1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上什么是電子功能材料？定義1：所謂電子功能材料，是以發(fā)揮其物理性能（如電、磁、光、聲、熱等）或物理與物理性能之間、力學與物理性能之間、化學與物理性能之間相互轉(zhuǎn)換的特性為主而主要用于電子信息工業(yè)的材料定義2：根據(jù)在器件中所起的作用，可將電子功能材料定義為：凡具有能量與信息的發(fā)射、吸收、轉(zhuǎn)換、傳輸、存儲、控制與處理功能特性之一或者是直接參與保障這些功能特性順利發(fā)揮而主要用于電子信息工業(yè)的材料。定義3：具有某種功能效應(yīng)的材料。功能效應(yīng)是指材料的光、電、磁、熱、聲等物理特性以及這些物理特性參量之間的相互耦合（轉(zhuǎn)換）效應(yīng)。有哪些電子功能材料？1.按電子材料的用途分類，通常把電子材

2、料分為結(jié)構(gòu)電子材料能承受一定壓力和重力，并能保持尺寸和大部分力學性質(zhì)（強度、硬度及韌性等）穩(wěn)定的一類材料和功能電子材料指除強度性能外，還有其特殊功能，如能實現(xiàn)光、電、磁、熱、力等不同形式的交互作用和轉(zhuǎn)換的材料；在應(yīng)用中，主要是其功能而不是機械力學性能 2.按組成分類，從化學作用的角度，可以將電子材料分為無機電子材料又可分為金屬材料（以金屬鍵結(jié)合）和非金屬材料（硅等元素半導體、金屬的氧化物、碳化物、氮化物等，他們以離子鍵和共價鍵結(jié)合）和有機（高分子材料）電子材料主要是由碳、氫、氧、氮、氯、氟等組成的高分子材料，大部分是以共價鍵和分子鍵結(jié)合電子功能材料有些什么作用？什么是標量、矢量及二階張量？它們

3、的下標數(shù)、分量數(shù)各為多少?無方向的物理量，稱為標量（也稱零階張量）。它們完全由給定的某一數(shù)值來確定；與方向有關(guān)的物理量，稱為矢量（也稱一階張量）。它們不僅有大小，而且有一定的方向；n維空間n*n的矩陣即二階張量。下標數(shù)0、1、2.量數(shù)1、3、9.求和規(guī)則是什么？根據(jù)求和規(guī)則如何表示兩個矢量之間的關(guān)系，如 試證明矢量的變換定律與二階張量的變換定律 當某一項中有重復出現(xiàn)的下標時，則自動按該下標求和，因此，上式可表示為：Di=ijEj (i, j =1,2,3) j求和下標i自由下標 上式可按j展開，進而可寫出Di的三個分量，則Di=i1E1+i2E2+i3E3諾埃曼原則晶體物理性質(zhì)的對稱元素應(yīng)當包

4、含晶體的宏觀對稱元素（即點群的對稱元素），也就是說，晶體物理性質(zhì)的對稱性可以高于晶體點群的對稱性，但不能低于晶體點群的對稱性，而至少二者是一致的。這在晶體物理學中稱為諾埃曼（Neumann）原則晶體對稱性對晶體物理性質(zhì)的影響：具有對稱中心的晶體不存在由一階張量所描述的物理性質(zhì)；具有對稱中心的晶體，由二階張量所描述的物理性質(zhì)也是中心對稱的；凡具有對稱中心的晶體，都不存在由奇階張量所描述的物理性質(zhì)，但對偶階張量都不施加額外的影響。為什么晶體具有彈性？根據(jù)固體物理知識，不論晶體屬于哪種結(jié)合類型，其內(nèi)部質(zhì)點的相互作用力都可以分為吸引力和排斥力兩種。這兩種力都隨著原子間距離的增大而減小，然而它們的變化規(guī)

