電子材料的特性
發(fā)布時(shí)間:2011/8/24 9:26:28 訪問次數(shù):2050
1.奇特的功能 S1D13506F200A200
電子材料具有許多奇特的功能,人們一旦運(yùn)用高科技手段揭開它神秘的面紗,展現(xiàn)在人們面前的是一個(gè)變化萬千、豐富多彩的世界。以下實(shí)例,可窺豹一斑。
(1)五彩繽紛的LED用化合物半導(dǎo)體材料砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)制作的發(fā)光二極管(LED)可分別發(fā)出紅、黃和藍(lán)光;
(2)威力無比的激光用釔鋁石榴石(YAG)晶體制成的激光器所發(fā)出的激光,可熔化全屬、穿透金屬板,用于打孔、切割、焊接、劃線和雕刻;
(3)探測(cè)生命的傳感器用新型熱釋電材料制作的傳感器配上適當(dāng)光學(xué)系統(tǒng),能探測(cè)到lOOm處的人體,可用于災(zāi)害救援以及入侵報(bào)警等;
(4)磁性材料新發(fā)現(xiàn)如果把某些磁性材料置于電磁場(chǎng)的作用下,將產(chǎn)生諸如磁光、磁熱、磁吸收、磁彈性、磁致伸縮等多種物理效應(yīng)和具有電、聲、溫度、位移、振動(dòng)等多種能量和信息轉(zhuǎn)換的奇異功能;
(5)電子陶瓷譜新章 陶瓷是人類社會(huì)文明進(jìn)步的產(chǎn)物和特征之一,具有電磁、電聲、電光、電熱、電彈耦合效應(yīng)的電子陶瓷登上人類文明舞臺(tái),意味著陶瓷材料已進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代;
(6)神奇的納米材料當(dāng)物質(zhì)被分割到它的極限尺寸——納米(nm),就會(huì)出現(xiàn)一些鮮為人知的奇異現(xiàn)象:每克具有這種尺寸的微粒,它的表面積可高達(dá)幾萬平方米;由于表面積增大,活性就會(huì)增強(qiáng),很容易引起燃燒和爆炸;當(dāng)把五顏六色的金屬分割成納米級(jí)超微細(xì)粉末時(shí),由于吸光能力急劇增加而一律變成黑體,失去了金屬光澤;在堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)陶瓷中加入納米粒子會(huì)出現(xiàn)令人驚奇的超塑現(xiàn)象,延伸率可提高兩倍,使它變得容易加工。
迄今為止,還有許多奇妙的材料性能,還是令人困惑的難解之謎,有待人們深入探索和開創(chuàng)它們的應(yīng)用。
2,多學(xué)科交叉與結(jié)合
電子材料科學(xué)具有物理學(xué)、化學(xué)、冶金學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉與結(jié)合的特點(diǎn),它的重要特征之一是學(xué)科的橫向滲透、縱向加深、合縱連橫、綜合交錯(cuò),它所涉及的學(xué)科和理論主要有:微電子學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、電磁學(xué)、磁光學(xué)、陶瓷學(xué)、材料力學(xué)、固體物理學(xué)以及晶體結(jié)構(gòu)理論、量子理論、能帶理論、超晶格理論等。
科研人員依據(jù)這些學(xué)科、理論開展對(duì)電子材料的研制、對(duì)其物理和化學(xué)性能表征以及對(duì)其產(chǎn)生的某些奇異現(xiàn)象作出科學(xué)的解釋。例如:半導(dǎo)體晶體、激光晶體和紅外晶體等晶體生長(zhǎng)要涉及晶體生長(zhǎng)熱力學(xué)和晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué);晶體的穩(wěn)定性、完整性、對(duì)稱性、解理性和各向異性要涉及晶體結(jié)構(gòu)理論;材料的應(yīng)力、應(yīng)變、疲勞、斷裂等性能涉及材料力學(xué);磁性材料的磁各向異性、磁疇結(jié)構(gòu)、強(qiáng)磁性、反鐵磁性、磁化強(qiáng)度、磁致伸縮等性能要涉及磁學(xué)和電磁學(xué);光纖材料的折射、反射、散射、色散等性能要涉及光學(xué)。
3.品相提高與多樣化
由于電子信息技術(shù)快速發(fā)展,對(duì)電子產(chǎn)品的微小型化、多功能化和智能化要求越來越高,產(chǎn)品的更新?lián)Q代加快,因而對(duì)七游電子材料的要求也越來越高,具體體現(xiàn)在對(duì)材料品相要求的提高和材料多樣化兩個(gè)方面。
