電子信息材料基礎(chǔ)總結(jié)

說明:僅供參考.簡答題(簡潔答復)30×2.5問答題(具體答復)2×8復習范圍[個人總結(jié)非官方]張懷武局部集成電路的進展展望努力方向:降低線寬,增大晶片直徑,提升設(shè)計技術(shù)芯片制造的縱向加工,橫向加工,工藝流程/步驟橫向加工:圖形的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移(又稱為光刻,包括曝光,顯影,刻蝕等)縱向加工:薄膜的制備(制備途徑包括:蒸發(fā),濺射,氧化,CVD摻雜(摻雜方法包括:熱集中,離子注入,中子嬗變等)典型的雙極集成電路工藝襯底制備->一次氧化->隱埋層光刻->隱埋層集中->外延淀積->熱氧化->隔離光刻->隔離再分布及氧化->接觸孔光刻->鋁淀積->反刻鋁->鋁合金->淀積鈍化層->壓焊塊光刻->中測“自旋”自旋效應(yīng)(磁隨機存儲)自旋電子學?基于電子自旋效應(yīng)自旋電子學是利用載流子〔電子與電子空穴〕自旋傳導的電子學。以爭論自旋極化輸運特性及基于這些特性而設(shè)計,開發(fā)電子器件為主要內(nèi)容的學科.涉及自旋極化,自旋相關(guān)散射和隧穿,自旋積存和弛豫,電荷自旋-軌道-晶格間相互作用等強關(guān)聯(lián)和量子干預(yù)效應(yīng).計算機硬盤—自旋閥效應(yīng)/MRAM/自旋晶體管—自旋輸運效應(yīng)微波鐵氧體器件的類型/種類類型:小型化微波鐵氧體器件(環(huán)行器,隔離器,移相器,開關(guān)),薄膜化微波鐵氧體器件,LTCC微波鐵氧體器件的種類:環(huán)形器,隔離器,移相器,開關(guān)等.5.LTCC

膜器件輸速率更大;可內(nèi)埋置與基板中;器件功能更為簡單、先進.復合雙性材料的優(yōu)點復合雙性材料具有較高的介電常數(shù)和磁導率,同時具有電容和電感兩種屬性,在既需要電容又需要電感的LC濾波器設(shè)計中應(yīng)用廣泛,可以大大的減小器件的尺寸.但是該復合雙性材料僅適用于低頻狀況,在高頻下應(yīng)用受到很大的限制.現(xiàn)在急需查找中心頻率較高,帶寬較大的復合雙性材料.集成電子薄膜的概念〔金屬、氧化物、半導體、有機物〕集成生長在一起的一種人工材料.薄膜應(yīng)用T/R配網(wǎng)絡(luò)的相位延遲和調(diào)頻元件.超導薄膜的應(yīng)用:射頻(RF高效輸電和用電系統(tǒng)的超導電線等.BSTYIG薄膜的應(yīng)用:磁光領(lǐng)域(磁光開關(guān),隔離器等),微波器件(環(huán)形器,延遲線,濾波器),靜磁外表濾波器,THz領(lǐng)域.(FRAM),MEMS,微波器件等.功率電阻薄膜及應(yīng)用:阻抗匹配和系統(tǒng)保護的作用(功率負載、衰減器、功分器等)聲表波ZnO:移動與無繩系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊及定位〔GPS〕系統(tǒng)、通訊偵察壓縮接收機、電子偵察用信道化接收機、導航系統(tǒng)等AlN:制備易集成、寬帶、低損耗、承受大功率的小型化濾波器柔性應(yīng)變敏感薄膜:應(yīng)力/應(yīng)變傳感器、加速度傳感器等太陽能薄膜的應(yīng)用:柔性薄膜銅銦鎵硒太陽能電池關(guān)鍵技術(shù),第三代薄膜太陽能電磁,全印制薄膜,型熱電薄膜材料和器件.射頻磁控濺射:電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞,電離出大量的氬離子和電子,電子飛向基片,氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材,濺射出大量的靶材原子,成中性的靶材原子沉積在基片上成薄膜,二次電子在加速飛向基片的過程中受到磁場洛倫茲力的影響,被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi),該區(qū)域內(nèi)等離子體密度高,二次電子在磁場的作用下圍繞靶面做圓周運動,該電子的運動路徑很長,在運動的過程中不斷與氬原子發(fā)生碰撞電離出大量的氬離子轟擊靶材,經(jīng)過屢次碰撞后電子的力量漸漸降低,擺脫磁力線的束縛,遠離靶材,最終沉積在基板上.