5、律不同。質(zhì)點相互作用力的一般表達式為式中A、B為常數(shù)；k隨晶體類型的不同而取不同值，其值為311之間的整數(shù)；第一項代表排斥力；第二項代表吸引力。下圖表示質(zhì)點間相互作用力與質(zhì)點間距離的關(guān)系當晶體未受外力作用時，各質(zhì)點間的距離保持一定，r = r0，此時吸引力與排斥力相等，f=f斥+f吸=0，晶體處于平衡狀態(tài)。當晶體受到外力作用時，原來的力學平衡狀態(tài)遭到破壞，需要建立新的平衡狀態(tài)。例如在拉力作用下，由于形變使質(zhì)點間的吸引力占優(yōu)勢。這個力是反對質(zhì)點間的距離繼續(xù)增大的，而且它的數(shù)值隨著距離的增大而增大，當其大到同拉力相等時，質(zhì)點間的距離就不再增加，建立起新的力學平衡，晶體也就保持著一定的形變。這種由于

6、形變而在晶體內(nèi)部形成的相互作用力稱為內(nèi)力。在彈性范圍內(nèi)，當外力撤消后，這種內(nèi)力就使晶體恢復原狀。可見，晶體的內(nèi)力與形變同時發(fā)生和發(fā)展的。正是由于存在這種與形變有關(guān)的內(nèi)力，晶體才具有彈性。應(yīng)變張量是描述晶體形變的物理量晶體的彈性形變服從虎克定律在彈性限度范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變成正比。原子磁矩主要來源于電子的軌道運動和電子的自旋什么是軌道角動量凍結(jié)在晶場中的3d過渡金屬的磁性離子的原子磁矩僅等于電子自旋磁矩，而電子的軌道磁矩沒有貢獻。此現(xiàn)象稱為軌道角動量凍結(jié)。物質(zhì)磁性的分類根據(jù)是否有固有原子磁矩、是否有相互作用以及相互作用的種類可以將物質(zhì)的磁性分為七類：抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性、亜鐵磁性、自旋

7、玻璃和混磁性、超順磁性。磁晶各向異性在磁性物質(zhì)中，自發(fā)磁化主要來源于自旋間的交換作用，這種交換作用本質(zhì)上是各向同性的，如果沒有附加的相互作用存在，在晶體中，自發(fā)磁化強度可以指向任意方向而不改變體系的內(nèi)能。實際上在磁性材料中，自發(fā)磁化強度總是處于一個或幾個特定方向，該方向稱為易軸。當施加外場時，磁化強度才能從易軸方向轉(zhuǎn)出，此現(xiàn)象稱為磁晶各向異性。磁致伸縮鐵磁性物質(zhì)的形狀在磁化過程中發(fā)生形變的現(xiàn)象，叫磁致伸縮。試述磁性粒子矯頑力隨粒子尺寸的變化規(guī)律及其原因例，大塊鐵的矯頑力約為80安/米，而當顆粒尺寸減小到2*10-2微米以下時，其矯頑力可增加1000倍，若進一步減小其尺寸，大約小于6*10-3微

8、米時，其矯頑力反而降低到零，呈現(xiàn)出超順磁性。原因是小尺寸效應(yīng)，隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。順磁性，超順磁性，自旋玻璃態(tài)都表現(xiàn)為宏觀上的磁無序，試述其差異點觀察弱磁場下磁化率的溫度關(guān)系曲線，自旋玻璃態(tài)將會出現(xiàn)一個尖銳的最大值。而順磁體和超順磁體都符合居里定律，但其常數(shù)項與磁矩有關(guān)，前者很小，是原子或離子的磁矩，而后者很大，是單疇粒子基團的總磁矩。自旋重取向隨溫度變化磁晶各向異性的易軸發(fā)生變化。變磁性由施加磁場或改變溫度引起的從反鐵磁性自旋排列向鐵磁性自旋排列的轉(zhuǎn)變稱為變磁性。根據(jù)右圖指出磁滯回線CDEFG、起始磁化曲線OABC、矯頑力OE、剩余磁感應(yīng)強度OD與飽和磁感應(yīng)

