細(xì)加工技術(shù)。傳遞圖形的尺寸線度縮小了2～3個數(shù)量級（從毫米級到亞微米級）；從常規(guī)光學(xué)技術(shù)發(fā)展到應(yīng)用電子束、X射線、微離子束、激光等新技術(shù)；使用波長已從4000埃擴(kuò)展到0.1埃數(shù)量級范圍。1，化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）如何因“材”而異？金屬導(dǎo)電層材料：Cu、W；氧化物絕緣介質(zhì)材料：SiO2，低k絕緣材料；阻擋層(Ta、TaN)；

淺溝道隔離（SiO2,Si3N4）；

貴金屬和多晶硅等。已開發(fā)出適用于不同介質(zhì)和金屬平坦化所需的CMP技術(shù)，這些技術(shù)分別用于STI、W、Cu/低k介質(zhì)的化學(xué)機(jī)械拋光。復(fù)習(xí)1，IC器件進(jìn)行平坦化所需的CMP技術(shù)主要針對哪些材料。金屬導(dǎo)電層材料：Cu、W

；氧化物絕緣介質(zhì)材料：SiO2，低k絕緣材料；阻擋層(Ta、TaN)；

淺溝道隔離（SiO2,Si3N4）；

貴金屬和多晶硅等。

復(fù)習(xí)平坦化技術(shù)光刻刻蝕。2，IC制造工藝中幾大關(guān)鍵技術(shù)？思考題1，半導(dǎo)體激光器的原理和種類。向半導(dǎo)體PN結(jié)注入電流，在半導(dǎo)體的價帶和導(dǎo)帶之間實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射，再利用諧振腔的正反饋，實(shí)現(xiàn)光放大而產(chǎn)生激光振蕩。同質(zhì)結(jié)激光器，異質(zhì)結(jié)激光器，量子阱激光器，量子級聯(lián)激光器2，AlxGa1-xAs是最重要的異質(zhì)結(jié)材料，其禁帶寬度為Eg（x）=1.424+1.248xeV。請畫出該異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)示意圖，并計算如果想要獲得一束波長為606nm的激光，需要將Al的含量調(diào)節(jié)到多少的量？

=c/

=1.24/h

m。Eg=hv3，量子阱激光器原理把能夠?qū)﹄娮拥倪\(yùn)動產(chǎn)生約束并使其量子化的勢場稱為量子阱。量子阱激光器利用量子約束在半導(dǎo)體激光器的有源層中形成量子能級，能級之間的電子躍遷發(fā)生受激輻射而發(fā)出激光。一般把普通雙異質(zhì)結(jié)激光器的有源層厚度做成數(shù)十nm以下的激光器稱為量子阱激光器。

4，量子級聯(lián)激光器原理利用電子在由量子限制效應(yīng)引起耦合的量子阱子能帶間的躍遷,從而實(shí)現(xiàn)在這些激發(fā)態(tài)之間產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，它的有源區(qū)由多級耦合量子阱串接組成，從而實(shí)現(xiàn)電子注入的倍增光子輸出。量子級聯(lián)激光器工作原理與通常的半導(dǎo)體激光器是截然不同的。量子級聯(lián)激光器其激射波長與半導(dǎo)體材料帶隙無關(guān)且輸出功率大、特征溫度高。量子級聯(lián)激光器的發(fā)明大大簡化了在中紅外到遠(yuǎn)紅外這樣寬波長范圍內(nèi)產(chǎn)生特定波長激光的途徑。思考題復(fù)習(xí)1，類似于傳統(tǒng)的激光器，半導(dǎo)體激光器中的三個組成部分？

