电子材料与器件总结

Chapter 1.Introduction

1.What are electronic materials?

电子材料是用在电子电气工厂的材料，它们是电子器件和集成电路制造的基础。

2.What are the functional electronic materials?

功能电子材料是指除强度性能外，还有特殊功能，或能实现光电磁热力等不同形式的交互作用和转换的非结构材料。

3.What are the basic requirements of modern society to electronic materials?

1.高纯度与完美的晶体结构。

2.先进的制造技术。

3.大尺寸。

4.寿命长且可控。

5.具有优异结构与功能特性。

6.减少污染节约能源。

4.What is the future direction for the development of advanced electronic

materials?

先进复合材料有机电子材料电子薄膜材料

5.What is Moore’s law?

集成电路上可容纳的晶体管数目将在每三年变成原来的4倍。

Chapter 2. Elementary materials science concepts

1.Please explain the shell model of atomic structure and sketch that for sodium.

壳模型是基于波尔模型的。原子核：带正电的质子与

中性的中子。原子序数：核电荷数。电子：质量极小，

带负电，在原子中绕电子核旋转。核外电子排布：泡

利不相容定理、能量最低原理、洪特定理。

2.What’s the force between the two atoms when their separation is above the bond length, equal to the bond length and below the bond length? What are the net force and potential energy in bonding between two atoms?

距离大于键长时合力为吸引力，等于键长时合力为0，小于键长时合力为斥力。力为势能相对距离的导数。当两个原子距离无穷远时，几乎不相互作用，势能为0.当两个原子在吸引力作用下靠近时，势能逐渐下降，到达平衡位置时，势能最低。当原子距离进一步接近，要克服排斥力，使得势能重新升高。把平衡位置距离下对应的势能定义为结合能。

3.Please list three kinds of the primary bonds and the typical material.

共价键：H2, CH4

金属键: copper.

离子键: NaCl, ZnS.

4.Please list two kinds of the secondary bonds and the typical material.

诱发偶极矩: H2、CH4

氢键: H20.

5.What’s the bond for semiconductors?

许多重要的半导体都是极化共价键，是一种混合键。

6.What’s the origin of the Van der Waals bond? Please explain the formation of the hydrogen bond and induced dipole, respectively.

范德华键：产⽣于分⼦或原⼦之间的静电相互作⽤

氢键：氧原子中的电子在远离氢原子的地方聚集，水分子是极性的有一个电偶极矩。水中各种偶极矩之间的引力引起范德华键，当一个偶极子的正电荷来自一个暴露的氢核时，范德华键便称作氢键。

诱发偶极矩：两个原子由于电子波动的同步性诱发电偶极矩彼此互相吸引。

7.Please draw the body centered cubic and tetragonal crystal structure.

8.What’s the miller index of the crystal plane?

9.Please draw the crystal direction and crystal plane in a cubic crystal. [110] (110) [111] (111) [12 1] (12 1) 10.Please describe different kinds of crystal defects.

点缺陷：引起晶格周期性的破坏发生在一个或几个晶格常数范围内的缺陷。

线缺陷：晶格周期性的破坏发生在晶体内部一条线的周围近邻。

面缺陷：密排晶体中原子面的堆积顺序出现了反常所造成的缺陷。

11.How to determine a Burger’s vector for a dislocation in a crystal? What’s the difference between the Edge dislocation and Screw dislocation?

在实际晶体中作一伯格斯回路，在完整晶体中按其相同的路线和步伐作回路，自路线终点向起点的矢量，即伯格斯矢量。伯格斯矢量垂直于刃位错线。

伯格斯矢量与位错线平行。

刃型位错必须与滑移方向slipping direction垂直，也垂直与滑移矢量slipping vector. 螺旋位错线平行于滑移方向。

12.What are the characteristics at grain boundary?

晶界两侧晶粒的晶体结构相同，空间取向不同。

Point group点阵：从晶体结构中抽象出来的几何点的集合称之为晶体点阵Basis 基元：原子、分子或多个原子构成的集团

Chapter 3. Dielectric materials and devices

1.What are the direct and converse piezoelectric effect?

Direct piezoelectric effect 正压电效应: 晶体在机械力作用下，一定方向产生电压，机械能转换为电能的过程。

Converse piezoelectric effect 逆压电效应: 在外电场激励下，晶体某些方向产生形变现象，电能转换为机械能的过程。

2.What is the domains?

电畴：电偶极矩具有相同方向的区域称为电畴。

3.Please explain the polarization process for the piezoelectric ceramic.