9、強度OC（圖見上部）極化的主要機理電子位移極化、離子位移極化和固有電矩的轉(zhuǎn)向極化。電介質(zhì)在電場作用下，都要經(jīng)過一段時間，極化強度才能達到相應(yīng)的值。這種現(xiàn)象稱為極化弛豫，所經(jīng)過的這段時間稱為弛豫時間。對于極化的三種機理，其弛豫時間是不同的。電子位移極化的弛豫時間非常小（約為10-1410-15s），離子位移極化的弛豫時間稍長一點（約為10-1210-13s），只有取向極化的弛豫時間較長。任何電介質(zhì)，包括壓電晶體在內(nèi)，當它處在電場中，尤其是在交變電場中長期工作時，都有發(fā)熱的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象說明介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生了某種能量的耗散，這就是介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗是表征介質(zhì)品質(zhì)的一個重要指標。當電場是靜電場時，介質(zhì)損

10、耗來源于介質(zhì)中的電導過程。當電場是交變電場時，介質(zhì)損耗來源于電導過程和極化馳豫過程。當某些電介質(zhì)晶體在外力作用下發(fā)生形變時，在它的某些相應(yīng)的表面上要產(chǎn)生異號電荷。這種沒有電場作用，只有由于形變而產(chǎn)生電極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的晶體叫做壓電晶體。當在壓電晶體上施加一電場時，晶體不僅要產(chǎn)生電極化，同時還要產(chǎn)生形變。這種由電場產(chǎn)生形變的現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。逆壓電效應(yīng)的產(chǎn)生是由于壓電晶體受到電場作用時，在晶體內(nèi)部產(chǎn)生了應(yīng)力（稱為壓電應(yīng)力），并通過壓電應(yīng)力的作用而產(chǎn)生壓電應(yīng)變。實驗表明，在壓力不太大，且取一級近似的情況下，由壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電極化強度P的大小與所加的應(yīng)力成正比，即P=d，其中

11、d為與應(yīng)力無關(guān)的常數(shù)，稱為壓電常數(shù)，單位是CN-1（庫侖/牛頓），試證明壓電常數(shù)是三階張量常見的壓電材料有: KDP（磷酸二氫鉀）、ADP（磷酸二氫銨）、PZT（鋯鈦酸鉛）、PVF2（聚二氟乙烯）某些晶體不僅可以因機械應(yīng)力的作用而產(chǎn)生極化（壓電現(xiàn)象），而且還可以因溫度變化而產(chǎn)生極化。例如，加熱電氣石晶體時，在晶體唯一的3次軸兩端即產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷。若將晶體冷卻，則電荷改變符號。晶體的這種性質(zhì)稱為熱釋電性。具有熱釋電性質(zhì)的晶體，稱為熱釋電晶體。到現(xiàn)在為止，人們已知具有熱釋電效應(yīng)的材料在一千種以上，但真正符合實際需要的材料為數(shù)很少。其中，硫酸三甘肽（TGS）、鉭酸鋰(LiTaO3)、鈮

12、酸鍶鋇(SBN)、鈦酸鉛(PbTiO3)和聚偏氟乙烯(PVF2)是最重要的五種。可把熱釋電晶體用以制成熱釋電紅外探測器，其信號輸出與溫度的變化率、而不是溫度的實際改變成正比，因此，該信號不取決于晶體與輻射是否達到熱平衡。熱釋電晶體是具有自發(fā)極化的晶體。自發(fā)極化不是由外電場作用產(chǎn)生的，而是由物質(zhì)本身特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。在熱釋電晶體中，有一類晶體不但有自發(fā)極化，而且自發(fā)極化強度可以用外加電場的作用而反向，其電極化強度P與外加電場E之間，具有與鐵磁體中的磁滯回線類似的電滯回線關(guān)系。由于這類物質(zhì)的介電性質(zhì)在許多方面與鐵磁物質(zhì)的磁性行為相類似，所以人們稱這一類晶體為鐵電晶體。（其實晶體中并不含有鐵）。

13、概括起來說，鐵電晶體是自發(fā)極化可以隨外加電場的反向而反向的熱釋電晶體。凡是鐵電晶體必定具有熱釋電效應(yīng)，但熱釋電晶體不一定是鐵電晶體。電疇是鐵電晶體中自發(fā)極化的分子電矩方向排列一致的小區(qū)域。鐵電體的基本宏觀特征：1、第一個重要特征是，鐵電晶體的極化強度P與外加電場E間呈非線性的電滯回線關(guān)系。如圖所示，電滯回線表明，鐵電晶體的極化強度隨外電場的方向而反向，極化強度反向是電疇反轉(zhuǎn)的結(jié)果，而電疇反轉(zhuǎn)具有滯后的特征。2、鐵電晶體的另一重要特性是存在一個被稱作居里點的結(jié)構(gòu)相變溫度TC。當晶體從高溫下降經(jīng)過TC時，要經(jīng)歷一個非鐵電相（有時稱順電相）到鐵電相的結(jié)構(gòu)相變。溫度高于TC時，晶體不具有鐵電性；溫度低