1)品相提高
用于制造電子材料的原材料和輔助材料主要有金屬、化合物、石英玻璃及有機(jī)高分子和聚合物,要求它們要達(dá)到“高純、高細(xì)、高效”。所謂“高純”,即雜質(zhì)的含量要盡可能低,諸如高純?cè)噭⒏呒儦怏w、高純水、高純金屬及高純?cè)氐取S糜谥苽銰aAs晶體的原料Ga和As、制備InP晶體所用的原材料k和P,均需要達(dá)到6N以上的純度。胼謂“高細(xì),,,即制備某些材料時(shí),要求使用超微細(xì)粉末、超微粒子等,例如,在制作Fe-Co(鐵一鈷)微粉永磁時(shí),所使用的Fe-Co微粉粒度要達(dá)到納米級(jí)。所謂“高效”,即在制作材料時(shí)要優(yōu)先選擇能有效提高材料性能的原材料,例如,在制備GaAs單晶時(shí)選用熱解氮化硼(P—BN)坩堝來代替石英(SiO2)坩堝,因?yàn)榍罢卟坏兌雀,能避免Si對(duì)GaAs熔體的污染,而且耐高溫,使其不易軟化;在鎳鋅(NiZn)鐵氧體生產(chǎn)過程中,選用高溫時(shí)最穩(wěn)定的氧化物一一氧化鎳(Ni0),故可在空氣或氧氣中燒結(jié),簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。
2)電子材料多樣化
電子材料多樣化主要指由于世界發(fā)展的不平衡,電子產(chǎn)品及其制造技術(shù)呈現(xiàn)一種多元化需求,一方面更新?lián)Q代速度加快,從而要求電子材料不斷更新?lián)Q代,特別是一些根據(jù)產(chǎn)品特殊要求“量身訂制”的材料,其更新速度更快;另一方面許多傳統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品仍然有一定市場(chǎng)和需求。因而對(duì)于電子材料要求滿足不同技術(shù)產(chǎn)品、不同制造工藝、不同需求層次的需要,即滿足多樣化要求。例如,在電子制造領(lǐng)域,有鉛工藝和無鉛工藝、插裝技術(shù)和表貼技術(shù),SMT與3D封裝等工藝技術(shù)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期將共存,因此相應(yīng)電子材料也要適應(yīng)這種多代技術(shù)觸合共存的需求。
1.奇特的功能 S1D13506F200A200
電子材料具有許多奇特的功能,人們一旦運(yùn)用高科技手段揭開它神秘的面紗,展現(xiàn)在人們面前的是一個(gè)變化萬千、豐富多彩的世界。以下實(shí)例,可窺豹一斑。
(1)五彩繽紛的LED用化合物半導(dǎo)體材料砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)制作的發(fā)光二極管(LED)可分別發(fā)出紅、黃和藍(lán)光;
(2)威力無比的激光用釔鋁石榴石(YAG)晶體制成的激光器所發(fā)出的激光,可熔化全屬、穿透金屬板,用于打孔、切割、焊接、劃線和雕刻;
(3)探測(cè)生命的傳感器用新型熱釋電材料制作的傳感器配上適當(dāng)光學(xué)系統(tǒng),能探測(cè)到lOOm處的人體,可用于災(zāi)害救援以及入侵報(bào)警等;
(4)磁性材料新發(fā)現(xiàn)如果把某些磁性材料置于電磁場(chǎng)的作用下,將產(chǎn)生諸如磁光、磁熱、磁吸收、磁彈性、磁致伸縮等多種物理效應(yīng)和具有電、聲、溫度、位移、振動(dòng)等多種能量和信息轉(zhuǎn)換的奇異功能;
(5)電子陶瓷譜新章 陶瓷是人類社會(huì)文明進(jìn)步的產(chǎn)物和特征之一,具有電磁、電聲、電光、電熱、電彈耦合效應(yīng)的電子陶瓷登上人類文明舞臺(tái),意味著陶瓷材料已進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代;
(6)神奇的納米材料當(dāng)物質(zhì)被分割到它的極限尺寸——納米(nm),就會(huì)出現(xiàn)一些鮮為人知的奇異現(xiàn)象:每克具有這種尺寸的微粒,它的表面積可高達(dá)幾萬平方米;由于表面積增大,活性就會(huì)增強(qiáng),很容易引起燃燒和爆炸;當(dāng)把五顏六色的金屬分割成納米級(jí)超微細(xì)粉末時(shí),由于吸光能力急劇增加而一律變成黑體,失去了金屬光澤;在堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)陶瓷中加入納米粒子會(huì)出現(xiàn)令人驚奇的超塑現(xiàn)象,延伸率可提高兩倍,使它變得容易加工。