工作物質(zhì)：有源區(qū)；

諧振腔：晶體的自然解理面；

泵浦源：電源。2，為什么說AlxGa1-xAs是最重要的異質(zhì)結(jié)材料？復(fù)習(xí)AlxGa1-xAs晶格系數(shù)隨x基本不變，但是帶隙變化大。復(fù)習(xí)3，為什么說量子級聯(lián)激光器的發(fā)明被視為半導(dǎo)體激光器的一次革命？1）量子級聯(lián)激光器是單極型激光器，它只有電子參加；2）通過量子阱導(dǎo)帶激發(fā)態(tài)子能級電子共振躍遷到基態(tài)釋放能量，發(fā)射光子并隧穿到下一級，一級一級傳遞下去，其激射波長取決于由量子限制效應(yīng)決定的兩個激發(fā)態(tài)之間的能量差，而與半導(dǎo)體材料的能隙無關(guān)。3）量子級聯(lián)激光器的發(fā)明大大簡化了在中紅外到遠(yuǎn)紅外這樣寬波長范圍內(nèi)產(chǎn)生特定波長激光的途徑。思考題1，典型的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的構(gòu)成。為什么說VCSEL是半導(dǎo)體激光器中研究最活躍的一部分？典型的VCSEL由高反射率分布式布拉格反射鏡面、有源層和金屬接觸層組成。諧振腔長度（有源層的厚度）極短，可以實(shí)現(xiàn)極低閾值工作。發(fā)光方向垂直于襯底平面，特別適合于平行光互連和光信息處理。有源區(qū)截面可以做成圓形（或方形），發(fā)散角小，方向性好，可實(shí)現(xiàn)高密度集成。沒有解理腔，特別適于光電子集成和光子集成。思考題2，主要的光電材料系統(tǒng)有哪些？制備器件最重要的參數(shù)有哪些？III-V族的化合物半導(dǎo)體光電材料有機(jī)半導(dǎo)體光電材料無機(jī)晶體和石英玻璃等。3個最重要的參數(shù)（決定化合物半導(dǎo)體材料光電屬性）晶格常數(shù)禁帶寬度吸收/發(fā)射光波長

復(fù)習(xí)III-V族的化合物半導(dǎo)體光電材料有機(jī)半導(dǎo)體光電材料無機(jī)晶體和石英玻璃等。1，主要的光電材料系統(tǒng)有哪些？2,制備半導(dǎo)體器件以及決定半導(dǎo)體光電屬性的3個最重要的參數(shù)？晶格常數(shù)禁帶寬度吸收/發(fā)射光波長