激光分子束外延:脈沖激光束通過一個光學窗口進入真空系統(tǒng),入射到可旋轉(zhuǎn)的靶材外表.高能量密度脈沖激光將靶材局部氣化而產(chǎn)生激光焰,剝蝕的粒子獲得很高的動能,到達可加熱的襯底外表形成薄膜.過程分為三個階段:(1;(2)激光焰在工作氣體中的傳播;(3)剝蝕的粒子在襯底外表上形核成膜.化學氣相沉積：化學氣相沉積(ChemicalvapordepositionCVD)是反響物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學反響，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體外表，進而制得固體材料的工藝技術(shù)。熱阻/電子束/反響蒸發(fā)：把待鍍膜的基片或工件置于真空室內(nèi)，通過對鍍膜材料加熱使其蒸發(fā)氣化化學溶液沉積蘇樺局部存儲技術(shù)的分類提高磁存儲密度的方法Hc/Br并降低介質(zhì)的厚度。但記錄后的輸出信號正比Br，因此提高介質(zhì)矯頑力是關(guān)鍵。進展階段磁記錄材料先后經(jīng)受了〔3〔e－o－i〕金屬薄膜三個階段磁頭在磁記錄過程中經(jīng)受了幾個階段：體形磁頭－薄膜磁頭－磁阻磁頭－巨磁阻磁頭縱向/橫向磁記錄區(qū)分縱向磁化記錄－磁化方向與記錄介質(zhì)的運動方向平行的記錄方式。如硬盤、軟盤、磁帶等。提高其存儲密度的方式主要是提高矯頑力和承受薄的存儲膜層。垂直磁記錄－磁化方向和記錄介質(zhì)的平面相垂直的記錄方式。它可徹底消退縱向磁記錄方式隨記錄單元縮小所產(chǎn)生的退磁場增大的效應(yīng)，因而更有利于記錄密度的提高。同時對薄膜厚度和矯頑力的要求可更寬松。但其對信號的讀出效率較差，要求磁頭必需距記錄介質(zhì)面很近。磁阻/巨磁阻效應(yīng)的概念GMR—自旋電子應(yīng)用巨磁阻效應(yīng)指的是,磁性材料的電阻率在有外磁場一種量子力學效應(yīng).光存儲與磁存儲比照的優(yōu)缺點磁存儲可以擦寫,容量大,但是簡潔喪失數(shù)據(jù);光存儲數(shù)據(jù)存取速度比較快,通用性好,保存壽命較長,質(zhì)量小,但是容量小,發(fā)熱量大,啟動慢.與磁存儲技術(shù)相比，光盤存儲有以下優(yōu)勢：非接觸式讀/1～2mm盤可以自由更換；信息載噪比高，而且經(jīng)屢次讀寫不降低；信息位的價格低；抗磁干擾。缺點：光盤驅(qū)動器較貴，數(shù)據(jù)傳輸率較低，存儲密度較低。磁光存儲的原理磁光效應(yīng)－偏振光被磁性介質(zhì)反射或透射后，其偏振狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。由反射引起的偏振面旋轉(zhuǎn)稱為克爾效應(yīng)；由透射引起的偏振面旋轉(zhuǎn)稱為法拉第效應(yīng)。磁光存儲的寫入方式(不要求)－利用熱磁效應(yīng)轉(zhuǎn)變微小區(qū)域的磁化矢量取向。磁光存儲薄膜的磁化矢該偏置場低于薄膜的矯頑力，因此偏場不會轉(zhuǎn)變其它記錄位的磁化矢量方向。磁光存儲即有光存儲的大容量及可自由插換的特點，又有磁存儲可擦寫和存取速度快的優(yōu)點。相變存儲的原理和非晶態(tài)的可逆轉(zhuǎn)變。兩種狀態(tài)對光有不同的放射率和透射率。但這種光存儲介質(zhì)屢次讀寫后信噪比會下降。半導體存儲的應(yīng)用例子閃存FLASHDRAMSRAM等動態(tài)隨機存儲器(DRAM),靜態(tài)隨機存儲器(SRAM)FLASH10.PCM/FRAM/MRAM/RRAM鐵電存儲器(FRAMFerroelectricRandomAccessMemory)磁存儲器(MRAMMagnetoresistiveRandomAccessMemory)相變存儲器(PCMPhaseChangeMemory)阻變存儲器(RRAMResistiveRandomAccessMemory)PZTSBTBLT等)的自發(fā)極化和在外界電場的作用下轉(zhuǎn)變極MRAM二值存儲的目的。