電子材料導(dǎo)論各章復(fù)習(xí)

1、電子材料復(fù)習(xí)資料第一章名詞解釋1、電子材料：是指與電子工業(yè)有關(guān)的、在電子學(xué)與微電子學(xué)中使用的材料，是制作電子元器件和集成電路的物質(zhì)基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)電子材料是指能承受一定壓力和重力，并能保持尺寸和大部分力學(xué)性質(zhì)（強(qiáng)度、硬度及韌性等）穩(wěn)定的一類(lèi)材料；功能電子材料是指除強(qiáng)度性能外，還有特殊性能，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；先進(jìn)電子材料是指具有優(yōu)異的性能的高科技產(chǎn)品，正在進(jìn)行商業(yè)化或研制之中，并具有一定的保密性。2、晶胞：對(duì)于實(shí)際的三維晶體，將其恰當(dāng)?shù)貏澐殖梢粋€(gè)個(gè)完全等同的平行六面體，叫晶胞。3、晶面：由不同位置原子組成的平面4、對(duì)于固體-固體界面，當(dāng)這些固體屬同一晶相

2、，僅結(jié)晶取向不同時(shí)，這種界面稱(chēng)為晶界(grain boundary)或晶體邊界(crystal boundary)，當(dāng)這些固體晶相不同，即組成和晶體構(gòu)造都不相同時(shí)，其界面稱(chēng)為相界(phase boundary)。 5、理想表面是為分析問(wèn)題方便而設(shè)定的一種理想的表面結(jié)構(gòu)。6、實(shí)際表面是指材料經(jīng)過(guò)一般的加工（切割、研磨、拋光、清洗）后，保持在常溫、常壓下的表面，當(dāng)然有時(shí)也可能在低真空或高溫之下。7、不存在吸附物也不存在氧化層的固體表面，稱(chēng)為清潔面8、馳豫結(jié)構(gòu)是指表面區(qū)晶格結(jié)構(gòu)保持不變，只是晶格常數(shù)變化 。 9、表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)：是指表面結(jié)構(gòu)和體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了本質(zhì)的不同。10、在一些單晶金屬的表面區(qū)原子的重

3、新排列時(shí)，它與內(nèi)部（襯底）原子的排列無(wú)直接關(guān)系，這種表面結(jié)構(gòu)稱(chēng)超結(jié)構(gòu)。11、納米材料是三維空間尺寸中至少有一維處于納米量級(jí)（1-100nm）的尺度范圍內(nèi)或由此作為基本單元構(gòu)成的材料。包括：納米微粒、納米結(jié)構(gòu)、納米復(fù)合材料；12、表面效應(yīng)：粒子直徑減少到納米級(jí)，表面原子數(shù)和比表面積、表面能都會(huì)迅速增加；處于表面的原子數(shù)增多，使大部分原子的周?chē)ň?chǎng)）環(huán)境和結(jié)合能與大塊固體內(nèi)部原子有很大的不同：表面原子周?chē)鄙傧噜彽脑樱性S多懸空鍵，具有不飽和性質(zhì)，易與其它原子相結(jié)合，故具有很大的化學(xué)活性。13、當(dāng)粒子尺寸下降到一定值時(shí)，金屬費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)的現(xiàn)象，納米半導(dǎo)體微粒存在不

4、連續(xù)的最高能級(jí)占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道能級(jí)的能隙變寬現(xiàn)象均稱(chēng)為量子尺寸效應(yīng)14、體積效應(yīng): 當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸與光波波長(zhǎng)、德布羅意波長(zhǎng)以及超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度或透射深度等物理尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，晶體周期性的邊界條件被破壞，導(dǎo)致聲、光、磁、熱、力等特性呈現(xiàn)新的效應(yīng)。15、宏觀量子隧道效應(yīng)：微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱(chēng)為隧道效應(yīng)16、界面相關(guān)效應(yīng)：由于納米結(jié)構(gòu)材料中有大量的界面，與單晶材料相比，納米結(jié)構(gòu)材料具有反常高的擴(kuò)散率，它對(duì)蠕變、超塑性等力學(xué)性能有顯著影響；可以在較低的溫度對(duì)材料進(jìn)行有效的摻雜，并可使不混溶金屬形成新的合金相；出現(xiàn)超強(qiáng)度、超硬度、超塑性等 思考題1、 什么是結(jié)構(gòu)材料、功能

5、材料和先進(jìn)材料？(P2)答：結(jié)構(gòu)電子材料是指能承受一定壓力和重力，并能保持尺寸和大部分力學(xué)性質(zhì)（強(qiáng)度、硬度及韌性等）穩(wěn)定的一類(lèi)材料；功能電子材料是指除強(qiáng)度性能外，還有特殊性能，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；先進(jìn)電子材料是指具有優(yōu)異的性能的高科技產(chǎn)品，正在進(jìn)行商業(yè)化或研制之中，并具有一定的保密性。2、晶體有哪些基本特征？簡(jiǎn)述晶體與非晶體的異同？(P5)答：晶體的基本特征為：（1）有規(guī)則的外形（自范性）；（2）晶體的均勻性，來(lái)源于晶體中原子排布的周期性規(guī)則，宏觀觀察中分辨不出微觀的不連續(xù)性；（3）解離性；（4）穩(wěn)定性，晶體有固定的熔點(diǎn)；（5）物理性質(zhì)的異向性。單

