电子材料的品种数量和质量，成了衡量该国科学技术、
国民经济水平和军事国防力量的一个主要标志。
1.1.2 电子材料的分类
1.
按用途分：结构电子材料和功能电子材料。
1) 2)
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； 无机电子材料可分为金属材料(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；
1.2 无机电子材料
无机电子材料大部分是由原子或小分子组成的固态材料。
1.2.1 晶体的宏观特征
（1）有规则的外形（自范性）；
（2）晶体的均匀性，来源于晶体中原子排布的周期性规则， 宏观观察中分辨不出微观的不连续性。 （3）解离性；
（4）稳定性，晶体有固定的熔点。
（5）物理性质的各向异性
1、空间点阵、晶胞和晶面的表示
§ 1.4.3 实际表面的特征
表面粗糙程度是用粗糙度系数R来量度的 R Ar / Ag
其中： Ar ——几何表面面积 Ag——包括内表面等在内的实际表面积
§ 1.4.3 实际表面的特征 2、表面的组织
经过切磨、挤压、抛光等加工后材料的表面，在相当宽 的范围内，晶粒的大小、结晶程度、应力畸变和显微组织 等特征，有明显的不均一性。
1.1.4 电子材料与元器件
1、电子材料对元器件和集成电路发展的促进作用 新型先进的电子材料的出现，就可能使电子元器件迅 猛发展，并带来社会的进步。无源元件电阻器的发展 也是如此。每当出现一种新的电阻材料，接着就出现 一种新型的电阻器。
2、功能电子材料和结构电子材料在电子元器件中的作用 电子元器件中的性能主要由其中的功能材料来决定的。 但是，有时结构材料对电子元器件的性能的影响也很 突出。
1.1.1 在国民经济中的地位
电子材料是指与电子工业有关的、在电子学与微电
子学中使用的材料，是制作电子元器件和集成电路的
物质基础。材料、能源和信息技术是当前国际公认的 新科技革命的三大支柱。电子材料处于材料科学与工 程的最前沿。电子材料的优劣直接影响电子产品的质 量，与电子工业的经济效益有密切关系。一个国家的
2、外来因素引起的调整
（1） 吸附 （2） 合金
§ 1.4.3 实际表面的特征
实际表面是指材料经过一般的加工（切割、研磨、抛光、 清洗）后，保持在常温、常压下的表面，当然有时也可能在 低真空或高温之下。
1、表面外形和表面粗糙度
表面的不平整程度（最高点与最 低点间的距离）大于10mm时， 称为形状误差；1~10mm时称为 波纹度；小于1mm则称为表面 粗糙度（surfaceroughness).
1、原子发射光谱
原子发射光谱分析法是根据处于激发态的待测元素原子回 到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。 热激发 基态元素E0
E
特征辐射
激发态Ei
§ 1-5 电子材料常用微观分析方法
§ 1.4.2 清洁表面的原子排布
不存在吸附物也不存在氧化层的固体表面，称为清洁面。 相对于理想表面而言，处于清洁表面的原子组分与位臵往往 发生变化，具体表现为偏析（或分凝）、驰豫、重构等。 因为清洁表面的上方没有原子存在，表面原子会受到下层 原子的拉力。如果表面原子没有足够的附加能量的话，将被
拉到下面去，这部分附加能量称为表面能，也称为表面张力。
§ 1-4 电子材料的表面和界面
物质和物质接触的界面(interface)可分为如下六种情形：
气体 液体(液体表面) 气体 固体(固体表面) 异质界面液体 液体(乳浊液 ) 物质的界面 液体 固体( 相界 ) 固体 固体( 相界 ) 同质界面 固体 固体(晶界 )
由于表面存在的偏析（耗尽）效应，材料表面处的成分 与配方上的会有所偏差。
§ 1.4.3 实际表面的特征 4、工业表面
材料的表面在工业环境下，会受到不同程度的污染，表 面上可能存在各种覆盖物，这种表面称工业表面。
§ 1-5 电子材料常用微观分析方法
电子材料化学成分分析方法：重量分析、容量分析和比色法 是材料化学成分分析的经典方法,目前仍有重要应用。
1、表面原子排列的调整
（2） 重构
表面结构重构：是指表面结构和体结构出现了本质的不 同。重构通常表现为表面超结构的出现，即两维晶胞的基 矢按整数倍扩大。 表面重构现象在硅半导体 中经常出现，这可能和硅 半导体的键合方向性和四 面体配位有关。
1、表面原子排列的调整
（3） 超结构 在一些单晶金属的表面区原子的重新排列时，它与内 部（衬底）原子的排列无直接关系，这种表面结构称超结 构。
电子材料的重点是阐明各类电子材料晶体结构、电磁特性
及影响因素、基本工艺，为研制电子材料奠定理论与实践的
基础.