PCM它主要是利用硫化物(Chalcogenide)和硫化合金等材料的相變特性來實現(xiàn)儲存的。RRAM它主要是利用某些薄膜材料在電鼓勵的作用下會消滅不同電阻狀態(tài)(高、低阻態(tài))的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象來進展數(shù)據(jù)的存儲MRAM/讀寫機制高磁阻變化比值的磁性多層膜構(gòu)造降低存儲位元的尺寸；其三是讀寫的構(gòu)架和方法合理實施。TransistoroneMTJ)架構(gòu)，即一個MOSXPC(Cross-pointcell)構(gòu)架。RRAMMemory電阻狀態(tài)PRAM相變存儲不同的是:PRAMRRAM來說，電阻變化過程中，施加的電場只影響材料的電子構(gòu)造，而晶體構(gòu)造通常不變。磁性材料的分類/軟磁材料的分類抗磁性材料,順磁性材料,反鐵磁材料,鐵磁性材料和亞鐵磁性材料其他分類:軟磁,硬磁,旋磁,矩磁,壓磁.軟磁分為:金屬軟磁(硅鋼片,坡莫合金,磁導率大,Bs大,居里溫度高,電阻率小),非晶/納米晶軟磁(Co基/FeBs不易飽和，磁導率不高，特別適合于差模扼流圈).居里溫度的定義鐵氧體材料從亞鐵磁性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判誀顟B(tài)的臨界溫度,此時磁疇消逝.物理本質(zhì):當溫度上升到居里點時,熱騷動能到達足以破壞超交換作用,使離子磁矩處于混亂狀態(tài),Ms=0(飽和磁化強度).起始磁導率等含義起始磁導率：假設(shè)材料從退磁狀態(tài)開頭，受到對稱的交變磁場的反復磁化，當這種溝通磁場趨近于零時所得到磁導率.即

1limBi H0H0BH所得到的磁導率.即

1 有效磁導率：磁芯開氣隙時的磁導率16.提高起始磁導率的途徑

a 0疇壁的可逆位移和磁疇矢量的可逆轉(zhuǎn)動是影響起始磁導率的主要因素.提高起始磁導率的途徑:提高此ii

M2D3;0 s3;[K ]2/31 2 s17.退磁場產(chǎn)生的條件退磁場:〔以軟磁的退磁場狀況爭論〕磁體在外磁場H磁極，使磁體內(nèi)部存在與磁化強度MHd，由于它起減退磁化的作用，故稱為退磁場。Hd的大小與磁體的外形及磁極強度有關(guān)。對于內(nèi)部構(gòu)造均勻的磁體，在磁化飽和的狀況下，dM與H外全都，故H 與H外方向相反。實際作用于材料上的有效磁場為Hde

H －NM外 d產(chǎn)生條件:只有在存在有垂直于磁場重量的外表上，才能產(chǎn)生磁荷及退磁場，因此環(huán)形閉合磁芯不產(chǎn)生退磁場,而開隙的環(huán)形磁芯則有退磁場.磁損耗分類/如何降低磁損耗磁損耗:磁性材料在磁化和反磁化的過程中有一局部能量不行逆的轉(zhuǎn)換為熱 ,所損耗的能量叫磁損耗.BrHc渦流損耗:可通過提高材料電阻率d減小鐵氧體中Fe2＋含量或生成；②在工藝和成安排制上進展掌握，使鐵氧體在應(yīng)用頻率和工作溫度范圍內(nèi)避開損耗最大值。變壓器的功能低功率線性變壓器:升降電流電壓；為電子電路供給阻抗匹配；實現(xiàn)電氣隔離。功率變壓器:同上,功率傳輸./特點低功率線型變壓器工作在弱磁場下,是非線性的.功率變壓器對鐵氧體磁芯的要求

