1、名词解释（共24分，每个3分）居里温度：铁电体失去自发极化使电畴结构消失的最低温度（或晶体由顺电相到铁电相的转变温度）。

铁电畴：铁电晶体中许许多多晶胞组成的具有相同自发极化方向的小区域称为铁电畴。

电致伸缩：在电场作用下，陶瓷外形上的伸缩（或应变）叫电致伸缩。

介质损耗：陶瓷介质在电导和极化过程中有能量消耗，一部分电场能转变成热能。

单位时间内消耗的电能叫介质损耗。

n型半导体：主要由电子导电的半导体材料叫n型半导体。

电导率：电导率是指面积为1cm2，厚度为1cm的试样所具有的电导（或电阻率的倒数或它是表征材料导电能力大小的特征参数）。

压敏电压：一般取I=1mA时所对应的电压作为I随V陡峭上升的电压大小的标志称压敏电压。

施主受主相互补偿：在同时有施主和受主杂质存在的半导体中，两种杂质要相互补偿，施主提供电子的能力和受主提供空状态的能力因相互抵消而减弱。

二、简答（共42分，每小题6分）1.化学镀镍的原理是什么？答：化学镀镍是利用镍盐溶液在强还原剂（次磷酸盐）的作用下，在具有催化性质的瓷件表面上，使镍离子还原成金属、次磷酸盐分解出磷，获得沉积在瓷件表面的镍磷合金层。

由于镍磷合金具有催化活性，能构成催化自镀，使得镀镍反应得以不断进行。

2.干压成型所用的粉料为什么要造粒？造粒有哪几种方式？各有什么特点？答：为了烧结和固相反应的进行，干压成型所用粉料颗粒越细越好，但是粉料越细流动性越差；同时比表面积增大，粉料占的体积也大。

干压成型时就不能均匀地填充模型的每一个角落常造成空洞、边角不致密、层裂、弹性后效等问题。

为了解决以上问题常采用造粒的方法。

造粒方式有两种方式：加压造粒法和喷雾干燥法。

加压造粒法的特点是造出的颗粒体积密度大、机械强度高、能满足大型和异型制品的成型要求。

但是这种方法生产效率低、自动化程度不高。

喷雾干燥法可得到流动性好的球状团粒，产量大、可连续生产，适合于自动化成型工艺。

但是这种方法得到的团粒体积密度不如喷雾干燥法大、机械强度不如喷雾干燥法高。

3.铁电体与反铁电体的自发极化有何不同特点？并分别解释为什么总的ΣP＝0？答;铁电体自发极化的特点是单元晶胞中的偶极子成对的按相同方向平行排列，晶体中存在着一个个由许多晶胞组成的自发极化方向相同的小区域－铁电畴，但各个铁电畴的极化方向是不同的、杂乱无章的分布；反铁电体自发极化的特点是单元晶胞中的偶极子成对的按相反方向平行排列且这两部分偶极子的偶极矩大小相等方向相反。

铁电体ΣP＝0是由于一般情况下整个铁电晶体的内部不同方向取向的电畴其自发极化强度可相互抵消，所以铁电晶体的ΣP＝0；反铁电体晶胞中偶极子以反平行方向排列偶极子的偶极矩在晶胞内部自行抵消，所以对外不显示极性ΣP＝0。

4.独石电容器的的特点是什么？答：性能特点：大容量、小体积、长寿命、高可靠性适应电子设备向集成化、小型化发展；工艺特点：合并了烧银和薄膜制坯工艺；结构特点：涂有金属电极浆料的陶瓷坯体以多层交替堆叠的方式叠合起来，使陶瓷材料和电极同时烧成一个整体。

5.什么是受主？形成有效受主掺杂的条件是什么（以SrTiO3为例说明）？什么是受主能级？形成受主能级有哪几种方式？答：受主是能够在禁带提供空能级的杂质；形成有效受主的条件以SrTiO3为例，若想取代Sr2＋（或Ti4＋），1）掺杂离子与Sr2＋（或Ti4＋）半径相近；2）掺杂离子电价低于Sr2＋（或Ti4＋）。