6、晶體是指在整個(gè)晶體內(nèi)原子都按周期性的規(guī)則排列，而多晶體是指在晶體內(nèi)每個(gè)局部區(qū)域里原子按周期性的規(guī)則排列，但不同局部區(qū)域之間原子的排列方向并不相同，因此多晶體也可以看成是由許多取向不同的小單晶體（又稱(chēng)為晶粒）組成的。9、簡(jiǎn)述x射線結(jié)構(gòu)分析的基本原理和常用方法？(P37-39)答：組成物質(zhì)的各種相都具有各自特定的晶體結(jié)構(gòu)(點(diǎn)陣類(lèi)型、晶胞形狀與大小及各自的結(jié)構(gòu)基元等)，因而具有各自的X射線衍射花樣特征(衍射線位置與強(qiáng)度)。對(duì)于多相物質(zhì)，其衍射花樣則由其各組成相的衍射花樣簡(jiǎn)單疊加而成。由此可知，物質(zhì)的X射線衍射花樣特征就是分析物質(zhì)相組成的“指紋腳印”。制備各種標(biāo)準(zhǔn)單相物質(zhì)的衍射花樣并使之規(guī)范化（196

7、9年成立了國(guó)際性組織“粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合會(huì)(JCPDS)”，由它負(fù)責(zé)編輯出版“粉末衍射卡片”，稱(chēng)PDF卡片），將待分析物質(zhì)(樣品)的衍射花樣與之對(duì)照，從而確定物質(zhì)的組成相，這就是結(jié)構(gòu)定性分析的基本原理。常用方法有兩種：?jiǎn)尉w衍射法勞厄法和粉末法。15簡(jiǎn)述電子材料今后的發(fā)展方向。 (P51-54)答： 1. 先進(jìn)電子材料Ø 納米材料、仿生智能材料、先進(jìn)復(fù)合材料、生物電子材料等2. 有機(jī)電子材料Ø 有機(jī)導(dǎo)電、壓電、光電、磁電等3. 電子薄膜(主流)4. 計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子材料第二章名詞解釋1、導(dǎo)電材料是指電流容易通過(guò)的材料，常用作電極、電刷、電線等2、當(dāng)溫度每升高1時(shí)，導(dǎo)體電阻的增

8、加值與原來(lái)電阻的比值，叫做電阻溫度系數(shù)3、合金組成物態(tài)固態(tài)下彼此相互溶解而形成的晶體，稱(chēng)為固溶體思考題4、舉例說(shuō)明電極及電刷材料在電子元件中的應(yīng)用。(P62-66)答;以電容器為例來(lái)說(shuō)明電極在電子元件中的應(yīng)用，電極是電容器的重要組成部分，它在電容器中起著形成電場(chǎng)，聚集電荷的作用。電極的形式隨著電容器的結(jié)構(gòu)不同而有變化，但作用是相同的。電刷主要用在電位器中,電刷是沿電阻體滑動(dòng)的導(dǎo)電構(gòu)件,也稱(chēng)接點(diǎn)或接觸刷。5、厚膜導(dǎo)電材料有何主要特征？影響其性能的因素有哪些？(P66-68)答：厚膜導(dǎo)電材料應(yīng)具有很低的電阻率、容易進(jìn)行焊接、焊點(diǎn)有良好的機(jī)電完整性、與基片的粘附牢固等特征。影響厚膜導(dǎo)電材料性能的主要

9、因素是功能相（導(dǎo)電體）和粘結(jié)劑（玻璃）的優(yōu)劣?；幕瘜W(xué)性質(zhì)和表面平整度對(duì)導(dǎo)體膜的粘附（常稱(chēng)為鍵合）影響也很大。厚膜導(dǎo)電材料用的導(dǎo)電相材料，要求有良好的導(dǎo)電性。7、對(duì)薄膜導(dǎo)電體有那些要求？列出幾種常用的薄膜導(dǎo)體材料。(P72-81)答：對(duì)薄膜導(dǎo)電材料的主要要求是：導(dǎo)電性好、附著性好、化學(xué)穩(wěn)定性高、可焊性和耐焊接性好、成本低。薄膜導(dǎo)電材料分為兩類(lèi)單元素薄膜和多層薄膜。前者系指用單一金屬形成的薄膜導(dǎo)電材料，其主要材料是鋁膜；后者系指不同的金屬膜構(gòu)成的薄膜導(dǎo)電材料，有二元系統(tǒng)（如鉻金）、三元系統(tǒng)（如鈦_鈀一金）；四元系統(tǒng)（如鈦銅-鎳一金）等。8、導(dǎo)電聚合物按結(jié)構(gòu)特征和導(dǎo)電機(jī)理分為哪幾種類(lèi)型？(P83

10、-84)答：這種導(dǎo)電聚合物如果按其結(jié)構(gòu)特征和導(dǎo)電機(jī)理還可以進(jìn)步分成以下三類(lèi)：載流子為自由電子的電子導(dǎo)電聚合物；載流子為能在聚合物分子間遷移的正負(fù)離子的離子導(dǎo)電聚合物以氧化還原反應(yīng)為電子轉(zhuǎn)移機(jī)理的氧化還原型導(dǎo)電聚臺(tái)物（導(dǎo)電能力是由于在可逆氧化還原反應(yīng)中電子在分子間的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的）。第三章名詞解釋1、電阻材料是指常用的電阻器、片式電阻器、混合集成電路中的薄膜和厚膜電阻器、可變電阻器和電位器等所用的電阻體材料。2、電阻是指材料在一定程度上阻礙電流流通，并將電能轉(zhuǎn)變成熱能的一種物理性質(zhì)。3、電阻率在數(shù)值上等于長(zhǎng)lcm、橫截面積為lcm2的導(dǎo)體所具有的電阻值，單位為.cm。4、電阻材料的噪聲是電阻材料中一

