北京化工大学-电子材料导论复习题

北京化工大学-电子材料复习题

电子材料概论

1、 简述什么是结构电子材料,什么是功能电子材料? (p2)

答：能承受压力和重力，并能保持尺寸和大部分力学性质（强度、硬度及韧性）稳定的材料，称为结构电子材料。功能电子材料是指除强度性能外，还有其他特殊功能，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。

2、什么是理想表面? 什么是实际表面? 一般情况下表面厚度大约是多少? (26~27)

答：理想表面是为分析问题的方便而设定的一种理想的表面结构。在自然界中存在的表面称为实际表面。几十到数百纳米。 第一章 导电材料

1 、电阻率最低的前三种元素是什么? 其电阻率各是多少(20度时)? (57) 答：银 1.62μΩ.cm 铜 1.72μΩ.cm 金 2.40μΩ.cm 2 、 硅碳膜的三层结构各起什么作用(102)

答：在底层主要含有是SiO2和C,其SiO2和基体玻璃相形成Si-O键，增加了硅炭膜对基体的附着力；中间层为主要导电层，与纯碳膜的结构和性能类似；最外层为保护层，主要含有SiO2和少量的sic。

3 、 蒸发金属膜的主要制作过程(103)

答：金属膜电阻器是用以鉻硅系为主要成分的合金粉真空蒸发而成，制造时用酒精把合金粉调成糊状涂在钨丝的蒸发器上，在低于5×10-3PA的真空度下加热蒸发在陶瓷基体上淀积出金属膜。

4 、 镍铬薄膜的主要特点(105)

答：电阻温度系数小、稳定性高、噪声电平小、可制作的阻值范围宽，使用的温度 范围宽而高

5 、 镍铬薄膜的主要制作方法(105)

答：采用电阻式真空蒸发法，将镍鉻合金丝、薄板条或粉挂在或涂敷在蒸发器上在真空度高于6×10-3pa,用电加热至1500度左右进行蒸发。 6 、在NiCr薄膜中掺入氧可以改善的是(110)

答：不仅可以提高NiCr薄膜的电阻值，而且可以降低电阻温度系数和提高稳定性 7、 热处理对 TaSi薄膜的影响(121)

答：热处理对 TaSi薄膜的电阻率有较大的影响，随着热处理温度升高，薄膜的电阻率减小，逐渐趋于平坦。当热处理温度高于1000度时。电阻率为50左右。电阻率减小的原因是Ta和Si形成互化的硅化旦，最后形成TaSi2结晶。热处理温度低于400度时，薄膜未出现结晶相，这时电阻率的减小主要由缺陷的减小所致。在热处理温度高于500度已上时，出现结晶，电阻率减小。

8、 厚膜电阻浆料的组成(122)

答：厚膜电阻浆料由导电相（又称功能相）、粘结相、有机载体和改性剂组成。 9、 在钌系厚膜电阻浆料中常用玻璃做为粘接剂,其主要作用是?(124)

答：主要起分散、粘结、固定导电相，并使电阻体牢牢地粘附在绝缘基体上，同时还起着调节电阻和电阻温度系数、增大机械强度、增强散热能力的作用。 10、 影响钌系厚膜电阻性能的因素(128~131)

答： 1、导电粉末的粒径的影响 2、掺杂对电性能的影响 3、加入补偿杂质改善电阻温度系数 4、烧结对钌系厚膜电阻性能的影响。 11、 钯银合金的电阻产生机理(134)

答：电阻的产生是由于杂质引入而导致晶格畸变，引起电子散射，使阻值增加；另一方面由于温度的增加而引起电子热运动速度加剧，使单位时间碰撞次数增多，电子的平均自由行程长度缩短，从而引起电阻增加。

12、 多层化电极的共有几层，其名称是什么？(80)

答：四层：1、欧姆接触层 2、粘附层 3、过渡层 4、导电层 13、 铜互连的优缺点是什么（80）？

答：优点：电阻率较Al低40%，在保持同样的RC时间延迟下，可以减少金属布线的层数，而且芯片面积可缩小20%--30%，其性能和可靠性均获得提高。缺点：1、Cu原子在Si和SiO2中扩散快将引入深能级受主引起Vt漂移和结漏电，需要引入适当的阻挡层2、由于Cu不能产生易挥发的物质，所以用一般的等离子腐蚀不容易制备图形3、在空气中容易氧化，而且不能形成自保护层来阻止进一步氧化和腐蚀。

14、 按聚合物的结构和和导电机理划分时，高分子导电聚合物的分类（83）？

答： 1、载流子为自由电子的电子导电聚合物 2、载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物3、以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物 15、 有机化合物中电子存在的四种形式为（84）？