受主杂质上的电子态相应的能级是受主能级；形成受主能级的方式有：低价外来阳离子替位；阳离子缺位；阴离子添隙等。

6.什么是半导体陶瓷，半导体陶瓷的能带结构有什么特点？答：半导体陶瓷是导电能力介于导体和绝缘体之间的陶瓷。

能带结构特点是价带全部被电子填满，禁带没有被电子填充是全空的，禁带宽度小于绝缘体一般小于2ev。

7.气敏陶瓷吸附气体有哪几种具体情况？各有什么电学特点？答：气敏陶瓷吸附气体有四种具体情况：1）N型半导体吸附氧化性气体其特点是N型半导体的载流子数目减少，电导率减小；2）N型半导体吸附还原性气体其特点是N型半导体的载流子数目增多，电导率增大；3）P型半导体吸附氧化性气体其特点是P型半导体的载流子数目增多，电导率增大；4）P型半导体吸附还原性气体其特点是P型半导体的载流子数目减少，电导率减小三、论述题（共34分）1、SrTiO3基陶瓷半导化的条件是什么？用氧挥发半导化机理进行解释。

（10分）答：SrTiO3基陶瓷半导化的条件是还原性气氛和施主掺杂同时具备缺一不可。

根据氧挥发半导化机理1）施主离子的加入导致阳离子空位锶空位的产生。

2）锶空位的出现大大削弱了空位近邻的钛氧八面体的Ti-O结合键。

3）在还原气氛中高温烧结时，氧通过扩散挥发在晶格中形成氧空位，氧空位电离而成为N型半导体2、BaTiO3基铁电电容器与BaTiO3基晶界层电容器的配方组成、微观结构及生产工艺有何不同？并解释为什么晶界层电容器的视在介电常数比铁电电容器大几十倍。

（12分）答：配方组成上，BaTiO3基铁电电容器根据具体性能要求加入移峰剂和压峰剂等，而BaTiO3基晶界层电容器一般要加入施主掺杂剂促进半导化。

微观结构上，BaTiO3基铁电电容器晶粒是介电常数较大的BaTiO3晶体；BaTiO3基晶界层电容器是由半导化的晶粒和晶粒表面的一层介电常数较大的介质层组成且晶粒。

生产工艺上，BaTiO3基铁电电容器是在氧化气氛下烧成；BaTiO3基晶界层电容器的半导化阶段还原气氛更有利且一般需要两次烧结。

晶界层电容器等效电路相当于一个阻容网络，其视在介电常数ε≈(d2/d1)εb,其中d1为晶界绝缘介质层的厚度，d2为半导化晶粒的直径，εb纯BaTiO3的介电常数。

由于d2＞＞d1可达几十倍，所以晶界层电容器的视在介电常数比铁电电容器大几十倍。

3、ZnO压敏陶瓷的相组成及每一相的作用是什么？并描述其显微结构的连续分布图像。

（12分）答：ZnO压敏陶瓷的相组成为：ZnO相，其作用是构成陶瓷的主晶相，由于Zn的添隙或Co 的溶入使它具有n型电导的特征；富铋相，由于富铋相溶有大量的ZnO和少量的Sb2O3所以富铋相有助于液相烧结。

又由于富铋相在晶粒边界结晶溶有大量的ZnO少量的Sb2O3、CoO、MnO2等对于产生高非线性有作用。

另外，还有抑制晶粒生长的作用；立方尖晶石相，是不连续的，它对陶瓷的非线性不起直接作用，但由于该相和ZnO以及富铋相在高温下共存，所以它对各成分向各相的分配起作用使富铋相具有一个特定的组成。

又由于它在ZnO 晶粒边界凝结故能抑制晶粒的生长；立方焦绿石相，该相也是不连续的，对陶瓷的非线性不起作用，但在高温时能与作用生成富铋相。

ZnO显微结构的连续分布图像：ZnO晶粒构成陶瓷的主体多处ZnO晶粒的晶粒边界没有晶界相，上述其它各相主要分布在三到四个ZnO晶粒的交角处是不连续的，富铋层很薄（约2nm）处在大多数ZnO－ZnO晶粒之间，对非线性起重要作用。