較寬的頻譜范圍內(nèi), 線性,功率變壓器,在功率,工作在點頻上,主要要求Bs大、居里溫度高、損耗低，具有較高磁導率。低頻選用硅鋼片，高頻選用功率鐵氧體材料。對功率鐵氧體材料微觀構(gòu)造的要求。晶粒內(nèi)無雜質(zhì)，無缺陷，有較高的磁導率；晶粒的尺寸較小，而且均勻全都；晶界出聚攏高電阻的雜質(zhì)，晶界較??；氣孔小，而且僅存在于晶界中。傳導干擾的分類分為共模干擾和差模干擾/為何不能抑制差模扼流圈對共模干擾信號呈現(xiàn)高阻抗，從而有效抑制了共模干擾信號的干擾。/缺點(2,3低溫共燒陶瓷〔LowTemperatureCo-firedCeramicLTCC〕LTCC1.使用電導率高的金屬材料4.能EMI集成在一起；5.可以在層數(shù)很高的三維電路基板上，用多種方式鍵連IC和各種有源器件，實現(xiàn)無源/有源集成；6.全都性好，牢靠性高，耐高溫、高濕、沖振，可應(yīng)用于惡劣環(huán)境；7.非連續(xù)式的生產(chǎn)工8.與薄膜多層布線技術(shù)具有件小型化、集成化和模塊化的實現(xiàn)方式。：基板收縮率掌握;共燒兼容性和匹配性;基板散熱問題;基板損耗問題C〔1C，包括片式電感、片式電容、片式電阻和片式磁珠〔2CC〔3C，在一個C〔4C。在的根底上同時內(nèi)含有半導體裸芯片，構(gòu)成一個整體封裝的模塊。/每一步的目的〔1〕混料及球磨 〔2〕流延裁切將流延的膜帶分割成獨立的膜片，同時將膜片打上對位孔，便利印刷及放片對位。打孔 印刷、填孔〔6〕迭片〔7〕烘巴、等靜壓〔8〕切割排膠 利用熱力把在巴塊內(nèi)過多的粘合劑及化工材料揮發(fā)出來，以免影響產(chǎn)品之特性。燒結(jié) 片式元器件放在氧化鋯砵匣內(nèi)，把氧化鋯砵匣迭起放進爐內(nèi)之層板上并留下空間作對流之用.倒角 球磨罐內(nèi)研磨，將片式組件之四角及邊緣磨圓，令電極露出便利封端。封端 〔13〕燒銀 燒銀的目的是把封端后的銀漿固化?！?4〕抽檢 〔15〕電鍍 把已封上銀漿之片式元器件的端頭經(jīng)兩種不同金屬加以處理分選及測試編帶⑴、電路設(shè)計：ADS⑵、構(gòu)造優(yōu)化：HFSSCSTLTCCLTCCLTCC環(huán)保水基生帶流延技術(shù)；〕印刷燒結(jié)技術(shù)開發(fā)更高集成度和更高性能的LTCC模塊－SIP〔systemin package)技術(shù)，能更好發(fā)揮LTCC優(yōu)勢C〔8〕C29.傳感器原理/組成敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和掌握等要求.依據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學傳感器二大類：物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效式,電感式,壓電式,光電式等.包括那些以化學吸附、電化學反響等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。傳感器常用的參數(shù)〔常量〕或變化緩慢的信號時〔如溫度、壓力〕線性度,用相對誤差表示;遲滯,傳感器在正反行程期間輸入,輸出曲線不重合的現(xiàn)象;重復性,傳感器輸入量按同一方向作屢次測量時，輸出特性不全都的程度;靈敏度,在穩(wěn)定條件下輸出微小增量與輸入微小增量的比值;區(qū)分率,用來表示儀表裝置能夠檢測被測量最小變化量的力量;給你某種模型介紹其工作原理(1)磁電感應(yīng)式傳感器,利用電磁感應(yīng)原理,導體和磁場發(fā)生相對運動而在導體兩端輸出感應(yīng)電動勢,將被測量轉(zhuǎn)換成電信號輸出.由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，N匝線圈在磁場中運動切割磁力線或線圈所在E(V)的大小取決于穿過線圈的磁通(Wb的變化率，Ed,依據(jù)磁通量的變化狀況可以將磁電感應(yīng)式傳感器分為恒磁通式和變磁通式.dt圈式和動鐵式兩種.變磁通式磁電感應(yīng)傳感器構(gòu)造與工作原理決于磁通變化的頻率。變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器的構(gòu)造有開磁路和閉磁路兩種。43ZnZfn霍爾效應(yīng)/原理B的磁場中，磁場方向垂直于薄片，當有電流I流過薄片時，在垂直于EH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。