11、種不規(guī)則的電壓起伏，它也是電阻材料的一項(xiàng)重要性能。思考題2、 電阻材料的電阻與哪些因素有關(guān)？在實(shí)際應(yīng)用中為什么常將電阻材料做成箔、薄膜、厚膜和線狀，而在成分上常用合金、合成物和氧化物？(P89-96)答：導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積、（及溫度）有關(guān)。公式為 R=fl/s ， 即 導(dǎo)體電阻=電阻率*長(zhǎng)度/橫截面積；導(dǎo)體的材料決定導(dǎo)體的 電阻率 ，在其他條件相同時(shí)，電阻率越大，導(dǎo)體的電阻越大。導(dǎo)體的長(zhǎng)度決定導(dǎo)體的電阻，長(zhǎng)度越長(zhǎng)電阻越大。導(dǎo)體的橫截面積決定導(dǎo)體的電阻，橫截面積越大電阻越小。導(dǎo)體的溫度決定導(dǎo)體的電阻，一般情況下溫度越高電阻越大。將電阻材料做成具有一定形狀、結(jié)

12、構(gòu)的實(shí)體元件，常稱(chēng)它為電阻器或電阻元件。電阻器在電子設(shè)備中主要功能是調(diào)節(jié)和分配電能。將電阻材料作成線狀、箔狀、薄膜狀、厚膜狀、棒狀（塊狀）及片狀。用這類(lèi)形狀的電阻材料所做成的電阻器，則相應(yīng)稱(chēng)為線繞電阻器，合金箔電阻器、薄膜電阻器、厚膜電阻器、實(shí)心電阻器及片式電阻器。3、 常用線繞電阻材料、薄膜電阻材料和厚膜電阻材料有哪些，各有何特點(diǎn)？(P97-135)答：線繞電阻材料主要是指電阻合金線。用這些不同規(guī)格的電阻合金線繞在絕緣的骨架上可以制成線繞電阻器和電位器。其特點(diǎn)如下：耐熱性?xún)?yōu)、溫度系數(shù)小、質(zhì)輕、耐短時(shí)間過(guò)負(fù)載、低雜音、阻值經(jīng)年變化小。薄膜電阻材料主要有碳系薄膜、錫銻氧化膜、金屬膜、化學(xué)沉積金屬

13、膜、鎳鉻系薄膜、金屬陶瓷薄膜、鉻硅薄膜、鉭基薄膜、復(fù)合電阻薄膜、其他電阻薄膜等。它的特點(diǎn)是體積小、阻值范圍寬、電阻溫度系數(shù)小、性能穩(wěn)定、容易調(diào)阻、易于散熱、用料少、適合大量生產(chǎn)、應(yīng)用廣。特別適用于制造高頻、高阻、大功率、小尺寸、片式和薄膜集成式電阻器。厚膜電阻材料主要包括釕系厚膜電阻材料、鈀銀厚膜電阻。作為厚膜電阻的材料還有很多，為了降低成本，選用一些賤金屬材料作為厚膜電阻，如氧化鎘電阻，氧化銦電阻、氧化鉈電阻、氧化錫電阻、一氧化鉬電阻。為了提高穩(wěn)定性和工作溫度，選用些難熔化合物作為厚膜電阻如硼化鑭電阻、碳化鎢電阻、二硅化鉬電阻、氮化鉭電阻。此外還可用锏、鋁等純金屬與玻璃混合來(lái)制造厚膜電阻，另

14、外還有一大類(lèi)用有機(jī)粘合劑的厚膜電阻。具有電阻的特性。第四章名詞解釋1、在滿足臨界條件(臨界溫度Tc、臨界電流Ic、臨界磁場(chǎng)Hc)時(shí)物質(zhì)的電阻突然消失,這種現(xiàn)象被稱(chēng)為超導(dǎo)電性的零電阻現(xiàn)象。2、處于弱磁場(chǎng)中的超導(dǎo)體會(huì)將磁場(chǎng)從內(nèi)部排斥出來(lái),不管加磁場(chǎng)的次序如何，超導(dǎo)體內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度總等于零。超導(dǎo)體即使在處于外磁場(chǎng)中被冷卻到超導(dǎo)態(tài)，也永遠(yuǎn)沒(méi)有內(nèi)部磁場(chǎng)，它與加磁場(chǎng)的歷史無(wú)關(guān)。這個(gè)效應(yīng)稱(chēng)之為Meissner效應(yīng)，即完全抗磁性。3、當(dāng)超導(dǎo)樣品處于一外加磁場(chǎng)中時(shí)，既然抵消內(nèi)部磁通量的屏蔽電流只能在表面層內(nèi)流動(dòng)，那么，在樣品的邊界上，磁通密度就不會(huì)突然下降為零，而是在屏蔽電流流動(dòng)的區(qū)域內(nèi)，逐漸減小為零。這個(gè)屏蔽電

15、流流動(dòng)的表面層厚度稱(chēng)為穿透深度，因?yàn)樗彩峭饧哟艌?chǎng)的磁通能穿入的深度。穿透深度通常用表示。4、對(duì)配成對(duì)的兩個(gè)電子之間的距離作個(gè)說(shuō)明。這兩個(gè)電子不會(huì)在相距過(guò)遠(yuǎn)的地方發(fā)生相互作用。這個(gè)距離的極限稱(chēng)為“相干長(zhǎng)度（）”。所謂“相干”就是“干涉”的意思。相干長(zhǎng)度就是相互干涉的距離。思考題1、 超導(dǎo)體的基本電磁特性有那些？(P139-144)答：在滿足臨界條件(臨界溫度Tc、臨界電流Ic、臨界磁場(chǎng)Hc)時(shí)物質(zhì)的電阻突然消失,這種現(xiàn)象被稱(chēng)為超導(dǎo)電性的零電阻現(xiàn)象。因此，零電阻(完全導(dǎo)體)成為超導(dǎo)體的第一個(gè)標(biāo)志。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)開(kāi)拓了一個(gè)嶄新的物理領(lǐng)域。1933年,邁斯納(Meissner)和奧森菲爾德(Osch