迄今為止,還有許多奇妙的材料性能,還是令人困惑的難解之謎,有待人們深入探索和開創(chuàng)它們的應(yīng)用。
2,多學(xué)科交叉與結(jié)合
電子材料科學(xué)具有物理學(xué)、化學(xué)、冶金學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉與結(jié)合的特點(diǎn),它的重要特征之一是學(xué)科的橫向滲透、縱向加深、合縱連橫、綜合交錯(cuò),它所涉及的學(xué)科和理論主要有:微電子學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、電磁學(xué)、磁光學(xué)、陶瓷學(xué)、材料力學(xué)、固體物理學(xué)以及晶體結(jié)構(gòu)理論、量子理論、能帶理論、超晶格理論等。
科研人員依據(jù)這些學(xué)科、理論開展對(duì)電子材料的研制、對(duì)其物理和化學(xué)性能表征以及對(duì)其產(chǎn)生的某些奇異現(xiàn)象作出科學(xué)的解釋。例如:半導(dǎo)體晶體、激光晶體和紅外晶體等晶體生長(zhǎng)要涉及晶體生長(zhǎng)熱力學(xué)和晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué);晶體的穩(wěn)定性、完整性、對(duì)稱性、解理性和各向異性要涉及晶體結(jié)構(gòu)理論;材料的應(yīng)力、應(yīng)變、疲勞、斷裂等性能涉及材料力學(xué);磁性材料的磁各向異性、磁疇結(jié)構(gòu)、強(qiáng)磁性、反鐵磁性、磁化強(qiáng)度、磁致伸縮等性能要涉及磁學(xué)和電磁學(xué);光纖材料的折射、反射、散射、色散等性能要涉及光學(xué)。
3.品相提高與多樣化
由于電子信息技術(shù)快速發(fā)展,對(duì)電子產(chǎn)品的微小型化、多功能化和智能化要求越來越高,產(chǎn)品的更新?lián)Q代加快,因而對(duì)七游電子材料的要求也越來越高,具體體現(xiàn)在對(duì)材料品相要求的提高和材料多樣化兩個(gè)方面。
1)品相提高
用于制造電子材料的原材料和輔助材料主要有金屬、化合物、石英玻璃及有機(jī)高分子和聚合物,要求它們要達(dá)到“高純、高細(xì)、高效”。所謂“高純”,即雜質(zhì)的含量要盡可能低,諸如高純?cè)噭、高純氣體、高純水、高純金屬及高純?cè)氐取S糜谥苽銰aAs晶體的原料Ga和As、制備InP晶體所用的原材料k和P,均需要達(dá)到6N以上的純度。胼謂“高細(xì),,,即制備某些材料時(shí),要求使用超微細(xì)粉末、超微粒子等,例如,在制作Fe-Co(鐵一鈷)微粉永磁時(shí),所使用的Fe-Co微粉粒度要達(dá)到納米級(jí)。所謂“高效”,即在制作材料時(shí)要優(yōu)先選擇能有效提高材料性能的原材料,例如,在制備GaAs單晶時(shí)選用熱解氮化硼(P—BN)坩堝來代替石英(SiO2)坩堝,因?yàn)榍罢卟坏兌雀,能避免Si對(duì)GaAs熔體的污染,而且耐高溫,使其不易軟化;在鎳鋅(NiZn)鐵氧體生產(chǎn)過程中,選用高溫時(shí)最穩(wěn)定的氧化物一一氧化鎳(Ni0),故可在空氣或氧氣中燒結(jié),簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。
2)電子材料多樣化
電子材料多樣化主要指由于世界發(fā)展的不平衡,電子產(chǎn)品及其制造技術(shù)呈現(xiàn)一種多元化需求,一方面更新?lián)Q代速度加快,從而要求電子材料不斷更新?lián)Q代,特別是一些根據(jù)產(chǎn)品特殊要求“量身訂制”的材料,其更新速度更快;另一方面許多傳統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品仍然有一定市場(chǎng)和需求。因而對(duì)于電子材料要求滿足不同技術(shù)產(chǎn)品、不同制造工藝、不同需求層次的需要,即滿足多樣化要求。例如,在電子制造領(lǐng)域,有鉛工藝和無鉛工藝、插裝技術(shù)和表貼技術(shù),SMT與3D封裝等工藝技術(shù)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期將共存,因此相應(yīng)電子材料也要適應(yīng)這種多代技術(shù)觸合共存的需求。
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