量子工程。人工新材料。復(fù)習(xí)3，半導(dǎo)體激光感興趣的波長范圍是0.3

m---17m，說出特定波段的典型材料。紫外至可見光：0.2-0.652

m(Al,Ga,In)N基材料；AlGaInP:660nm.近紅外波段：AlGaAs/GaAs:808nm；GaInAs/GaAs:980nm；InP基長波長激光器:1.3-1.55mm。中紅外波段：2-4mm。GaInAsSb/AlGaAsSb。中遠(yuǎn)紅外波段：4.6-17mm。思考題1，半導(dǎo)體光電探測器的工作原理及步驟。半導(dǎo)體光電探測器是指利用光輻射在半導(dǎo)體中產(chǎn)生光生載流子的各種相關(guān)效應(yīng)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的一類器件。工作步驟：入射光產(chǎn)生載流子；通過任何可行的電流增益機(jī)制，使載流子傳導(dǎo)及倍增；電流與外部電路相互作用，以提供輸出信號。2，Si為間接帶隙半導(dǎo)體，通常不能用作發(fā)光材料，但是為什么可以用作光探測材料？以硅材料為基礎(chǔ)制作PIN，APD光電探測器，將光生載流子轉(zhuǎn)化為電信號來檢測光。3，光電導(dǎo)型和光伏型半導(dǎo)體光電探測器有何區(qū)別？光電導(dǎo)型：光照產(chǎn)生的光生載流子改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率。光伏型：光照產(chǎn)生的電子、空穴在內(nèi)建電場的作用下產(chǎn)生光生電壓。思考題4，半導(dǎo)體光電探測材料和半導(dǎo)體激光材料的聯(lián)系和區(qū)別？半導(dǎo)體光電器件的工作波長是和制作器件所用的半導(dǎo)體材料的種類相關(guān).半導(dǎo)體光電子器件包括將電能轉(zhuǎn)換成光能的發(fā)光器件和將光能轉(zhuǎn)換成電能的光電探測器件。半導(dǎo)體光電探測由光產(chǎn)生電信號；半導(dǎo)體激光材料由電產(chǎn)生光。復(fù)習(xí)1，半導(dǎo)體光電探測器的工作原理及步驟。工作原理:半導(dǎo)體光電探測器是指利用光輻射在半導(dǎo)體中產(chǎn)生光生載流子的各種相半導(dǎo)體光電探測器是指利用光輻射在半導(dǎo)體中產(chǎn)生光生載流子的各種相關(guān)效應(yīng)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的一類器件。工作步驟：入射光產(chǎn)生載流子；通過任何可行的電流增益機(jī)制，使載流子傳導(dǎo)及倍增；電流與外部電路相互作用，以提供輸出信號。復(fù)習(xí)2,什么是寬禁帶半導(dǎo)體材料?主要的寬禁帶半導(dǎo)體材料以及在探測器方面的主要應(yīng)用有哪些?寬禁帶半導(dǎo)體材料是指其禁帶寬度在2eV以上的材料。寬禁帶材料的光盲或日光盲的特性提高器件的抗干擾能力。

GaN：Eg-3.4eV。理想的中紫外（400-320nm）和紫外（320-280nm）光電探測器件材料。

ZnO

Eg-3.3eV。是繼GaN以后出現(xiàn)的又一種第三代寬禁帶半導(dǎo)體。金剛石C：Eg-5.5eV。理想的中紫外（300-200nm）和紫外（200-100nm）光電探測器件材料。器件之間拼接緊湊，既能減少因互連效應(yīng)引起的響應(yīng)延遲和噪聲，從而提高傳遞信息的容量和高保真度，又能使器件微型化，便于信息工程的應(yīng)用。復(fù)習(xí)

OEIC光發(fā)射機(jī)是由激光二極管(LD)、發(fā)光管(LED)及驅(qū)動電路構(gòu)成，將光源與驅(qū)動電路及探測器集成。

OEIC光接收機(jī)器件主要由探測器與電子放大電路(晶體管放大器)構(gòu)成。

光收發(fā)機(jī)（中繼器）將光發(fā)射器件、光接收器件和放大電路器件集成在一起，兼有光發(fā)射、接收和放大功能。1，光電子集成電路(OEIC的優(yōu)點(diǎn)有哪些？2,光電子集成電路主要包括哪些器件？思考題1,什么是光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移與電荷轉(zhuǎn)移？化合物分子在電磁波輻射下吸收一個光子，可引起基態(tài)分子內(nèi)的一個電子被激發(fā)至激發(fā)態(tài)，從而引起一系列不同的激發(fā)態(tài)衰變過程。在一個反應(yīng)體系內(nèi)，如果存在幾種不同的化合物的分子，當(dāng)其中一個（電子給體）被激發(fā)后，被激發(fā)的分子容易和另一種分子（電子受體）發(fā)生分子間的電子轉(zhuǎn)移。這種現(xiàn)象稱為光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移。分子內(nèi)共軛的電荷在光照下發(fā)生部分的電子轉(zhuǎn)移，稱為電荷轉(zhuǎn)移。課后作業(yè)比較無機(jī)半導(dǎo)體和有機(jī)半導(dǎo)體的特性。