16、enfeld)發(fā)現(xiàn),處于弱磁場(chǎng)中的超導(dǎo)體會(huì)將磁場(chǎng)從內(nèi)部排斥出來(lái),不管加磁場(chǎng)的次序如何，超導(dǎo)體內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度總等于零。超導(dǎo)體即使在處于外磁場(chǎng)中被冷卻到超導(dǎo)態(tài)，也永遠(yuǎn)沒(méi)有內(nèi)部磁場(chǎng)，它與加磁場(chǎng)的歷史無(wú)關(guān)。這個(gè)效應(yīng)稱(chēng)之為Meissner效應(yīng)，即完全抗磁性。被稱(chēng)為超導(dǎo)態(tài)的第二個(gè)特征標(biāo)志。3從高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)過(guò)程所得到的啟示是什么？答案自己總結(jié)。4、 高溫超導(dǎo)的結(jié)構(gòu)特征是什么？(P159-161)答: 一般而言，氧化物超導(dǎo)體都是由鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)(perovskite structure)派生出來(lái)的，人們稱(chēng)之為有缺陷的鈣鈦型化合物(defect perovskite structurc)。毫無(wú)疑問(wèn)，氧化物超導(dǎo)體

17、的晶體結(jié)構(gòu)都或多或少地體現(xiàn)或繼承了ABO3型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 它們的組分可通過(guò)部分替代而在很寬的范圍內(nèi)發(fā)生變化。也就是說(shuō)，它們?cè)谝欢ǖ慕M分范圍內(nèi)存在，以生成很多保持鈣鈦礦型基本結(jié)構(gòu)的新化合物。 在這種結(jié)構(gòu)中都或多或少地存在著氧缺位和A晶位離子的缺位。第六章名詞解釋1、電容器在工作過(guò)程中，電解質(zhì)能自動(dòng)修補(bǔ)或隔離氧化膜疵點(diǎn)，從而可加強(qiáng)和恢復(fù)絕緣能力，提高工作電場(chǎng)強(qiáng)度，稱(chēng)為“自愈特性”。2、鐵電體(ferroelectric)：具有自發(fā)極化，且自發(fā)極化方向能隨外場(chǎng)改變的晶體。3、電滯回線(hysteresis curve)：鐵電體在鐵電態(tài)下極化對(duì)電場(chǎng)關(guān)系的典型回線。4、鐵電相：

18、通常將存在自發(fā)式極化的晶體結(jié)構(gòu)稱(chēng)為鐵電相。5、順磁相：自發(fā)式極化消失的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為順電相。6、電疇（domain） ：在鐵電體中，固有電偶極矩在一定的子區(qū)域內(nèi)取向相同的這些區(qū)域就稱(chēng)為電疇或疇。疇壁（domain wall）：疇的間界。7、鐵電相變：鐵電相與順電相之間的轉(zhuǎn)變。當(dāng)溫度超過(guò)某一值時(shí)，自發(fā)極化消失，鐵電體變?yōu)轫橂婓w。8.居里溫度（Curie temperature or Curie point）：鐵電相變的溫度。9、鐵電陶瓷：在一定溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，且自發(fā)極化能為外電場(chǎng)所轉(zhuǎn)向的陶瓷稱(chēng)為鐵電陶瓷。10、當(dāng)兩個(gè)轉(zhuǎn)變點(diǎn)相互靠近時(shí)，不僅兩峰值的高度本身有所提高，且兩峰之間的區(qū)段也提高，類(lèi)似于

19、兩分立峰的疊加，因而又叫重疊效應(yīng)。11、正壓電效應(yīng)：在沒(méi)有對(duì)稱(chēng)中心的晶體上施加機(jī)械作用時(shí)，發(fā)生與機(jī)械應(yīng)力成比例的介質(zhì)極化，同時(shí)在晶體的兩端面出現(xiàn)正負(fù)電荷。12、逆壓電效應(yīng)：當(dāng)在晶體上施加電場(chǎng)時(shí)，則產(chǎn)生與電場(chǎng)強(qiáng)度成比例的變形或機(jī)械應(yīng)力。 13、與壓電效應(yīng)類(lèi)似，熱釋電效應(yīng)也是晶體的一種自然物理效應(yīng)。對(duì)于具有自發(fā)式極化的晶體，當(dāng)晶體受熱或受冷卻后，由于溫度的變化（T）而導(dǎo)致自發(fā)式極化強(qiáng)度變化（PS），從而在晶體某一定方向產(chǎn)生表面極化電荷的現(xiàn)象稱(chēng)為“熱釋電效應(yīng)”。14、在電磁輻射的全頻譜中。通常將甚高頻(30300 MHz)至近紅外(750 GHz）波段稱(chēng)為微波。思考2、含液態(tài)及全固態(tài)電介電容器的結(jié)構(gòu)

20、特性有何不同？新型超大容量電化學(xué)電容器（雙電層電容器及雁電容器）具有那些特點(diǎn)？(P216-222)答：液態(tài)鋁質(zhì)電解電容介電材料為電解液。而固態(tài)電容的介電材料則為功能性導(dǎo)電性高分子。含液態(tài)電解電容和全固態(tài)電容是制作工藝不一樣，從電氣性能上講，固態(tài)電容和普通的電解電容各有各的優(yōu)點(diǎn)，前者最大的優(yōu)點(diǎn)在于沒(méi)有使用液態(tài)的電解液，這樣在受熱時(shí)不容易發(fā)生"脹肚"、"爆裂"等情況，使用壽命長(zhǎng)、熱穩(wěn)定性好，適合于高頻的工作環(huán)境；后者價(jià)格便宜、容量大、耐壓值高。區(qū)分固態(tài)電容和電解電容有一個(gè)很簡(jiǎn)單的方法，就是看電容頂部是否有"K"或""字

