电子材料的特性
发布时间:2011/8/24 9:26:28 访问次数:2072
1.奇特的功能 S1D13506F200A200
电子材料具有许多奇特的功能,人们一旦运用高科技手段揭开它神秘的面纱,展现在人们面前的是一个变化万千、丰富多彩的世界。以下实例,可窥豹一斑。
(1)五彩缤纷的LED用化合物半导体材料砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)制作的发光二极管(LED)可分别发出红、黄和蓝光;
(2)威力无比的激光用钇铝石榴石(YAG)晶体制成的激光器所发出的激光,可熔化全属、穿透金属板,用于打孔、切割、焊接、划线和雕刻;
(3)探测生命的传感器用新型热释电材料制作的传感器配上适当光学系统,能探测到lOOm处的人体,可用于灾害救援以及入侵报警等;
(4)磁性材料新发现如果把某些磁性材料置于电磁场的作用下,将产生诸如磁光、磁热、磁吸收、磁弹性、磁致伸缩等多种物理效应和具有电、声、温度、位移、振动等多种能量和信息转换的奇异功能;
(5)电子陶瓷谱新章 陶瓷是人类社会文明进步的产物和特征之一,具有电磁、电声、电光、电热、电弹耦合效应的电子陶瓷登上人类文明舞台,意味着陶瓷材料已进入一个新的时代;
(6)神奇的纳米材料当物质被分割到它的极限尺寸——纳米(nm),就会出现一些鲜为人知的奇异现象:每克具有这种尺寸的微粒,它的表面积可高达几万平方米;由于表面积增大,活性就会增强,很容易引起燃烧和爆炸;当把五颜六色的金属分割成纳米级超微细粉末时,由于吸光能力急剧增加而一律变成黑体,失去了金属光泽;在坚硬的结构陶瓷中加入纳米粒子会出现令人惊奇的超塑现象,延伸率可提高两倍,使它变得容易加工。
迄今为止,还有许多奇妙的材料性能,还是令人困惑的难解之谜,有待人们深入探索和开创它们的应用。
2,多学科交叉与结合
电子材料科学具有物理学、化学、冶金学、机械学、电子学、数学等多学科交叉与结合的特点,它的重要特征之一是学科的横向渗透、纵向加深、合纵连横、综合交错,它所涉及的学科和理论主要有:微电子学、光学、磁学、电磁学、磁光学、陶瓷学、材料力学、固体物理学以及晶体结构理论、量子理论、能带理论、超晶格理论等。
科研人员依据这些学科、理论开展对电子材料的研制、对其物理和化学性能表征以及对其产生的某些奇异现象作出科学的解释。例如:半导体晶体、激光晶体和红外晶体等晶体生长要涉及晶体生长热力学和晶体生长动力学;晶体的稳定性、完整性、对称性、解理性和各向异性要涉及晶体结构理论;材料的应力、应变、疲劳、断裂等性能涉及材料力学;磁性材料的磁各向异性、磁畴结构、强磁性、反铁磁性、磁化强度、磁致伸缩等性能要涉及磁学和电磁学;光纤材料的折射、反射、散射、色散等性能要涉及光学。
3.品相提高与多样化
由于电子信息技术快速发展,对电子产品的微小型化、多功能化和智能化要求越来越高,产品的更新换代加快,因而对七游电子材料的要求也越来越高,具体体现在对材料品相要求的提高和材料多样化两个方面。
1)品相提高
用于制造电子材料的原材料和辅助材料主要有金属、化合物、石英玻璃及有机高分子和聚合物,要求它们要达到“高纯、高细、高效”。所谓“高纯”,即杂质的含量要尽可能低,诸如高纯试剂、高纯气体、高纯水、高纯金属及高纯元素等。用于制备GaAs晶体的原料Ga和As、制备InP晶体所用的原材料k和P,均需要达到6N以上的纯度。胼谓“高细,,,即制备某些材料时,要求使用超微细粉末、超微粒子等,例如,在制作Fe-Co(铁一钴)微粉永磁时,所使用的Fe-Co微粉粒度要达到纳米级。所谓“高效”,即在制作材料时要优先选择能有效提高材料性能的原材料,例如,在制备GaAs单晶时选用热解氮化硼(P—BN)坩埚来代替石英(SiO2)坩埚,因为前者不但纯度高,能避免Si对GaAs熔体的污染,而且耐高温,使其不易软化;在镍锌(NiZn)铁氧体生产过程中,选用高温时最稳定的氧化物一一氧化镍(Ni0),故可在空气或氧气中烧结,简化了生产工艺。
2)电子材料多样化
电子材料多样化主要指由于世界发展的不平衡,电子产品及其制造技术呈现一种多元化需求,一方面更新换代速度加快,从而要求电子材料不断更新换代,特别是一些根据产品特殊要求“量身订制”的材料,其更新速度更快;另一方面许多传统技术和产品仍然有一定市场和需求。因而对于电子材料要求满足不同技术产品、不同制造工艺、不同需求层次的需要,即满足多样化要求。例如,在电子制造领域,有铅工艺和无铅工艺、插装技术和表贴技术,SMT与3D封装等工艺技术在相当长时期将共存,因此相应电子材料也要适应这种多代技术触合共存的需求。