14、于TC時，晶體呈現(xiàn)鐵電性。3、鐵電晶體的第三個重要特性是臨界特性。這里所謂的臨界特性是指鐵電體的介電性質(zhì)、彈性性質(zhì)、光學性質(zhì)和熱學性質(zhì)，在居里點附近都要出現(xiàn)反常現(xiàn)象，其中研究得最為充分的是“介電反常”。由于鐵電晶體的介電性質(zhì)是非線性的，介電常數(shù)隨外加電場的大小而變，通常測的介電常數(shù)是外電場較小時的值。在居里點附近，介電常數(shù)很大，其數(shù)量級可達104105，這一現(xiàn)象稱為介電反常，在實驗中常利用這種現(xiàn)象來測定晶體的居里點。什么是霍爾效應(yīng)？其產(chǎn)生的原因是什么？有何應(yīng)用？在沿試樣x軸方向通入電流（電流密度Jx），同時在z軸方向加一磁場Hz，那么在y軸方向?qū)a(chǎn)生一電場Ey，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。所產(chǎn)生的電

15、場:Ey=RhJxHz其中Rh為霍爾系數(shù)若載流子濃度為ni，則Rh=±1nie。其正負號同載流子帶電符號相一致且只與材料的載流子種類和濃度有關(guān)。根據(jù)電導率公式，則為霍爾系數(shù)，若載流子濃度為ni，則H=RH其中H為霍爾遷移率。 霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于電子在磁場作用下，產(chǎn)生橫向移動的結(jié)果，離子的質(zhì)量比電子大得多，磁場作用不足以使它產(chǎn)生橫向位移，因而純離子電導不呈現(xiàn)霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)可檢驗材料是否存在電子電導。做成霍爾器件，以磁場為工作媒介，將物體的運動參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開關(guān)的功能。如汽車速度表和里程表。電解效應(yīng)（離子電導的特征）由于離子導電發(fā)生遷移時，在電極附

16、近發(fā)生電子得失，伴隨有新物質(zhì)的產(chǎn)生，即發(fā)生電解現(xiàn)象。法拉第電解定律指出；電解物質(zhì)與通過的電量成正比，即gCQQ/F。式中，g為電解物質(zhì)的量，Q為通過的電量，C為電化當量，F(xiàn)為法拉第常數(shù)。可見，電解物質(zhì)與通過的電荷量成正比。可用Tubandt法檢驗MX型化合物是否存在離子型電導，并且可以判定載流子是正離子還是負離子。影響離子電導率的主要因素：溫度、晶體結(jié)構(gòu)、晶格缺陷。影響電子電導的因素：溫度、雜質(zhì)缺陷、組分缺陷及晶格缺陷。什么是超導現(xiàn)象？超導體的宏觀性質(zhì)有哪些？超導現(xiàn)象：物質(zhì)在一定的溫度Tc以下時,電阻為零, 并完全排斥磁場(即磁力線不能進入其內(nèi)部)的現(xiàn)象。超導體的宏觀性質(zhì)：1、零電阻及其臨界轉(zhuǎn)

17、變溫度；2、完全抗磁性及臨界磁場強度和臨界電流密度什么是雙折射現(xiàn)象？一束自然光射入晶體之后分為兩束光的現(xiàn)象。 例如，垂直于方解石晶體的自然面入射一束自然光就可看到在晶體中有兩束光同時存在，其中一束遵守一般的折射定律，稱為常光（o光），另一束不遵守一般的折射定律，稱為非常光（e光）。外電場使晶體折射率改變的現(xiàn)象稱為電光效應(yīng)。折射率與電場一次方成比例變化的現(xiàn)象稱為線性電光效應(yīng)或泡克耳效應(yīng)，與二次方成比例變化的現(xiàn)象稱為二次電光效應(yīng)或克耳效應(yīng)，具有電光效應(yīng)的晶體稱為電光晶體。電光晶體在激光技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。因機械應(yīng)力或應(yīng)變引起晶體折射率發(fā)生改變，從而產(chǎn)生人工雙折射的現(xiàn)象稱為彈光效應(yīng)。當對介質(zhì)注入超