21、形的開(kāi)槽。固態(tài)電容是沒(méi)有開(kāi)槽的，而電解電容為防止受熱后因膨脹而發(fā)生爆炸，頂部都有開(kāi)好的槽。電化學(xué)電容器作為一種新的儲(chǔ)能元件，具有如下特點(diǎn)：(1)超高電容量(016000 F)。EC與鉭、鋁電解電容器相比較，電容量大得多，比同體積電解電容器電容量大20006000倍。 (2)漏電流極小，具有電壓記憶功能，電壓保持時(shí)間長(zhǎng)。(3)功率密度高，與充電電池相比，可作為功率輔助器，供給大電流。EC 最適合用于要求能量持續(xù)時(shí)間僅為l 102 S的情況。(4)充放電效率高，超長(zhǎng)壽命， 充放電大于40萬(wàn)次。(5)放置時(shí)間長(zhǎng)。EC有更長(zhǎng)的自身壽命和循環(huán)壽命，EC 超過(guò)一定時(shí)間會(huì)自放電到低壓，但仍能保持其電容量，且

22、能充電到原來(lái)的狀態(tài)，即使幾年不用仍可保留原有的性能指標(biāo)。(6)溫度范圍寬一40+70，一般電池是_20 +60。在低溫時(shí)電池中化學(xué)反應(yīng)速度極慢而EC中離子的吸脫附速度變化不大，故其電容量變化也比充電電池小得多。(7)免維護(hù)，環(huán)境友善。但是， 目前電化學(xué)電容器還有一些需要改進(jìn)的地方，如能量密度較低，體積能量密度較差，和電解電容器相比，工作電壓較低，一般水系電解液的單體工作電壓為014V，且電解液腐蝕性強(qiáng)；非水系可以高達(dá)45V，實(shí)際使用的一般為35V，作為非水系電解液要求高純度，無(wú)水，價(jià)格較高，并且非水系要求苛刻的裝配環(huán)境。5、試總結(jié)多晶BaTiO3相對(duì)介電常數(shù)的影響因數(shù)及提高值的途徑？(P229

23、-234)答：(1) 介電常數(shù)與溫度T的關(guān)系在80,0,120出現(xiàn)的峰值；a軸的比c軸大；Tc處最大，且與方向無(wú)關(guān)；T>Tc，滿足居里外斯定律；熱滯現(xiàn)象，一級(jí)相變。(2) 介電常數(shù)與電場(chǎng)的關(guān)系E弱時(shí)， 1500；E，；E5kV/cm， 5000趨于飽和；E繼續(xù)增大， 下降。(3) 介電常數(shù)與頻率的關(guān)系新疇的成核與生長(zhǎng)需要一定時(shí)間，故與f有關(guān)。f，tgBaTiO3適合作低頻電容器瓷(4) 與T的關(guān)系： 其中，E: 激活能 ，K：玻耳茲曼常數(shù)；T： 絕對(duì)溫度 ：某一溫度下的電阻率。6、試分析含鈦陶瓷的鈦離子變價(jià)機(jī)理、對(duì)電性能的影響以及控制的方法。(P227-229)答：鈦原子的電子排布：1s

24、22s22p63s23p64s23d2，4s的能級(jí)比3d稍低，3d層的電子容易失去，可為T(mén)i4+、Ti3+、Ti2+，可見(jiàn)Ti4+易被還原（Ti4+eTi3+=Ti4+·ee-弱束縛電子）。Ti4+Ti3+的原因：a、 燒結(jié)氣氛；b、高溫?zé)岱纸?；c、高價(jià)（5價(jià)）雜質(zhì)；d、 電化學(xué)老化控制方法為：（1）采用氧化氣氛燒結(jié)，抑制還原；（2）降低燒結(jié)溫度，抑制高溫失氧；（3）在低于燒結(jié)溫度20 - 40oC，在強(qiáng)氧化氣氛中回爐；（4）摻入低價(jià)雜質(zhì)，抑制高價(jià)雜質(zhì)；（5）加入La2O3等稀土氧化物：改善電化學(xué)老化特性。（6）加入ZrO2：阻擋電子定向移動(dòng)，阻礙Ti4+變價(jià)。7、鐵電材料、壓電材料

25、及熱釋電材料在晶體結(jié)構(gòu)及材料特性上有何不同及相關(guān)特性。(P229-242)答：在一定溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，且自發(fā)極化能為外電場(chǎng)所轉(zhuǎn)向的陶瓷稱(chēng)為鐵電陶瓷。鐵電材料，是指具有鐵電效應(yīng)的一類(lèi)材料，它是熱釋電材料的一個(gè)分支。其特點(diǎn)是不僅具有自發(fā)極化，而且在一定溫度范圍內(nèi)，自發(fā)極化偶極矩能隨外施電場(chǎng)的方向而改變。它的極化強(qiáng)度P與外施電場(chǎng)強(qiáng)度E的關(guān)系曲線如圖所示，與鐵磁材料的磁通密度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系曲線（B-H曲線）極為相似。 壓電材料piezoelectric material受到壓力作用時(shí)會(huì)在兩端面間出現(xiàn)電壓的晶體材料。壓電材料可以因機(jī)械變形產(chǎn)生電場(chǎng)，也可以因電場(chǎng)作用產(chǎn)生機(jī)械變形。一種具有