前
言
电子材料是当前材料科学的一个重要方向，品种
多、用途广、涉及面宽。是制作电子元器件和集成电路
的基础，是获得高性能高可靠先进电子元器件和系统的 保证。同时还广泛应用于印制电路板和微线板、封装用
（3）一个经抛光和机械加工后的金属的表面区
金属需经过打磨获得平整 的表面后，才能进行抛光， 机械加工过程中还会形成 各种损伤区。
§ 1.4.3 实际表面的特征 3、表面的成分
由于吸附和不同相的化学势不同等因素，会形成表面区 的主成分、杂质同体内的有明显差别。研究中发现，表面 区的杂质浓度往往比体内大，称为偏析；相反，表面区杂 质浓度低于体内，称为耗尽。
§ 1.4.1 表面的定义和种类
3、 表面的范围
从原子排列的角度来看，表面区原子的排列大概在 几层原子厚度的范围内与体内有差别，金属约 1~3 层， 半导体为 4~6 层，绝缘体要厚一些，约十到几十层。 通常认为，距表面处5~100Å范围内，原子排列与体内 有所不同。 总之，针对不同研究对象，表面区的范围并不相 同。
晶 胞是晶体结构的基本重复单位。
它有哪些特征，怎样描 述这些特征呢？
晶胞的大小和形状 晶胞 晶胞中各原子的坐标位臵
用晶胞参数来表示 用分数坐标来表示
Z 晶胞参数: 向量a、b、c的长度及其间的夹角 c


分数坐标:
原子P的位置可用向量OP表示： OP ﹦xa＋yb＋zc .我们定义x、y、 z为原子P的分数坐标
For example!
o
a X
yb
zc
P
xa
b Y
Z
分数坐标分别为：
Cs＋: Cl﹣:
X CsCl晶胞
Y
Cs
+
:1 11 222
Cl : 000
由于点在晶胞内， x、y、z≤1
晶面和晶面指标
晶面：由不同位置原子组成的平面。
例如：图中的A、C、D、E平面
晶面指数：
某晶面在三个晶轴上的截距分别是h′a、 k′b、l′c。(a,b,c为单位长度）其中h′k′l′ 是晶面在晶轴上的截数。
2.
按组成（化学作用）分：无机电子材料和有机电子材料
1) 2)
3.
按材料的物理性质和应用领域分:
1) 2)
4.
传统电子材料与先进电子材料
1.1.3 电子材料对环境的要求
电子材料在做成元器件和集成电路之后，还应具 备一致性和稳定性，能够承受各种恶劣的环境。主 要表现在以下几方面： 1. 温度 2. 压力 3. 湿度 4. 环境中的化学颗粒及尘埃 5. 霉菌和昆虫 6. 辐射 7. 机械因素
材料、元器件和整机、电信电缆和光纤、各种显示器及
显示板，以及各种控制和显示仪表等等。
第一章 电子材料概论
分类与特点
无机电子材料 有机电子材料
表面与界面 常用微观分析方法
应用与发展动态
1.1 电子材料的分类与特点
1.1.1 在国民经济中的地位 1.1.2 电子材料的分类 1.1.3 电子材料对环境的要求 1.1.4 电子材料与元器件
点 阵 点
点
点 阵
将原子（分子，离子）中的一些位置（如重 心等）抽象成几何学上的点 由点阵点在空间排布形成的图形 所有点阵点分布在一条直线上。 所有点阵点分布在一个平面上。 所有点阵点分布在三度空间。
阵
直线点阵 平面点阵 空间点阵
聚乙烯 分子
周期性直线点阵Fra bibliotek石墨平 面 点 阵 的 例 子
NaCl结构类型的晶胞
（1）晶粒尺寸的变化
在切磨、抛光等机械加工操作中会产生大量热能，往往 能使表面区局部熔化，然后又迅速结晶，这样就带来了从 表面到内部约1um左右范围内晶粒尺寸的不均匀性，特别是 在距表面0.3um范围内更为明显。
§ 1.4.3 实际表面的特征 （2）贝尔比层
材料经过抛 光 后 ，表 面 有一光 亮 而致密 的 、厚度约 5~100nm的表面层，称贝尔比层，这在金属合金材料中特别 明显。
电
子
材
料
物理科学与技术学院
王彩霞
课程性质和任务
本课程为本专业高年级专业课，它紧密地把基础理论与
生产实践溶于一体。学生学习本课程后，更深入掌握电介质
物理、磁性物理的基础知识，具备从事电子材料生产、研究、 应用和开发的基本能力；本课程又为后续专业课程基础，直 接同电子器件和电子材料测量密切结合。因此本课程为本专 业重要专业课程。

90°
六 方
a=b c = = 90° = 120°