答：1、内层电子 2、ζ电子3、 π电子 4、π电子是两个成键原子中P电子相互重叠后产生的

16、 电子导电聚合物的主要应用领域是什么（87）？

答:有机可充电电池电极材料、光电显示材料、信息记忆材料、屏蔽和抗静电材料，以及分子电子器件等

10、多层化电极的共有四层，其名称是：欧姆接触层；粘附层；过度层；和导电层。

11、铜互连的优点：电阻率低、可以相对的减少金属布线的层数、其性能和可靠性有所有所提高。

铜互连的缺点：铜原子在硅和氧化硅中扩散快，引起电压漂移和节漏电，需要引入阻挡层；再空气中容易氧化，不能形成保护层来阻止进一步氧化和腐蚀。

12、按聚合物的结构和和导电机理划分时，高分子导电聚合物可分为：载流子为自由电子的电子导电聚合物；载流子为能在聚合物分子之间迁移的正负离子的离子导电聚合物；以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物（导电能力是由于在可逆氧化还原反应中电子在分子之间的转移产生的）。

13、 有机化合物中电子存在的四种形式是：

a 内层电子。该电子仅靠原子核，它受到原子核的吸引较强，一般不参与化学反应，在正常电场作用下没有迁移能力。

b ζ电子。在分子中ζ电子是成键电子，一般处在两个成键原子中间。键能较高，离域性很小，被称为定域电子。

c π电子。这种电子与搀杂原子（O、N、S、P等）结合在一起，在化学反应中具有重要意义，当孤立存在时没有离域性。

d π电子是两个成键原子中P电子相互重叠后产生的。当π电子孤立存在时，这种电子具有有限离域性，电子可以在两个原子核周围运行。在电场的作用下π电子可以在局部做定向移动。

14. 电子导电聚合物的主要应用领域是：

答：有机可充电电池电极材料、光电显示材料、信息记忆材料、屏蔽和抗静电材料，以及分子电子器件等

15.导体具有可焊性指的是用什么焊料？ 答：主要指用锡基合金做的焊料

16. 分析电子材料表面形貌的方式是？42 答：低能级电子衍射（LEED），采用30~~~500eV低能电子，这些能量的电子的穿透能力很小，一般进不了表面区的几层原子，所以能提供表面的信息。低能级的德布罗意波长约为0.3~~0.5nm,与材料的晶格常数相当，所以能产生布拉格反射。还有 反射高能电子衍射（RHEED）中能电子衍射（MEED）;还有透射电子显微镜和扫描电子显微镜 ；近代方法还有扫描探针技术。

17分析晶体结构的的方法是？

X射线衍射方法：1、单晶体衍射法—老厄法 2、粉末法

18. 发射光谱和原子吸收是用来分析什么信息的？42 能量和能量分布

19. 为什么制备吕膜时不能够使用 钨，钼等金属做舟来蒸发铝？

答：由于铝和钼、钨等金属容易形成金属间化合物，该合金的熔点较低因此容易污染铝膜 20. 铝膜的优缺点比较。

答：优点：导电性好，成膜工艺简单，无需用别的金属“打底”，可焊性好成本低 缺点：抗电迁移能力弱；容易和合金形成脆性的金属间化合物，造成焊点脱开；铝膜表面的氧化层给锡焊带来困难。

21.多层膜最少为几层？

答：最少为2层。粘附层和导电层为了防止粘附层的元素向导电层扩善可加阻挡层，为了保护导电层可加保护层。

第三章 电阻材料

1、 请回答方电阻的定义（90）

答：膜电阻 Rs=ρ/d 式中d为薄膜的厚度，单位为cm，膜电阻Rs，是指长宽相等的一块薄膜的电阻，即一方的电阻，又称方阻。 2、 厚膜电阻材料的组成是什么（122）？ 答：厚膜电阻浆料由导电相（又称功能相）、粘结相、有机载体和改性剂组成

3 、合成型电阻材料的可能导电机理（94）

答：起导电作用的主要是链状回路和间断回路（详解在课本）

4、贱金属和贵金属电阻合金线的优缺点比较（98）

答：贱金属：优点、电阻稳定性好，电阻温度系数小，具有中等的电阻率和良好的电器性能；缺点、使用温度范围窄，只宜做室温范围内的中、低阻值的精密线绕电阻器

贵金属：优点、化学性能稳定、热稳定性和良好的电性能 缺点、价格昂贵 5、 厚膜电阻浆料中需要用的有机载体的组成和溶剂的作用是什么？（123）

答：有机载体的组成由溶剂、增稠剂、流动性控制剂和表面活性剂组成。溶剂的作用：是比较粘稠的有机液体，能够提供极性基团，其特点是能够溶解纤维之类的增稠剂。 6. 对钌系厚膜电阻粘合剂的要求是什么？（125）