26、自發(fā)極化特性的電介質(zhì)。自發(fā)極化是指由于物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)在某個(gè)方向上正負(fù)電荷中心不重合而固有的極化。一般情況下，晶體自發(fā)極化所產(chǎn)生的表面束縛電荷被吸附在晶體表面上的自由電荷所屏蔽，當(dāng)溫度變化時(shí)，自發(fā)極化發(fā)生改變，從而釋放出表面吸附的部分電荷。晶體冷卻時(shí)電荷極性與加熱時(shí)相反。 熱釋電材料是壓電材料中的一類(lèi)，是不具有對(duì)稱(chēng)中心的晶體。晶體受熱時(shí)，膨脹是在各個(gè)方向同時(shí)發(fā)生的，所以只有那些有著與其他方向不同的唯一的極軸時(shí)，才有熱釋電性。對(duì)于鐵電陶瓷來(lái)說(shuō)，雖然各晶粒都有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)，但由于晶粒和電疇分布無(wú)一定規(guī)則，各方向幾率相同，使P =0，因而不顯示壓電效應(yīng)，故必須經(jīng)過(guò)人工預(yù)極化處理，使P 0，才能對(duì)外顯

27、示壓電效應(yīng)。 陶瓷的壓電效應(yīng)來(lái)源于材料本身的鐵電性，所有壓電陶瓷也應(yīng)是鐵電陶瓷。9、微波陶瓷在微波電子技術(shù)中的作用是什么？對(duì)其主要技術(shù)指標(biāo)有什么特殊要求？提高這些技術(shù)指標(biāo)的思路是什么? (P242-249)答：實(shí)現(xiàn)微波設(shè)備的小型化、高穩(wěn)定性和廉價(jià)的途徑是微波電路的集成化。由于金屬諧振腔和金屬波導(dǎo)體積和重量過(guò)大，大大限制了微波集成電路的發(fā)展，而微波介質(zhì)陶瓷制作的諧振器與微波管、微帶線等構(gòu)成的微波混合集成電路，可使器件尺寸達(dá)到毫米量級(jí)，這就使微波陶瓷成為實(shí)現(xiàn)微波控制功能的基礎(chǔ)和關(guān)鍵材料。它的應(yīng)用大致分為兩個(gè)方面，從而對(duì)性能也有兩種不同要求：一種是用于介質(zhì)諧振器(DRO)的功能陶瓷，其中用于包括帶通

28、（阻）濾波器、分頻器、耿氏二極管、雙工器和多工器、調(diào)制解調(diào)器(modem)等固體振蕩器中的穩(wěn)頻元件；另一種則是用于微波電路中的介質(zhì)陶瓷，其中包括用于微波集成電路（MIC）的介質(zhì)基片、介質(zhì)波導(dǎo)、微波天線及微波電容器等。評(píng)價(jià)微波介質(zhì)陶瓷在微波頻段介電性能的參數(shù)主要有3個(gè)：相對(duì)介電常數(shù)r、介電損耗tan、諧振頻率溫度系數(shù)f。通常為了制作體積小型化、溫度高穩(wěn)定性的介質(zhì)陶瓷器件，要求微波陶瓷材料在微波頻段下有較高的相對(duì)介電常數(shù)r、較小的介質(zhì)損耗tan，諧振頻率溫度系數(shù)f應(yīng)趨于零。10、簡(jiǎn)要評(píng)述和討論玻璃介質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)模型及其組成。(P249-253)答：玻璃是一種較為古老的合成材料，但直到當(dāng)今仍然是材料

29、科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)快速發(fā)展的分支。玻璃曾有過(guò)兩個(gè)主要定義：其一是按制備方法定義：玻璃是未結(jié)晶的過(guò)冷液體通過(guò)粘度增大而成為堅(jiān)實(shí)的固體。其二則是按結(jié)構(gòu)定義：玻璃是原子排列不具長(zhǎng)程序的無(wú)定形固體。 根據(jù)近代玻璃物理學(xué)的發(fā)展，上述定義都不夠完整和準(zhǔn)確。比如，一種類(lèi)似于石英的玻璃，可通過(guò)正硅酸四甲酯的水解，再將凝膠狀產(chǎn)物在約550加熱干燥，或進(jìn)行蒸氣沉積而制備，這便不存在“過(guò)冷”。另方面，也不是所有“無(wú)定形”體都是玻璃，還包括無(wú)定形金屬和無(wú)定形有機(jī)物。因此有人建議，“玻璃是一種沒(méi)有確定熔點(diǎn)，具有客觀各向同性的非晶態(tài)固體物質(zhì)?！蓖ǔ⒉Ａw內(nèi)的各種氧化物劃分為玻璃形成劑、變性劑和中間劑三種類(lèi)型。12、作為無(wú)機(jī)電

30、介質(zhì)材料，玻璃和陶瓷各有什么特點(diǎn)？答：玻璃可以是陶瓷材料中的一個(gè)組成部分（玻璃相），又可作為裝置材料（如釉面涂層），也可作為電介質(zhì)材料；而半導(dǎo)化后還具有一定導(dǎo)電能力，或局部結(jié)晶化形成“微晶玻璃”，則具有獨(dú)特的介電性能；其他還有金屬玻璃和玻璃陶瓷等等。介電陶瓷的特點(diǎn)有四個(gè)：、介電系數(shù)大，以制造小體積、重量輕的陶瓷電容器，電容器體積整機(jī)體積、重量、介質(zhì)損耗小，tg=（16）×10-4，保證回路的高Q值。高介電容器瓷工作在高頻下時(shí)、tg 。、陶瓷電介質(zhì)及高穩(wěn)定導(dǎo)電電極Ag、Pt、Pd等均經(jīng)過(guò)高溫?zé)?結(jié)，具有高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)和高可靠性，耐高工作溫度。本身不僅作為電介質(zhì)，同時(shí)作為基體和支承結(jié)構(gòu)。具有