工作原理:霍爾電勢與輸入電流I,磁感應(yīng)強度B成正比,且當B得方向轉(zhuǎn)變時,霍爾電勢的方向也隨之改33.壓電效應(yīng)/原理/模型分析某些材料沿某一方向收到外力作用時,會產(chǎn)生變形,同時其內(nèi)部產(chǎn)生打算現(xiàn)象,此時在這種材料的兩個外表產(chǎn)生符號相反的電荷,當去掉外力時,它又重恢復到不帶電狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng);當在某些物質(zhì)的極化方向上施加電場,這些材料在某一方向上產(chǎn)生氣械變形或機械壓力,當外電場去掉,形變或應(yīng)34.壓電材料要求[模壓電材料應(yīng)具備以下幾個主要特性：①轉(zhuǎn)換性能。要求具有較大的壓電常數(shù)。②機械性能。機械強度高、剛度大。③電性能。高電阻率和大介電常數(shù)。④環(huán)境適應(yīng)性。溫度和濕度穩(wěn)定性要好，要求具有較高的居里點，獲得較寬的工作溫度范圍。⑤時間穩(wěn)定性。要求壓電性能不隨時間變化。型分析]補充什么是信息材料信息材料的分類及其功能〔〔對電子信息傳輸?shù)牟牧侠▽Ω鞣N電子信息的處理,加工以及轉(zhuǎn)換,使其發(fā)揮相應(yīng)功能的材料)缺點：材料成分簡潔偏析，性能難以準確掌握信息功能陶瓷的制備工藝流程及每個流程的作用流程：配料——第一次球磨——混磨料烘干——混合料預(yù)壓——預(yù)燒——裂開——二次球磨——造?！尚汀獰Y(jié)——測試(1)一次球磨:一次球磨得目的主要是混合均勻,以利于預(yù)燒時固相反響完全.(2)預(yù)燒:主要目的是為了使各種氧化物初步發(fā)生化學反響，削減燒結(jié)時產(chǎn)品的收縮率.(3)二次球磨:主要作用是將預(yù)燒料碾磨成肯定顆粒尺寸的的粉體,使粉料的粒徑分布較窄,以利于成型.(4)造粒:提高成型效率與產(chǎn)品進并填滿模具內(nèi)的空間，這樣有利于成型樣品的均勻性.(5)成型：提高成型的質(zhì)量，改善產(chǎn)品性能.(6)大小等.(7)測試:包括宏觀性能和微觀性能的檢測。軟化學法優(yōu)缺點缺點:工藝簡單，本錢高，有空氣污染原理:將易于水解的金屬化合物〔無機鹽或金屬醇鹽〕在溶液中與水發(fā)生水解反響,形成均勻的溶膠;〔如凝膠劑灼燒等后續(xù)熱處理,最終得到所需的材料.材料的均勻性好;可以合成微粒子陶瓷.—燒結(jié)信息功能陶瓷改性的方法術(shù)著手，獲得滿足預(yù)定要求的微觀形貌特征和構(gòu)造特征。信息功能陶瓷的種類電介質(zhì)陶瓷:(1)鐵電介質(zhì)陶瓷(II類陶瓷介質(zhì))BaTiO3PbTiO3制造低頻陶瓷電容器的重要介質(zhì)材.(2)半導體電介質(zhì)陶瓷(Ⅲ類瓷介質(zhì)),制備微小型陶瓷電容器(3)高頻介質(zhì)陶瓷(Ⅰ類瓷介電容器)制造高頻陶瓷電容器(4)微波介質(zhì)陶瓷,(5)獨石構(gòu)造用介質(zhì)陶瓷半導體陶瓷〔1〕熱敏電阻陶瓷壓敏陶瓷氣敏陶瓷濕敏陶瓷光敏陶瓷及應(yīng)用，其格外關(guān)注三個特性：其一是靈敏度，其二是區(qū)分率，三是時間特性依據(jù)半導體陶瓷介質(zhì)的特性，可分為阻擋層型、復原再氧化層型和晶界層型三種構(gòu)造形式。導電及超導電陶瓷材料壓電陶瓷材料熱釋電陶瓷材料壓電陶瓷的機理是什么比例的變形或機械應(yīng)力，這一現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。這兩種效應(yīng)統(tǒng)稱壓電效應(yīng)。亞鐵磁性來源于被氧離子所分隔的磁性金屬離子間的超交換作用,它使處于不同晶格位置上的金屬離子磁距反向排列,當相反排列的磁距不相等時，則表現(xiàn)出強磁性.鐵磁性與亞鐵磁性的區(qū)分較大的磁化強度;鐵磁性來源于直接交換作用,在居里溫度以下,加外磁時材料具有較大的磁化強度.線性和非線性關(guān)系一般在外磁場HB與H由可逆疇壁位移和可逆磁疇