电子功能材料及元器件教学大纲

《电子功能材料及元器件》教学大纲

课程编码：07151038

课程名称：电子功能材料及元器件

英文名称：Electronic Functional Materials and Devices

开课学期：第二学期

学时/学分：48学时/3学分

课程类型：专业必选课

开课专业：电子科学与技术、微电子学（选修）

选用教材：《电子功能材料及元器件》

主要参考书：1．康昌鹤等编：《气、湿敏感材料及应用》，科学出版社，1988年。

2．周东祥等编：《半导体陶瓷及其应用》，华中理工大学出版社，1991年。执笔人：全宝富

一．课程性质、目的与任务

本课程为电子科学与技术及微电子学专业的专业选修课。通过本课的学习使学生了解和掌握各种敏感功能材料、光电材料的基本性质、制备技术及各种敏感器件和典型光电器件的基本结构、工作原理及应用等专业知识。

二．教学基本要求

本课程讲授50学时，以多媒体课件为辅助手段。每章留有一定数量的作业题，以加深学生对课堂讲授内容的理解，每周留有3-4道作业题，最后通过闭卷考试检查学生的学习效果。此外，还设有5-6个实验题目，有粉体材料和薄膜材料制备、敏感元件制作及特性测量等内容。

三．各章节内容及学时分配

第一章电子功能材料概述（9学时）

第一节概述

一．绪论：课程内容框架、作用

二．功能材料的分类（例子）

第二节形状记忆合金

一．马氏体相变和形状记忆效应

二．形状记忆原理

三．温度变化对形状记忆合金电导的影响

第三节超导材料

一．超导体的主要特征

二．超导机理（BCS理论）

三．超导材料简介

四．超导应用简介

第四节半导体超晶格材料

一．超晶格材料的分类

二．超晶格的主要特征

三．应变超晶格材料

四．超晶格材料简介

第五节电子功能陶瓷

一．介电陶瓷（性质、类型、应用）

二．压电陶瓷（压电效应、产生机制）

三．铁电材料（性质、相变）

四．半导体陶瓷（热、光、气、湿敏…）

第二章化合物晶体的缺陷化学基础（7学时）

第一节缺陷化学的表述方法

一．Kroger-Vink表示法

二．化合物（MX）晶体中的点缺陷反应

第二节晶体（MX）中缺陷的平衡

一．处理MX晶体中点缺陷的方法步骤

二．满足化学计量比的MO晶体中缺陷的平衡

三．非化学计量比的MO晶体中缺陷的平衡

四．接近化学计量比的MO晶体中缺陷的平衡第三节杂质对氧化物晶体中缺陷平衡的影响

一．氧化物晶体中杂质的形态及电性质

二．杂质对满足化学计量比的氧化物中缺陷平衡的影响

三．非化学计量比晶体中杂质对缺陷平衡的影响第四节晶体中点缺陷的扩散与分布

一．扩散基本定律

二．点缺陷的扩散机制

三．缺陷平衡动力学及分布

第三章热敏陶瓷及热敏元件（5学时）

第一节热敏电阻

一．BaTiO3的PTC效应

二．PTC效应的理论分析

三．NTC热敏电阻（晶体结构、机理）

第二节热电偶

一．热电效应

二．接触电势

三．温差电势

四．热电偶

第四章半导体气体敏感元件（8学时）

第一节气敏元件概述

一．气敏元件的应用

二．气敏元件的特点

三．气敏元件的种类

第二节气敏元件的基本结构及特性

一．气敏元件的基本结构

二．气敏元件的基本特性

第三节表面电导型气敏元件的工作原理

一．常用的气敏材料（SnO2、ZnO、WO3）

二．表面电导型气敏元件的工作原理

第四节体电导型气敏元件的工作原理

一．氧化铁的几种形态

二．体电导型气敏元件的工作原理第五节气敏元件的制作工艺

一．气敏材料的制备

二．气敏元件的制作

三．气敏元件的掺杂改性

第六节离子导电型氧敏器件

一．ZrO2的基本性质

二．ZrO2氧敏器件工作原理

三．氧敏器件的应用

第五章湿度敏感器件（4学时）

第一节概述

一．湿度测量的意义

二．湿度的表征

三．湿度的测量方法

第二节湿敏器件的基本特性

一．感湿特性曲线

二．湿滞回差

三．湿度温度特性

第三节陶瓷湿度敏感器件

一．湿敏器件的结构

二．陶瓷湿敏器件的工作原理

三．实例（MgCr2O4-TiO2）

第四节有机高分子湿敏器件

一．高分子湿敏器件的感湿机理

二．实例（聚苯乙烯磺酸锂湿敏器件）

三．高分子电容式湿敏器件

第六章光敏及光电器件（8学时）

第一节概述

一．光敏及光电器件的应用

二．光敏及光电器件的基础及内涵第二节半导体中光的吸收及光电效应

一．半导体中光的吸收

二．光电效应

第三节光电导型光敏器件

一．光电导型光敏器件的工作原理

二．PbS多晶光敏器件

三．CdS光敏器件

第四节光伏效应型光敏器件

一．硅光敏二极管的基本结构

二．硅光敏二极管的工作原理

三．硅光敏二极管的特性

第五节半导体激光器

一．自发辐射与受激辐射