31、高電阻率，高耐電強(qiáng)度。第七章名詞解釋1、激光是指利用工作物質(zhì)中多數(shù)粒子處于激發(fā)態(tài)，用外界光感應(yīng)，使所有處于激發(fā)態(tài)的粒子同時(shí)完成受激輻射，發(fā)出一束強(qiáng)大的光束。2、激光玻璃是一種以玻璃為基質(zhì)的固體激光材料。思考題1、簡(jiǎn)述固體激光的發(fā)光原理。(P267-268)答：激光的特點(diǎn)是由其發(fā)光機(jī)制決定的。普通光源的發(fā)光機(jī)制主要是自發(fā)輻射，而從激光器中射出的激光卻主要由受激輻射產(chǎn)生。當(dāng)頻率為f的光子作用在具有相同能級(jí)的原子系統(tǒng)時(shí)，將發(fā)生兩個(gè)不同作用：一是當(dāng)光子與已處于高能級(jí)的激發(fā)原子作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生受激輻射，光子增殖；二是當(dāng)光子與低能級(jí)原子作用時(shí)，低能級(jí)原子被激發(fā)到高能級(jí)，入射光子被吸收，光子數(shù)減少。2、簡(jiǎn)述固

32、體激光材料的基本類(lèi)型及性能要求。(P268-270)答：固體激光材料就它們的基質(zhì)結(jié)構(gòu)可分為兩大類(lèi)激光晶體和激光玻璃。激光晶體材料的基質(zhì)為晶體，即有序結(jié)構(gòu)的固體；而激光玻璃材料的基質(zhì)則為玻璃，即無(wú)序結(jié)構(gòu)的固體。8、簡(jiǎn)述透明導(dǎo)電薄膜的用途及基本要求。(P301)答：第八章名詞解釋1、有限幾何尺寸的磁體在外磁場(chǎng)中被磁化后，表面將產(chǎn)生磁極，從而使磁體內(nèi)部存在與磁化強(qiáng)度M方向相反的一種磁場(chǎng)，起減退磁化的作用，稱(chēng)為退磁場(chǎng)Hd。2、H從正的最大到負(fù)的最大，再回到正的最大時(shí)，BH或MH形成一封閉的曲線磁滯回線。3、抗磁性：原子磁矩mJ0。在外磁場(chǎng)作用下，電子運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生一個(gè)附加的運(yùn)動(dòng)（由電磁感應(yīng)定律而定），出現(xiàn)

33、附加角動(dòng)量，感生出與H反向的磁矩。因此： d<0，且| d|105，與H、T無(wú)關(guān)。4、順磁性 1.mJ0 ，無(wú)相互作用，各原子磁矩取向混亂，對(duì)外不顯示宏觀磁性; 2. P >0，但數(shù)值很?。@微弱磁性）。室溫下P：103106。 3. P與T有關(guān)。5、反鐵磁性1）mJ0 ， af與順磁物質(zhì)接近；2）物質(zhì)中存在相互作用，自旋次晶格成反平行排列，每一次晶格的磁矩大小相等，合成磁矩為零；3）af與T有關(guān)，存在奈爾溫度TN。6、鐵磁性 1）mJ0 ， f0， （約為101106），有磁滯現(xiàn)象；2）物質(zhì)中存在相互作用， mJ有序；3）f與T有關(guān)，存在居里溫度Tc鐵磁性或亞鐵磁性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾?/p>

34、性的臨界溫度； 當(dāng) T>TC 時(shí)，鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判裕木永锿馑苟伞?、亞鐵磁性1）mm0 ， m0， （約為100103），；2）存在相互作用， mJ有序，內(nèi)部磁結(jié)構(gòu)與反鐵磁性相同，但相反排列的磁矩大小不等量；3）f與T有關(guān)，不服從居里外斯定律；4）電阻率高，多用于高頻。8、減落D：定義為在磁正常狀態(tài)化之后，恒定溫度下經(jīng)過(guò) 一定的時(shí)間間隔 (t1-t2)，材料磁導(dǎo)率的相對(duì)減小。式中m1、m2分別為給定時(shí)間間隔開(kāi)始(t1)和結(jié)束(t2)時(shí)的磁導(dǎo)率值。 9、減落系數(shù)d：定義為在磁正常狀態(tài)化之后出現(xiàn)的減 落除以?xún)纱螠y(cè)量時(shí)間之比的對(duì)數(shù) 10、減落因子DF：定義為減落系數(shù)與開(kāi)始測(cè)量時(shí)間(t1

35、)測(cè)得的磁導(dǎo)率之比 11、軟磁材料的磁性能隨時(shí)間增長(zhǎng)而不斷下降，其原因除減落之外，還可能出現(xiàn)由于材料結(jié)構(gòu)變化而引起的不可逆變化，稱(chēng)為磁老化。12、由于軟磁材料疇壁共振及自然共振的影響，使軟磁材料的m¢值下降為起始值的一半且m²達(dá)到峰值時(shí)的頻率，稱(chēng)為截止頻率fr，13、鐵氧體：包括鐵族離子或其它過(guò)渡族金屬離子及其他金屬離子的氧化物（或硫化物）。 14、磁性體磁化狀態(tài)的變化引起其形狀、尺寸改變的現(xiàn)象稱(chēng)為磁致伸縮效應(yīng)15、磁譜：軟磁材料在弱交變磁場(chǎng)中，復(fù)磁導(dǎo)率µr = µr' - µr" 隨頻率變化的曲線16、渦流損耗：由于電磁感應(yīng)