從物理\化學(xué)的角度看待光電特性的區(qū)別。

能帶理論…

分子軌道理論…復(fù)習(xí)1,什么是光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移與電荷轉(zhuǎn)移？化合物分子在電磁波輻射下吸收一個光子，可引起基態(tài)分子內(nèi)的一個電子被激發(fā)至激發(fā)態(tài)，從而引起一系列不同的激發(fā)態(tài)衰變過程。在一個反應(yīng)體系內(nèi)，如果存在幾種不同的化合物的分子，當(dāng)其中一個（電子給體）被激發(fā)后，被激發(fā)的分子容易和另一種分子（電子受體）發(fā)生分子間的電子轉(zhuǎn)移。這種現(xiàn)象稱為光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移。分子內(nèi)共軛的電荷在光照下發(fā)生部分的電子轉(zhuǎn)移，稱為電荷轉(zhuǎn)移。思考題1，有機(jī)電致發(fā)光的機(jī)理有機(jī)電致發(fā)光是指有機(jī)物質(zhì)受電子激發(fā)而發(fā)出光的現(xiàn)象。有機(jī)電致發(fā)光屬于注入型發(fā)光。在正向電壓驅(qū)動下,陽極向發(fā)光層注入空穴,陰極向發(fā)光層注入電子。注入的空穴和電子在發(fā)光層中相遇結(jié)合成激子,激子復(fù)合并將能量傳遞給發(fā)光材料,后者經(jīng)過輻射馳豫過程而發(fā)光。思考題一般在玻璃表面鍍上一層透明的氧化錫銦(ITO)作正極;第一層為空穴傳輸層,常用材料是芳香雙胺如TPD、TAD等;第二層是電子傳輸層,常用材料是8-羥基喹啉鋁(Alq3)、8-羥基喹啉鋅(Znq2)等;第三層鎂鋁電極。2，有機(jī)發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)圖及所常用的材料。1，有機(jī)電致發(fā)光的機(jī)理。復(fù)習(xí)有機(jī)電致發(fā)光是指有機(jī)物質(zhì)受電子激發(fā)而發(fā)出光的現(xiàn)象。有機(jī)電致發(fā)光屬于注入型發(fā)光。在正向電壓驅(qū)動下,陽極向發(fā)光層注入空穴,陰極向發(fā)光層注入電子。注入的空穴和電子在發(fā)光層中相遇結(jié)合成激子,激子復(fù)合并將能量傳遞給發(fā)光材料,后者經(jīng)過輻射馳豫過程而發(fā)光。2，指出有機(jī)發(fā)光器件中各功能層所用典型材料。復(fù)習(xí)陰極：鎂鋁電極。電子傳輸層：常用材料是8-羥基喹啉鋁(Alq3)、8-羥基喹啉鋅(Znq2)等;空穴傳輸層：常用材料是芳香雙胺如TPD、TAD等。思考題1：片式元器件的定義，種類和關(guān)鍵技術(shù)片式元器件是適用于表面貼裝工藝的新一代無引線電子元器件，其應(yīng)用標(biāo)志一個國家電子工業(yè)的組裝水平。片式元器件主要的種類：表面貼裝元器件主要有片式電阻、片式電容、片式電感、片式電位器和片式IC等，廣泛應(yīng)用于通信、計算機(jī)和廣播電視產(chǎn)品中。片式元器件的制作關(guān)鍵技術(shù)：窄間距、高引出端的封裝結(jié)構(gòu)技術(shù)；低溫共燒多層陶瓷基板技術(shù)(LTCC)；新型表面貼裝元器件的貼裝技術(shù)；漿料生產(chǎn)技術(shù)。思考題2：什么是壓電效應(yīng)？壓電驅(qū)動器的原理及所常用的材料？1）在機(jī)械力作用下產(chǎn)生變形，會引起材料表面帶電的現(xiàn)象，且其表面電荷密度與應(yīng)力成正比，稱為正壓電效應(yīng)。反之，在某些材料上施加電場，會產(chǎn)生機(jī)械變形，而且其應(yīng)變與電場強(qiáng)度成正比，稱為逆壓電效應(yīng)。正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。2）壓電驅(qū)動器利用逆壓電效應(yīng)，在交變的電場中將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能或機(jī)械運(yùn)動。與傳統(tǒng)的電磁馬達(dá)相比，壓電馬達(dá)的特點(diǎn)是低轉(zhuǎn)速，無需變速機(jī)構(gòu)，大的力矩，快的響應(yīng)，高功率密度，不產(chǎn)生磁場以及抗磁干擾。3）適合于制做壓電陶瓷驅(qū)動器的材料有：壓電材料；電致伸縮材料；相變(反鐵電相-鐵電相)材料。軟化學(xué)方法是在溫和的反應(yīng)條件下和緩慢的反應(yīng)進(jìn)程中以可控制的步驟,一步步地進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以制備材料。