答：1、烧结温度适当，在最低烧结温度下，要使导电相能很好地粘合，并很好地粘附在绝缘基板上2、玻璃粘结剂不能腐蚀和严重影响导电相得性能 3、烧结后粘附性好，机械性能高 4、与导电相和基体的热膨胀系数尽可能接近。 1方电阻的定义是：Rs??d，其中?为薄膜的电阻率，d为薄膜的厚度。他指的是一块长方

相等薄膜，厚度为d是电阻。即方阻。

2 厚膜电阻材料的组成是：导电相；粘接相和有机载体。 3

4.贱金属和贵金属电阻合金线的优缺点比较（98）

贱金属 优点：电阻稳定性好，电阻温度系数小和良好电器性能；缺点：使用温度范围窄。 贵金属 优点：具有良好化学稳定性，热稳定性好和良好电性能；缺点：价钱昂贵。 6. 对钌系厚膜电阻粘合剂的要求是什么？（125）

答： 烧结温度适当；玻璃粘结剂不能腐蚀和严重影响导电相的性能；烧结后粘附性好，机械强度高；与导电相的和基体热膨胀系数尽可能接近。

2004.12.5. 电子材料导论的复习题(超导材料)

1 简单回答高温超导体的结构特征.174

答： 1.、它们都具有层状钙钛矿结构，因而也保持了层状钙钛矿结构的基本特点它们的点阵常数a和b都接近0.38nm，这一数值是由Cu-O键长决定的，平面方向Cu-O键长为1.9A显示了高度公价性；但点阵常数c随层状结构中层数的改变而改变2、分别由CuO八面体 CuO5正四方锥、CuO4平面四边形组成的铜氧平面氧化物超导体中所共有，即存在二维的Cu-O面，是主要的结构特性，决定了氧化物超导体在结构上和物理特性上的二维特点；3、这些铜氧面叫做电荷库层，被一层电荷源层所隔离，通过化学掺杂，改隔离层能控制Cu-O超导面的荷电量 4、在费米能级Ef附近的电子能带是Cu3d和O2p态等同作用的结果5、在掺杂过程中原来所处的反铁磁绝缘态失去它的本征磁矩变成金属态，继而出现超导电性，6、所有铜氧配位多面体的相互连结方式只能采取共顶点的形式，而不能共棱或共面7、所有已知的氧化物超导体的对称性仅限于四方或正交晶系，至今尚未发现存在于低级晶系中的氧化物超导体8、氧的含量和分布对氧化物超导体的结构和超导电性都具有重要的影响。 2. 在高温超导体中是否有空穴,他们是在Cu还是在 O上? 161 答:有，是在Cu上面（173页）

3. 简述铜酸盐超导体中的缺陷对高温超导体Tc的可能影响?171

答：

电子材料导论 复习资料 （第六章）2004.12.13 1何谓电介质材料？216 答：电介质材料主要是指在较弱电场下具有极化能力并能在其中长期存在电场的一种材料。

6

2.对电介质材料的四个主要方面的要求是什么？

答：1、为达到高比容量的目的，应采用介电常数ε值尽可能高的材料2、为了保证电容器具有纯容抗，即避免因极化过程造成能量损耗，导致产生热量，要求具有尽可能低的损耗角正切tanδ值，特别要求在高工作频率或脉冲条件时tanδ值低3、电容器电介质还应具有高的绝缘电阻值，并保证电阻值在不同频率与温度条件下尽可能稳定，避免因为杂质的分解和材料的老化引起绝缘电阻值下降4、要求电介质具有高的击穿电场强度 3.何谓半导体介电陶瓷？227

答：

4.什么是铁电材料？229

答：所谓铁电材料，是指材料的晶体结构在不加外电场时就具有自发极化现象，其自发极化的方向能够被外加电场反转或重新定向。铁电材料的这种特性被称为“铁电现象”或“铁电效应”。

5.简述铁电材料电畴成因和电滞回线。231

答：铁电体的高ε值是自发式极化所导致的，在BaTiO3晶体顶角相连的三维[Ti—O6]八面体族中，由于八面体内离子的位移形成了电偶极子，通过其间的彼此传递、耦合乃至相互制约，最终形成了自极化方向一致的若干小区域，称为电畴；当电场强度从-Es(饱和电场强度)变化至+ Es时，P（晶体的极化强度）值由DHB曲线变化至C点，从而形成一个回线，被称为电滞回线。

6.简述压电材料及压电效应。234

答：压电效应：某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电状态，这张现象称为压电效应。压电材料：具有压电效应的材料称为压电材料，主要有两种：一种是压电晶体，如石英等；一种是压电陶瓷，如钛酸钡等 7.简述热释电材料及热释电效应。240