36、引起渦流而產(chǎn)生。17、磁滯損耗：是指軟磁材料在交變場(chǎng)中存在不可逆磁化而形成磁滯回線，所引起材料損耗，大小正比于回線面積.18、剩余損耗：是軟磁材料除渦流損耗和磁滯損耗以外的一切損耗，在低頻弱場(chǎng),主要是磁后效損耗，在高頻場(chǎng),共振尾巴延伸致低頻場(chǎng);19、磁介質(zhì)是將鐵磁體粉粒與絕緣介質(zhì)混合壓制成的磁性材,常稱(chēng)為鐵粉芯.20、所謂永磁材料，是指材料被外磁場(chǎng)磁化以后，去掉磁場(chǎng)仍保持著較強(qiáng)的剩磁的磁性材料。21、鐵氧體永磁材料又稱(chēng)永磁鐵氧體，是由鐵的氧化物和鍶（或鋇等）化合物按一定比例混合，采用氧化物陶瓷工藝制備而成；22、旋磁材料 1.靜態(tài):H¹0, h(w) =0, B= µH,

37、µ為實(shí)數(shù);2.動(dòng)態(tài)交變場(chǎng)(高頻軟磁):H=0, h(w)¹0,B= µH, µ為復(fù)數(shù); 3.交變場(chǎng) + 恒磁場(chǎng)(旋磁:200-56000MHz): H ¹ 0, h(w)¹0, µ為張量;23、由于熱騷動(dòng)或其他因素影響,磁有序體中某些對(duì)磁性有貢獻(xiàn)的電子自旋，偏離原來(lái)的有序排列方向,這個(gè)局部偏離的自旋進(jìn)動(dòng),由于交換作用及磁偶極矩作用,將向磁有序體的其他部分傳播,這種自旋進(jìn)動(dòng)的傳播就是自旋波24、思考題5、常用的金屬軟磁材料有那幾種？在磁性和應(yīng)用上，各具有什么特點(diǎn)？(P331-340)答：1、工業(yè)純鐵（1）特點(diǎn)純度在99.8%以

38、上的鐵，不含任何故意添加的合金元素。室溫性能：飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs=2.15(T),居里點(diǎn)f=770，最大磁導(dǎo)率m=20000, 電阻率=0.1×10-6(.m)。雜質(zhì)對(duì)其性能有較大影響。 碳含量低 矯頑力低 磁導(dǎo)率高 導(dǎo)熱性和加工性好 有一定的耐腐蝕性和價(jià)格便宜 電阻率低，不能在交流磁場(chǎng)中應(yīng)用（2）應(yīng)用 作金屬磁性材料的重要原料 在直流磁場(chǎng)中，作為恒定磁場(chǎng)中的磁導(dǎo)體。如作磁極和磁屏蔽。2、 鐵硅合金 在電力的產(chǎn)生和傳輸過(guò)程中,最大的需求是變壓器磁芯; 電壓通常是50Hz/60 Hz,低頻渦流損耗是一個(gè)主要的考慮因素; 原先是用純鐵,但是純鐵的電阻率較低,渦流損耗較大,所以考慮通過(guò)合金

39、化的方法來(lái)增大它的電阻率;3、 鐵鎳合金(permalloy)（1）特點(diǎn) 成份范圍很寬，性能可以通過(guò)成份和熱處理工藝來(lái)調(diào)整，可以滿足各種要求 加工性能好 低和中等磁場(chǎng)下具有較高的磁導(dǎo)率和很低的矯頑力（2）用途：磁芯材料 熱敏材料 磁頭材料4、 鐵鋁合金和鐵鋁硅合金6、什么是軟磁材料與永磁材料？比較它們磁滯回線特點(diǎn)。(P317-354)答：軟磁材料是指剩磁和矯頑力均很小的鐵磁材料，如硅鋼片、純鐵等。軟磁材料的磁滯回線窄而長(zhǎng)，起始磁導(dǎo)率i高，矯頑力Hc小，既容易獲得也容易失去磁性，是極其重要的一類(lèi)磁性材料。所謂永磁材料，是指材料被外磁場(chǎng)磁化以后，去掉磁場(chǎng)仍保持著較強(qiáng)的剩磁的磁性材料。具有寬磁滯回線

40、、高矯頑力、高剩磁，一經(jīng)磁化即能保持恒定磁性的材科。7、何謂磁阻效應(yīng)？如何提高提高多晶鐵磁體薄膜材料的磁阻系數(shù)？(P338-339)答：巨磁阻效應(yīng)是指當(dāng)鐵磁材料（Ferromagnetic）和非磁性金屬（Non-Magnetic Metal）層交替組合成的材料在足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)中時(shí)電阻突然巨幅下降的現(xiàn)象。8、MHc和BHc有何區(qū)別？按形成高矯頑力的機(jī)理來(lái)劃分，金屬永磁材料可分為哪幾類(lèi)？其各自代表性的材料有哪些？(P340-354)答: 為使B（M）趨于零，需反向加一磁場(chǎng)，此時(shí)H=Hc稱(chēng)為矯頑力。分為：BHC：使B0的Hc。（工程技術(shù)上所指）MHC：使M0時(shí)的Hc（內(nèi)稟矯頑力）一般| BHC | < | MHC |按高矯頑力機(jī)理分：?jiǎn)萎犘?、成核型、釘扎型、高?yīng)力型；其中有代表性的有硅鋼、鐵氧體、坡莫合金、 非晶及納