溶膠-凝膠技術(shù):

是指金屬有機(jī)化合物或無機(jī)化合物經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠而固化,再經(jīng)熱處理而成氧化物或其它化合物固體的方法。

沉淀-煅燒法:

是采用各種水溶性的化合物經(jīng)混合、反應(yīng)生成不溶性的氫氧化物、碳酸鹽、草酸鹽或有機(jī)鹽類,將過濾洗滌后的沉淀物經(jīng)過煅燒處理,從而得到化學(xué)組成和相組成符合要求的粉料。

水熱合成法:

是指在高溫、高壓下一些氫氧化物在水中的溶解度大于對應(yīng)的氧化物在水中的溶解度,于是氫氧化物溶入水中同時析出氧化物。思考題3：什么是軟化學(xué)方法？有哪些常用方法？某些材料在機(jī)械力作用下產(chǎn)生變形，會引起表面帶電的現(xiàn)象，而且其表面電荷密度與應(yīng)力成正比，稱為正壓電效應(yīng)。在某些材料上施加電場，會產(chǎn)生機(jī)械變形，而且其應(yīng)變與電場強(qiáng)度成正比，稱為逆壓電效應(yīng)。1,分別說明正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。復(fù)習(xí)2,軟化學(xué)方法的定義。舉例說明。軟化學(xué)方法是在溫和的反應(yīng)條件下和緩慢的反應(yīng)進(jìn)程中以可控制的步驟,一步步地進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以制備材料。

溶膠-凝膠技術(shù):

是指金屬有機(jī)化合物或無機(jī)化合物經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠而固化,再經(jīng)熱處理而成氧化物或其它化合物固體的方法。

沉淀-煅燒法:

是采用各種水溶性的化合物經(jīng)混合、反應(yīng)生成不溶性的氫氧化物、碳酸鹽、草酸鹽或有機(jī)鹽類,將過濾洗滌后的沉淀物經(jīng)過煅燒處理,從而得到化學(xué)組成和相組成符合要求的粉料。

水熱合成法:

是指在高溫、高壓下一些氫氧化物在水中的溶解度大于對應(yīng)的氧化物在水中的溶解度,于是氫氧化物溶入水中同時析出氧化物。復(fù)習(xí)半導(dǎo)體陶瓷的電阻隨溫度而變化的性質(zhì)，可用于非線性電阻。

負(fù)溫度系數(shù)非線性電阻NTC（NegativeTemperatureCoefficient）元件。隨溫度上升而電阻降低，具有一般的半導(dǎo)體特性。非線性電阻可應(yīng)用于電路保護(hù)元件和避雷器元件。

正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC（PositiveTemperatureCoefficient）元件。這種陶瓷因?yàn)樵谙嘧儨囟认码娮杓眲≡龃?，如果作為電阻加熱元件而?yīng)用，則可在相變溫度附近自動控溫，是很方便的。3，簡述NTC和PTC陶瓷復(fù)習(xí)1,現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱是傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù),