答：对于具有自发式极化的晶体，当晶体受热或冷却后，由于温度的变化而导致自发式强度变化，从而在晶体某一方向产生表面极化电荷的现象称为热释电效应：△Ps=P△T 式中△Ps为自发式极化强度变化量；△T为温度变化，P为热释电系数。

8.简单综述钛酸钡材料的物理性质。232

答：钛酸钡是一种一元系统压电陶瓷材料，结构因存在自发式极化，为无对称中心的晶体结构 ，在应力作用下，质点间可产生不对称位移因而呈现新的电矩而使表面显示电性，从而具有压电效应；具有很高的介电常数和较大的压电系数，不足之处是居里温度低、温度稳定性和机械强度不如石英晶体。

1、为什么制备铝膜时不能使用钨、钼等金属做舟进行蒸发？

答：由于铝和钼、钨等金属容易形成金属间化合物，该合金的熔点较低因此容易污染铝膜 2 、铝膜的缺点是什么？

答：抗电迁移能力弱；容易和合金形成脆性的金属间化合物，造成焊点脱开；铝膜表面的氧化层给锡焊带来困难。

3.、薄膜的导电材料的电阻率高于块材的可能原因

答：由于薄膜表面散射的原因，膜材料的电阻率必然大于块材料。 4、 多层膜一般分为2层，各层的作用是什么？

答:多层膜一般分为底层和顶层，底层为粘附层，主要起粘附作用，使顶层材料能够牢固的附着在基片上；顶层材料起焊接和导电作用。

5.、多层化电极的组成分为多少种，主要作用是什么？80

答：多层化电极分为4层：1、欧姆接触层：直接与硅芯片接触，要求与N或P型硅都能形成良好的欧姆接触，不与硅、上层金属形成高阻化合物；粘附层：把欧姆接触层与SiO2、上层金属粘合起来，以便在SiO2形成牢固的引线键合点和集成电路的内引线互联；过度层：一方面用来阻挡上层的金属透过粘附层与硅合金形成化合物，另一方面要阻挡导电层与下层金属产生高阻化合物，且要求它与上下层接触电阻小，针孔少；和导电层：导电层是金属，位于多层金属的最上层，直接与内引线键合。

6、 NiCr—Au多层膜中NiCr膜和Au膜的作用是什么？ .答：NiCr—Au膜起粘附作用，Au膜起到点和焊接作用

答案：

1 由于铝和钼、钨等金属容易形成金属间化合物，该合金的熔点较低因此容易污染铝膜

2. 抗电迁移能力弱；容易和合金形成脆性的金属间化合物，造成焊点脱开；铝膜表面的氧化层给锡焊带来困难。

3. 由于薄膜表面散射的原因，膜材料的电阻率必然大于块材料。

4. 多层膜一般分为底层和顶层，底层为粘附层，主要起粘附作用，使顶层材料能够牢固的附着在基片上；顶层材料起焊接和导电作用。

5. 多层化电极分为4层：欧姆接触层；粘附层；过度层和导电层 6. NiCr—Au膜起粘附作用，Au膜起到点和焊接作用。

5.、多层化电极的组成分为多少种，主要作用是什么？80

答：多层化电极分为4层：1、欧姆接触层：直接与硅芯片接触，要求与N或P型硅都能形成良好的欧姆接触，不与硅、上层金属形成高阻化合物；粘附层：把欧姆接触层与SiO2、上层金属粘合起来，以便在SiO2形成牢固的引线键合点和集成电路的内引线互联；过度层：一方面用来阻挡上层的金属透过粘附层与硅合金形成化合物，另一方面要阻挡导电层与下层金属产生高阻化合物，且要求它与上下层接触电阻小，针孔少；和导电层：导电层是金属，位于多层金属的最上层，直接与内引线键合。

6、 NiCr—Au多层膜中NiCr膜和Au膜的作用是什么？ .答：NiCr—Au膜起粘附作用，Au膜起到点和焊接作用

答案：

1 由于铝和钼、钨等金属容易形成金属间化合物，该合金的熔点较低因此容易污染铝膜

2. 抗电迁移能力弱；容易和合金形成脆性的金属间化合物，造成焊点脱开；铝膜表面的氧化层给锡焊带来困难。

3. 由于薄膜表面散射的原因，膜材料的电阻率必然大于块材料。

4. 多层膜一般分为底层和顶层，底层为粘附层，主要起粘附作用，使顶层材料能够牢固的附着在基片上；顶层材料起焊接和导电作用。

5. 多层化电极分为4层：欧姆接触层；粘附层；过度层和导电层 6. NiCr—Au膜起粘附作用，Au膜起到点和焊接作用。

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