18、聲波時，介質(zhì)中便有聲彈性波傳播。在聲傳播過程中，組成介質(zhì)的粒子將隨超聲波的起伏而產(chǎn)生周期性壓縮或伸長，這相當于介質(zhì)中存在著時空作周期性變化的彈性應(yīng)變。這種應(yīng)變通過彈光效應(yīng)使介質(zhì)各點的折射率隨該點的彈性應(yīng)變而發(fā)生相應(yīng)的周期性變化，從而對光在該介質(zhì)中傳播的特性產(chǎn)生影響，光束在通過這樣的介質(zhì)時將發(fā)生衍射或散射現(xiàn)象，這就是聲光效應(yīng)。因此聲光效應(yīng)是彈光效應(yīng)的一種表現(xiàn)形式。目前，聲光效應(yīng)已廣泛地應(yīng)用于光電子技術(shù)、激光技術(shù)、光信息處理技術(shù)等領(lǐng)域，以及用于研究物質(zhì)的彈性性質(zhì)、彈光性質(zhì)、磁彈性質(zhì)和磁光性質(zhì)等方面。至今磁光效應(yīng)中應(yīng)用最多的是法拉第效應(yīng)和克爾效應(yīng)。法拉第效應(yīng)是指偏振光透過磁性晶體后偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋

19、轉(zhuǎn)方向與磁化強度 有固定的關(guān)系，如果光按原來的路程反射回來，旋轉(zhuǎn)增加一倍，若磁化強度方向反向，旋轉(zhuǎn)將改變符號，因此磁光旋轉(zhuǎn)是非互易的。克爾效應(yīng)是指偏振光被磁性晶體反射而引起的偏振面旋轉(zhuǎn)。磁光材料是在可見光和紅外波段具有磁光效應(yīng)的光信息功能材料。稀土鐵石榴石是重要的磁光材料。它的一般表示為R3Fe3O12，其中R為釔（Y）和稀土金屬離子，如釔鐵石榴石Y3Fe3O12簡稱（YIG）在近紅外波段透明，法拉第旋轉(zhuǎn)角大，石榴石單晶有塊體單晶和薄膜單晶。晶體倍頻效應(yīng)的相位匹配條件就是倍頻光的折射率與基頻光的折射率相等。實現(xiàn)相位匹配的途徑：角度相位匹配溫度相位匹配。常見的非線性光學效應(yīng)：光混頻、光參量振蕩、

20、晶體的光折變效應(yīng)等。光折變效應(yīng)光致折射率變化效應(yīng)，指電光材料的折射率在空間調(diào)制光強或非均勻光強的輻照下發(fā)生相應(yīng)的變化。在一定強度激光的照射下，折射率會發(fā)生變化的晶體，叫光致折射率變化晶體，簡稱光折變晶體。 光折變效應(yīng)的特點：1）光折變效應(yīng)的大小只與入射光的能量有關(guān)，而與光強無關(guān)；2）光折變效應(yīng)在時間和空間上是非局域響應(yīng)的，折射率光柵與入射的光強分布之間存在位相差，此位相差的存在是光束在晶體內(nèi)發(fā)生耦合作用的原因，也是許多非線性光學效應(yīng)產(chǎn)生的根源。具有特殊膨脹系數(shù)的合金，稱為膨脹合金。分為：低、定、高膨脹合金。從正常熱膨脹的雙原子模型說明熱膨脹的物理本質(zhì)：溫度變化時材料原子間結(jié)合力發(fā)生變化。因瓦反