它們分別完成對被測量的信息提取、信息傳輸及信息處理。目前,

信息傳輸與處理技術(shù)已取得突破性進(jìn)展,

然而傳感器的發(fā)展相對滯后。2,現(xiàn)代傳感器的構(gòu)成現(xiàn)代傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換器件組成。它獲取的信息可以是各種物理量、化學(xué)量和生物量，通常是將非電量或電量轉(zhuǎn)換成易于計算機(jī)處理和傳輸?shù)碾娏俊Ｋ伎碱}3,主要的半導(dǎo)體信息傳感材料單晶硅和多晶硅；

Si基材料；

III-V族和II-VI族化合物半導(dǎo)體材料；

SiC薄膜；金剛石薄膜。思考題復(fù)習(xí)1,現(xiàn)代傳感器的構(gòu)成現(xiàn)代傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換器件組成。它獲取的信息可以是各種物理量、化學(xué)量和生物量，通常是將非電量或電量轉(zhuǎn)換成易于計算機(jī)處理和傳輸?shù)碾娏?。?fù)習(xí)

2，生物傳感器的工作原理待測物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入固定生物膜敏感層，經(jīng)分子識別而發(fā)生生物學(xué)作用；產(chǎn)生的信息如光、熱、音等被相應(yīng)的信號轉(zhuǎn)換器變?yōu)榭啥亢吞幚淼碾娦盘枺辉俳?jīng)二次儀表放大并輸出，以電極測定其電流值或電壓值，從而換算出被測物質(zhì)的量或濃度。主要種類：根據(jù)生物傳感器中生物分子識別元件上的敏感材料可分為酶傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、基因傳感器、細(xì)胞及細(xì)胞器傳感器。未來發(fā)展方向：集成化與功能化提高靈敏度智能化3，生物傳感器的主要種類和未來發(fā)展方向？復(fù)習(xí)發(fā)光材料主要由基質(zhì)和激活劑組成，此外還添加一些共激活劑和敏化劑?；|(zhì)是發(fā)光材料的主要組分，約占重量的90％以上。單一或混合的化合物都可作基質(zhì)。混合基質(zhì)常使用具有同一晶型的物質(zhì)，如ZnS，CaS，CaS，SrS等。激活劑對基質(zhì)起激活作用，并形成發(fā)光中心，其重量約占基質(zhì)1／1000～1／10000，甚至1／100000。大多數(shù)元素都可做激活劑，常用的有Cu、Mn、Au等。共激活劑用于與激活劑協(xié)同激活基質(zhì)，用量與激活劑相當(dāng)。敏化劑用于增強(qiáng)材料發(fā)光，并能把吸收的能量傳遞到激活劑，從而提高發(fā)光效率。思考題1：發(fā)光材料的組成在電極之間施加一個很低的電壓，某一局域（如量子點(diǎn)）在宏觀上足夠小而在微觀足夠大，量子點(diǎn)內(nèi)部產(chǎn)生足夠高的內(nèi)電場使其激發(fā)而發(fā)光。思考題2：什么是“高場”電致發(fā)光現(xiàn)象如鐵電體/半導(dǎo)體量子點(diǎn)復(fù)合材料BaTiO3／CdS?；w的BaTiO3晶粒尺寸約為50nm。

CdS量子點(diǎn)的尺寸為1-2nm。向列型（nematic）液晶液晶分子大致以長軸方向平行排列，因此具有一維空間的規(guī)則性排列。層列型（smectic）液晶具有二維空間的層狀規(guī)則性排列，各層間則有一維的順向排列。膽甾型（cholesteric）液晶液晶是由多層向列型液晶堆積所形成，為向列型液晶的一種，也可以稱為旋光性的向列型液晶。思考題3：液晶的種類受光型:液晶顯示器(LCD)、電致變色顯示器(ECD)、電泳顯示器(EPID)、鐵電陶瓷顯示器(PLZT)等；

發(fā)光型:等離子體顯示器(PDP)、電致發(fā)光顯示器(包括ELD和LED)、場發(fā)射顯示器(FED)、真空熒光顯示器(VFD)等。

1，平板顯示器可分為發(fā)光型和受光型兩大類。試舉例說明。復(fù)習(xí)光致發(fā)光材料：常以硫化物、硒化物或含氧化合物為基質(zhì)，主要用于制造各類熒光燈和高壓水銀燈。

