1.1 电子材料概论1 电子器件与工艺课件.pptVIP

电子材料与器件工艺（Electronic Materials and Devices Technology） 合肥工业大学材料科学与工程学院 (School of Materials Science and Engineering, Hefei University of Technology) 许育东 (Ph.D., Associate Professor) 内容概要（Contents Description） 电子材料概述以及课程要求 电子材料的晶体结构(crystal structure) 半导体材料(semiconducting mater.)（微电子材料(microelectronic materials)的发展、性质以及第三代半导体材料的性能及制造技术） 半导体材料（多晶，单晶，薄膜）(p-Si,s-Si,a-Si,thin films)制备技术 压电材料、铁电材料(piezeoelectrics,ferroelectrics)（概念、性能、制造和应用技术） 微电子器件（pn junction, FET）及集成电路（IC）的制造 硅平面工艺制造p-n结二极管 讨论1 材料科学、信息材料、电子材料、微电子材料、光电子材料之间的关系 信息材料是最活跃的新材料领域，微电子材料在未来10－15年仍是最基本的信息材料，集成电路和半导体材料仍将以Si为主体，化合物半导体材料(GaAs,GaP1-xAsx等)以及新一代高温半导体（GaN,SiC）共同发展。光电子材料将成为发展最快和最有前途的信息材料，主要集中在激光材料(如红宝石激光晶体：Nd3+:Y3Al5O12)、高亮度LED材料、红外探测器材料(PbS,PbSe,InSe)、液晶显示材料(联苯类，乙炔类)、光纤材料（如石英系）等领域。 讨论2 电子材料以及信息功能材料对经济和社会的贡献 1.1.2 电子材料的分类（Categories） 按用途分：结构电子材料和功能电子材料 结构电子材料是指能承受一定压力和重力，并能保持尺寸和大部分力学性质（强度、硬度及韧性等）稳定的一类材料； 功能电子材料是指除强度性能外，还有特殊性能，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； 按组成（化学作用）分：无机电子材料和有机电子材料 无机电子材料以可分为金属材料(以金属键结合）和非金属材料（以离子键和共价键结合）； 有机电子材料主要是指高分子材料（以共价键和分子键结合）； 按材料的物理性质和应用领域分: 按材料的物理性质分：导电材料、超导材料、半导体材料、绝缘材料、压电铁电材料、磁性材料、光电材料和敏感材料等。 按应用领域分：微电子材料、电器材料、电容器材料、磁性材料光电子材料、压电材料、电声材料等； 传统电子材料与先进电子材料 神州飞船、嫦娥卫星上电子材料与器件应用举例 电子元器件温度可靠性（太阳照射面，其月面温度高达120C°，而它的背阴面温度却是-180C°，因此要选用诸如高温半导体等特殊材料 ） 太阳能电池板（太阳能电池材料（如单晶Si，非晶Si等）、形状记忆合金材料（Ti-Ni和Ti-Ni-X（X指Cu，Fe等）合金 ）） 飞船复合材料：神州飞船外层的复合材料非常好，它在返回途中与大气摩擦会产生2800度以上的高温，它的外层自己燃烧，自己散发热量，能保证返回舱内人员、仪器设备等的安全。 高亮度、高可靠性光电显示材料 1.2.1 纳米电子材料(Nanoelectronics) 电子信息材料发展趋势 白炽灯、荧光灯与发光二极管 LED光源发光效率高 　 　发光效率比较：白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦、荧光灯50-70流明/瓦 钠灯90-140流明/瓦、大部分的耗电变成热量损耗。 　　 LED光效：可发到50-200流明/瓦，而且发光的单色性好，光谱窄，无需过滤，可直接发出有色可见光。 LED光源耗电量少 　　 LED单管功率0.03-0.06瓦，采用直流驱动，单管驱动电压1.5-3.5伏。电流15-18毫安反映速度快，可在高频操作，用在同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯的万分之一，荧光管的二分之一，日本估计，如采用光效比荧光灯还要高2倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯、每年可节约相当于60亿升原油，同样效果的一支日光灯40多瓦，而采用LED每支的功率只有8瓦。 LED光源使用寿命长 　　 白炽灯、荧光灯、卤钨灯是采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧，热沉积、光衰减等特点，而采用LED灯体积小，重量轻，环氧树脂封装，可承受高强机械冲击和震动，不易破碎，平均寿命达10万小时，LED灯具使用寿命可达5-10年，可以大大孤低灯具的维护费用避免经常换灯