（试卷）周根柱功能材料一、名词解释（共21分，每个3分）1.电导率：电阻率的倒数或它是表征材料导电能力大小的特征参数）。

2.铁电性：某些晶体在一定的温度范围内具有自发极化（其极化方向可以因外电场的反向而反向）晶体的这种性质称为铁电性。

3.居里温度：铁电体失去自发极化使电畴结构消失的最低温度（或晶体由顺电相到铁电相的转变温度）。

4.介电常数：介电常数是衡量电介质储存电荷能力的特征参数。

5.功能材料：是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。

6.超导体临界磁场Hc：超导电性可以被外加磁场所破坏。

对于温度为T(T＜Tc)的超导体,当外磁场超过某一数值Hc(T)的时候，超导电性就被破坏了，Hc(T)称为临界磁场。

7.正压电效应：压电效应(piezoelectric effect)是指对材料施加压力,张力或切向力时,发生与应力成比例的介质极化以及在晶体的两端出现正负电荷的现象.这种由于应力诱导而极化,称正压电效应.8.气敏陶瓷：气敏陶瓷对某一种或某几种气体特别敏感，其阻值将随该种气体的浓度(分压力)作有规则的变化，检测灵敏度通常为百万分之一的量级，个别可达十亿分之一的量级，故有“电子鼻”之称。

9.纳米量子尺寸效应：当纳米粒子的尺寸下降到某一值时 ,金属粒子费米面附近电子能级由准连续变为离散能级 ;纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据的分子轨道能级和最低未被占据的分子轨道能级 ,使得能隙变宽的现象 ,被称为纳米材料的量子尺寸效应。

10.逆压电效应：在晶体上施加电场而引起介质极化时,如果产生了与电场强度成比例的变形或机械应力时,称其为负压电效应.11.高温超导：具有高临界转变温度（Tc）能在液氮温度条件下工作的超导材料。

12.快淬技术：它是将熔化的液态合金急速冷却至室温，制得非晶态或纳米晶态合金。

13.燃烧电池：是一种将燃料和氧化剂之间的化学能持续地转变为电能而电极、电解质体系基本保持不变的系统。

14.光生伏特效应：当光量子的能量大于半导体禁带宽度的光照射到结区时，光照产生的电子-空穴对在结电场作用下，电子推向n区，空穴推向p区；电子在n区积累和空穴在p区积累使P-n结两边的电位发生变化，p-n结两端出现一个因光照而产生的电动势，这一现象称为光生伏特效应。

(二)填空(共30个空)（1）世界上第一块气敏陶瓷是用二氧化锡和氯化钯混合再研得极细，在高温炉中烧结而成的.它颗粒极细，吸附气体能力很强，此外，它又能显半导体性质，随吸附气体多寡，可改变导电率，所以，气敏陶瓷又被称作“电子鼻”。

（2）将超导体冷却到某一临界温度（TC）以下时电阻突然降为零的现象称为超导体的零电阻现象。

3.这种由于形变而产生的电效应，称为压电效应。

材料的压电效应取决于晶体结构的不对称性，晶体必须有极轴，才有压电效应。

4.制造透明陶瓷的关键是消除气孔和控制晶粒异常长大。

5.常见的功能材料制备方法有溶胶-凝胶法，快淬火快凝技术，复合与杂化6.功能材料的表征方法有材料组成表征、材料结构表征、材料性能表征。

7.电热材料的种类繁多，根据用途主要分为金属型和非金属性两种。

8.电热材料就是电流通过导体将放热，利用电流热效应的材料。

9.热敏电阻按其基本性能的不同可分为负温度系数NTC型热敏电阻、正温度系数PTC型热敏电阻、临界温度CTR型热敏电阻三类。

10.热释电系数除与温度有关外，还与晶体所处状态有关。

11.气敏元件有多种形式，但广泛使用的是半导体式和接触燃烧式。

12.超导体有3个基本的临界参数分别是临界温度T c、临界磁场H c、临界电流I C。

13.超导材料的基本物理性质有零电阻现象、完全抗磁性。