電致發(fā)光材料：在電場作用下，可直接將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣廨椛洹Ｓ薪Y(jié)型、粉末型和薄膜型3種。最典型的結(jié)型電致發(fā)光材料制件是發(fā)光二極管。

射線發(fā)光材料：有陰極射線（電子束轟擊）、X射線和放射線激發(fā)的發(fā)光材料。用于制造電視顯像裝置、雷達(dá)指示管和微光夜視儀等。此外，還有通過機(jī)械壓力激發(fā)的摩擦發(fā)光材料、通過化學(xué)反應(yīng)激發(fā)的化學(xué)發(fā)光材料，以及通過生物過程激發(fā)的生物發(fā)光材料等。復(fù)習(xí)：2,按激發(fā)方式分常用發(fā)光材料有哪些種類?向列型（nematic）液晶液晶分子大致以長軸方向平行排列，因此具有一維空間的規(guī)則性排列。層列型（smectic）液晶具有二維空間的層狀規(guī)則性排列，各層間則有一維的順向排列。膽甾型（cholesteric）液晶液晶是由多層向列型液晶堆積所形成，為向列型液晶的一種，也可以稱為旋光性的向列型液晶。復(fù)習(xí)：液晶的三大種類？1,通信用石英光纖應(yīng)具有三個特性的要求：

傳輸衰耗小:常以每公里損失的分貝數(shù)(dB／km)表示;

傳輸頻帶寬:現(xiàn)多用單模光纖;

機(jī)械性能好:為保護(hù)光纖拉絲后的強(qiáng)度，光纖拉出后，必須立即被覆一層或二層保護(hù)性的涂膜，以提高使用壽命。思考題2,光纖中存在的三大類損耗：吸收損耗：主要由材料的本征吸收損耗，雜質(zhì)吸收損耗以及原子的吸收損耗引起。如Si-O鍵會造成紅外吸收損耗；散射損耗：主要包括瑞利散射，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)散射和非線性效應(yīng)散射。如瑞利散射是由于材料的密度不均勻和折射率不均勻造成。波長越長，散射損耗越小，因此可以通過向長波方向發(fā)展來解決。彎曲損耗。主要包括宏彎損耗和微彎損耗。如光纖放置時彎曲，不滿足全反射條件而造成彎曲。思考題3,光纖放大器的組成：一般都由增益介質(zhì)、泵浦光和輸入輸出耦合結(jié)構(gòu)組成。摻鉺光纖放大器的工作原理。當(dāng)泵浦光輸入到摻鉺光纖中時，就可以將大部分處于基態(tài)的Er3+抽運(yùn)到激發(fā)態(tài)上；處于激發(fā)態(tài)的Er3+又迅速無輻射地轉(zhuǎn)移到亞穩(wěn)態(tài)上，由于Er3+

在亞穩(wěn)態(tài)上的平均停留時間為10ms，因此很容易在亞穩(wěn)態(tài)與基態(tài)之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；信號光子通過摻鉺光纖，在受激輻射效應(yīng)作用下產(chǎn)生大量與自身完全相同的光子，使信號光子迅速增多，這樣在輸出端就可以得到被不斷放大的光信號。思考題復(fù)習(xí)吸收損耗：主要由材料的本征吸收損耗，雜質(zhì)吸收損耗以及原子的吸收損耗引起。如Si-O鍵會造成紅外吸收損耗；散射損耗：主要包括瑞利散射，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)散射和非線性效應(yīng)散射。如瑞利散射是由于材料的密度不均勻和折射率不均勻造成。波長越長，散射損耗越小，因此可以通過向長波方向發(fā)展來解決。彎曲損耗。主要包括宏彎損耗和微彎損耗。如光纖放置時彎曲，不滿足全反射條件而造成彎曲。1，光纖中存在哪三大類損耗？復(fù)習(xí)2，光纖放大器的組成是什么？一般都由增益介質(zhì)、泵浦光和輸入輸出耦合結(jié)構(gòu)組成。當(dāng)泵浦光輸入到摻鉺光纖中時，就可以將大部分處于基態(tài)的Er3+抽運(yùn)到激發(fā)態(tài)上；處于激發(fā)態(tài)的Er3+又迅速無輻射地轉(zhuǎn)移到亞穩(wěn)態(tài)上，由于Er3+

