电子信息材料课后题

电子信息材料课后习题总结

第一章

1、简述集成电路芯片的制造流程：

答：原料的制备与提纯；单晶硅锭及硅片的制造；光刻与图形转移；掺杂与扩散；薄层沉积;互联与封装。

2、简述动态随机存取存储器与静态随机存储器的异同点：

答：相同点:都属于半导体存储材料，二者都是可读可写的随机存储器；不同点：静态随机存储器的存储单元是由双稳态触发器组成（由若干个MOS晶体管组成），在没有外接触发信号作用时触发器状态稳定，只要不断电即可长期保存所写入的信息；动态随机存储器的存储单元是利用MOS管的栅极电容对电荷的暂存作用来存储信息的，为了保存好信息需要不断地刷新操作，定期给栅极电容不充电荷。

3、何为信息存储材料，简述其存储机理。

答：信息存储材料是指用于各种存储器的一些能够用来记录和存储信息的材料。存储机理：这种材料在一定强度的外场的作用下会发生从某种状态到另一种的突变，并能在变化后的状态保持比较长的时间，而且材料的某些物理性质在状态变化前后有很大差别，因此，通过测量存储材料状态变化前后的这些物理性质，数字存储系统就能区别材料的这两种状态并用0和1 来表示它们，从而实现存储。

4：常用的衬底材料有哪些？比较其各自的优缺点。

答：(1)Si材料: 优点：Si元素存储量丰富，无毒，具有较宽的能带间隙，制造成本低；缺点：硅单晶片的内部及表面微缺陷不易消除；

（2）GeSi材料：载流子迁移率高，能带和禁带宽度可调，且与硅的兼容性好，利用这种材料可以运用能带工程和异质结合技术来提高半导体器件的功能。

（3）SOI材料：优点：高速、低压、低功耗、耐高温、短沟道效应小，抗干扰和抗辐射能力强，彻底消除体硅CMOS电路中的寄生闩锁效应。缺点：材料生长技术复杂，成本较高。

（4）GaN材料：优点：具有很高的电子饱和速度，击穿场强大，禁带宽度大，具有极高的热稳定性和化学稳定性。缺点：体单晶制备困难，而且不易找到性能好和价格低的衬底材料。

第二章

2、介电陶瓷的用途有哪些？目前最具活力的是什么？将来可能的研究热点有哪些？

答：（1）I类陶瓷介质主要用于制造高频电路中使用的陶瓷介质电容器；Ⅱ类陶瓷介质主要用于制造低频电路中使用的陶瓷介质电容器；Ⅲ类陶瓷介质主要用于制造汽

车、电子计算机等电路中要求体积非常小的陶瓷介质电容器。

（2）目前最具活力的是微波介电陶瓷。

（3）将来可能的研究热点：厚膜混合集成电路技术、MCM多层基板、低温共烧陶瓷

技术、多层陶瓷电容器、微波陶瓷元器件的凝胶注模成型工艺、微波介质陶瓷薄

膜。

3、现用TiO 2来制备半导体电容器，设计0.5cm 厚，直径2cm 的柱形电容器，其电容量大 概有多少？如何不改变材料而进一步提高其电容量大小？

答：假设TiO 2为金红石型，取其介电常数ε=180F/m ，则其电容C=εd

S =180×50

π=2866.24C. 由公式C=εd

S 得，不改变材料，即ε不变，要想提高电容C ，则可以增大电容器直径或减小厚度. 4、BaTiO 3室温下是良好的绝缘体，ρv =1012Ω.cm ，在直流100V 电压下，用BaTiO 3制造

的1cm 厚的元器件其介质损耗为多少？

答：单位体积内的损耗功率p=2E /ρ=2

d U ⎛⎫ ⎪⎝⎭/ρ，带入数据，求得p=210-w.

第三章

1、何为压电效应？那类晶体才可能具有压电效应？图示说明产生压电效应的原因（照片） 答：某些电介质晶体通过外加机械作用使晶体极化，导致介质两端面出现符号相反的束缚电荷，电荷密度与外力成反比，由于机械力的作用而使晶体表面产生束缚电荷的现象称为正压电效应，反之，在晶体上施加电场，将产生与电场强度成正比的应变或者机械应力，这种现象称为逆压电效应，这两种效应统称为压电效应。

不具有对称中心的不导电（或者半导电）的离子晶体或者由离子团组成的分子晶体可能具有压电效应。

2、热释电效应是什么？热释电晶体与压电晶体有何异同？ 答：由于温度的变化而使某些晶体的自发极化改变的现象就是热释电效应。 相同点：具有中心对称的晶体不可能产生这两种效应；都是要求晶体不导电（介电体）。 不同点：压电效

应不要求晶体有自发极化，而自发极化是热释电效应的必要条件；发生这两种效应的晶体点群不同；对于热释电晶体仅当存在与其他轴都不相同的极轴时才发生，二压电效应只要是中心不对称的晶体都有可能发生；机械力可沿着某一方向作用而引起总电矩的变化，而晶体均匀受热时在各个方向等量膨胀总电矩不会发生变化。

3：什么是铁电性？解释电滞回线的形成过程。

答：在热释电晶体中，有些晶体不但在某温度范围内具有自发极化，而且其自发极化强度可以因外场的反向而反向，这种性质称为铁电性。

4、压电材料的机械品质因数代表了什么？

答：机械品质因数是描述压电材料机械振动时，内部能量消耗程度的参数，这种能量消耗的原因主要在于内耗；机械品质因数越大，能量损失越小。

5、压电陶瓷与压电晶体相比有何优点？介绍其应用情况。

答：制造容易，可做成各种情况；可以任意选择极化轴方向；易于调控陶瓷的组分而得到各种性能的材料；成本低，适于大量生产。主要应用于制造超声、水声、电声换能器，陶瓷滤波器，陶瓷变压器以及点火、引发装置等。此外还可用压电陶瓷制作表面波器件、电光器件和热释电探测器等。

6、PZT陶瓷的改性方法有哪些？并叙述不同改性方法的效果。

答：PZT陶瓷的改性主要是通过离子置换形成固溶体或添加少量杂质，以获得所需要的性能。（1）以等价离子置换Pb2+或（Zr,Ti）4+以形成固溶体；能一定程度上抑制铅挥发，促进材料致密化。（2）添加不等价离子化合物（施主添加物——“软性”压电陶瓷、受主添加物——“硬性”压电陶瓷、变价化合物——PZT性能介于软性和硬性之间）。（3）锆酸铅——锆钛酸铅——ABO3多元系压电陶瓷，获得致密度高的均匀陶瓷体提高各项参数。