1.奇特的功能 S1D13506F200A200
电子材料具有许多奇特的功能,人们一旦运用高科技手段揭开它神秘的面纱,展现在人们面前的是一个变化万千、丰富多彩的世界。以下实例,可窥豹一斑。
(1)五彩缤纷的LED用化合物半导体材料砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)制作的发光二极管(LED)可分别发出红、黄和蓝光;
(2)威力无比的激光用钇铝石榴石(YAG)晶体制成的激光器所发出的激光,可熔化全属、穿透金属板,用于打孔、切割、焊接、划线和雕刻;
(3)探测生命的传感器用新型热释电材料制作的传感器配上适当光学系统,能探测到lOOm处的人体,可用于灾害救援以及入侵报警等;
(4)磁性材料新发现如果把某些磁性材料置于电磁场的作用下,将产生诸如磁光、磁热、磁吸收、磁弹性、磁致伸缩等多种物理效应和具有电、声、温度、位移、振动等多种能量和信息转换的奇异功能;
(5)电子陶瓷谱新章 陶瓷是人类社会文明进步的产物和特征之一,具有电磁、电声、电光、电热、电弹耦合效应的电子陶瓷登上人类文明舞台,意味着陶瓷材料已进入一个新的时代;
(6)神奇的纳米材料当物质被分割到它的极限尺寸——纳米(nm),就会出现一些鲜为人知的奇异现象:每克具有这种尺寸的微粒,它的表面积可高达几万平方米;由于表面积增大,活性就会增强,很容易引起燃烧和爆炸;当把五颜六色的金属分割成纳米级超微细粉末时,由于吸光能力急剧增加而一律变成黑体,失去了金属光泽;在坚硬的结构陶瓷中加入纳米粒子会出现令人惊奇的超塑现象,延伸率可提高两倍,使它变得容易加工。
迄今为止,还有许多奇妙的材料性能,还是令人困惑的难解之谜,有待人们深入探索和开创它们的应用。
2,多学科交叉与结合
电子材料科学具有物理学、化学、冶金学、机械学、电子学、数学等多学科交叉与结合的特点,它的重要特征之一是学科的横向渗透、纵向加深、合纵连横、综合交错,它所涉及的学科和理论主要有:微电子学、光学、磁学、电磁学、磁光学、陶瓷学、材料力学、固体物理学以及晶体结构理论、量子理论、能带理论、超晶格理论等。
科研人员依据这些学科、理论开展对电子材料的研制、对其物理和化学性能表征以及对其产生的某些奇异现象作出科学的解释。例如:半导体晶体、激光晶体和红外晶体等晶体生长要涉及晶体生长热力学和晶体生长动力学;晶体的稳定性、完整性、对称性、解理性和各向异性要涉及晶体结构理论;材料的应力、应变、疲劳、断裂等性能涉及材料力学;磁性材料的磁各向异性、磁畴结构、强磁性、反铁磁性、磁化强度、磁致伸缩等性能要涉及磁学和电磁学;光纤材料的折射、反射、散射、色散等性能要涉及光学。
3.品相提高与多样化
由于电子信息技术快速发展,对电子产品的微小型化、多功能化和智能化要求越来越高,产品的更新换代加快,因而对七游电子材料的要求也越来越高,具体体现在对材料品相要求的提高和材料多样化两个方面。
1)品相提高
用于制造电子材料的原材料和辅助材料主要有金属、化合物、石英玻璃及有机高分子和聚合物,要求它们要达到“高纯、高细、高效”。所谓“高纯”,即杂质的含量要尽可能低,诸如高纯试剂、高纯气体、高纯水、高纯金属及高纯元素等。用于制备GaAs晶体的原料Ga和As、制备InP晶体所用的原材料k和P,均需要达到6N以上的纯度。胼谓“高细,,,即制备某些材料时,要求使用超微细粉末、超微粒子等,例如,在制作Fe-Co(铁一钴)微粉永磁时,所使用的Fe-Co微粉粒度要达到纳米级。所谓“高效”,即在制作材料时要优先选择能有效提高材料性能的原材料,例如,在制备GaAs单晶时选用热解氮化硼(P—BN)坩埚来代替石英(SiO2)坩埚,因为前者不但纯度高,能避免Si对GaAs熔体的污染,而且耐高温,使其不易软化;在镍锌(NiZn)铁氧体生产过程中,选用高温时最稳定的氧化物一一氧化镍(Ni0),故可在空气或氧气中烧结,简化了生产工艺。
2)电子材料多样化
电子材料多样化主要指由于世界发展的不平衡,电子产品及其制造技术呈现一种多元化需求,一方面更新换代速度加快,从而要求电子材料不断更新换代,特别是一些根据产品特殊要求“量身订制”的材料,其更新速度更快;另一方面许多传统技术和产品仍然有一定市场和需求。因而对于电子材料要求满足不同技术产品、不同制造工艺、不同需求层次的需要,即满足多样化要求。例如,在电子制造领域,有铅工艺和无铅工艺、插装技术和表贴技术,SMT与3D封装等工艺技术在相当长时期将共存,因此相应电子材料也要适应这种多代技术触合共存的需求。
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