在亞穩(wěn)態(tài)上的平均停留時間為10ms，因此很容易在亞穩(wěn)態(tài)與基態(tài)之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；信號光子通過摻鉺光纖，在受激輻射效應(yīng)作用下產(chǎn)生大量與自身完全相同的光子，使信號光子迅速增多，這樣在輸出端就可以得到被不斷放大的光信號。3，摻鉺光纖放大器的工作原理。思考題1，縱向磁記錄和垂直記錄的區(qū)別？縱向磁記錄是指磁化方向與記錄介質(zhì)的運(yùn)動方向平行的記錄方式。垂直記錄是把原本橫向放置的磁記錄單元變?yōu)榭v向排列,從而減少每個磁單元所占用的表面積。2巨磁電阻效應(yīng)和巨磁阻抗效應(yīng)的區(qū)別？巨磁電阻效應(yīng)是指外磁場引起材料電阻率巨大變化的效應(yīng)。巨磁電阻效應(yīng)在效應(yīng)的大小和產(chǎn)生效應(yīng)的機(jī)制上都不同于一般磁電阻效應(yīng)。

巨磁阻磁頭的讀出電壓比一般的感應(yīng)式磁頭大,間隙長度可以做得更小,有利于提高道密度。

巨磁阻抗效應(yīng)是磁性材料交流阻抗隨外磁場發(fā)生急劇變化物特性。

思考題3近場光記錄的概念及與高密度存儲的關(guān)系？在光的遠(yuǎn)場范圍,普通光學(xué)顯微鏡無法使光斑聚焦到其波長的一半；但如有一個直徑足夠小的孔,則光通過小孔后,其初始直徑是由該小孔的直徑?jīng)Q定的；當(dāng)存儲介質(zhì)距小孔相當(dāng)近(處于入射光的近場范圍),則可得到由小孔直徑?jīng)Q定的微小光斑。微小光斑將大大提高光盤系統(tǒng)信號檢出機(jī)制的分辨率。其成像分辨率突破了衍射極限,達(dá)到了納米甚至于亞納米,這就為其應(yīng)用于高密度存儲打下基礎(chǔ)。思考題2，縱向磁記錄和垂直記錄的區(qū)別？復(fù)習(xí)縱向磁記錄是指磁化方向與記錄介質(zhì)的運(yùn)動方向平行的記錄方式。垂直記錄是把原本橫向放置的磁記錄單元變?yōu)榭v向排列,從而減少每個磁單元所占用的表面積。1,如何提高磁盤的記錄密度？

增大介質(zhì)的HC/Br值；提高矩形比m；減小介質(zhì)的厚度。3，什么是巨磁電阻效應(yīng)?為什么巨磁阻材料可以用作高密度存儲磁頭材料。復(fù)習(xí)巨磁電阻效應(yīng)是指外磁場引起材料電阻率巨大變化的效應(yīng).如利用厚度為納米（nm）級的強(qiáng)磁-弱磁-強(qiáng)磁多層膜，選擇各層的適當(dāng)材料和層厚度，便可在一定的外加磁場條件下使這多層膜處于低電阻或高電阻狀態(tài)，或使其電阻隨外加信號磁場強(qiáng)度而改變。

巨磁阻磁頭的讀出電壓比一般的感應(yīng)式磁頭大,間隙長度可以做得更小,有利于提高道密度.半導(dǎo)體