21、常（負反常）的合金在居里溫度以上具有與一般合金類似的正常熱膨脹，而在居里溫度以下則出現(xiàn)反常熱膨脹。因瓦合金的反常熱膨脹與其鐵磁性密切相關(guān)，居里點以下合金為鐵磁性，隨飽和磁化強度的改變相應(yīng)發(fā)生體積變化，即自發(fā)體積磁致伸縮。 熱雙金屬（片）是由兩層或兩層以上具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬材料沿層間接觸面牢固地接合在一起的片狀復合材料。其中具有高膨脹系數(shù)的合金做主動層，具有低膨脹系數(shù)的合金做被動層。有時為了獲得特殊性能，在兩層之間可夾層，也可在表面復層。熱雙金屬片可將熱能轉(zhuǎn)換成機械能彈性合金一般金屬與合金的彈性模量隨溫度升高而減小，b <0，這是正常變化。而一些金屬和合金的彈性模量，在室溫附近的一定

22、溫度范圍內(nèi)變化很小（b » 0），甚至增加（b >0），這屬于彈性模量的反常變化，稱彈性反常。原因：相變、有序-無序轉(zhuǎn)變、鐵磁性-反鐵磁性轉(zhuǎn)變等。對于實際彈性體，即使在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之間也是一種非線性關(guān)系，變形不是完整彈性的，這種現(xiàn)象稱為滯彈性或稱為彈性的不完整性。彈性的不完整性有5種表現(xiàn)形式：正/反彈性后效、彈性滯后、應(yīng)力松弛、模量虧損和內(nèi)耗。彈性不完整性的起因：微觀塑性變形的不均勻性、間隙原子的擴散、晶界的粘滯性流動。彈性不完整性的控制方法：提高彈性極限、降低合金微觀區(qū)域的不均勻性。恒彈性合金特點是在一定的溫度范圍(一般為-60+100)內(nèi)其彈性模量或共振頻率不

23、隨溫度而變化(或變化很小)。由于此獨特性能,使它在精密儀器儀表、測量技術(shù)、通訊技術(shù)及計算技術(shù)中獲得廣泛應(yīng)用。高彈性合金的特點主要是彈性大、強度高,故廣泛用于航空、無線電、精密機械和精密儀表中,如航空儀表中的波紋膜盒、繼電器裝置中的接觸點彈簧片、鐘表和儀表中的發(fā)條等。敏感電阻材料：應(yīng)變電阻合金、熱敏電阻金屬與合金（用于限流與感溫）、濕敏金屬電阻材料、磁敏電阻材料高溫超導材料陶瓷材料的結(jié)合鍵：金屬鍵+離子鍵；A、B兩種元素組成的陶瓷材料中離子鍵成分比例取決于A、B元素的電負性。功能陶瓷的結(jié)構(gòu)特點：既復雜（多晶多相）又簡單（通常都離不開幾種典型的結(jié)構(gòu)，并遵循負離子密堆、正離子填充密堆間隙的規(guī)律），典

24、型的結(jié)構(gòu)有：金紅石型結(jié)構(gòu)、鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)、尖晶石型結(jié)構(gòu)。電介質(zhì)，表現(xiàn)：電導為零(絕緣體)或禁帶很寬。定義：在電場作用下能發(fā)生極化的物質(zhì)。實質(zhì)：以感應(yīng)而不是以傳導方式來傳遞電的作用和影響。將電介質(zhì)放在電場中，其表面就感應(yīng)出電荷的現(xiàn)象，稱為電極化。電極化產(chǎn)生的原因（電介質(zhì)極化的機制）：位移極化、松弛極化、界面極化、諧振式極化、自發(fā)極化等。光電子材料是隨著光電子技術(shù)的形成和發(fā)展而發(fā)展起來的、應(yīng)用于光電子技術(shù)領(lǐng)域、具有光學和光電功能特性的材料的總稱。它是指具有光子和電子的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換和傳輸功能的材料。如：激光材料、光學功能材料、光電探測器材料、光導纖維材料、光存儲材料、發(fā)光材料、光電顯示材料、光電集成材料

25、、光電轉(zhuǎn)換材料等等。固體激光工作物質(zhì)=基質(zhì)+激活離子。激活離子為發(fā)光中心，其能級結(jié)構(gòu)決定激光光譜特性；基質(zhì)材料決定工作物質(zhì)的物理、化學及機械性能，同時兩者相互影響。激光晶體分為：摻雜型激光晶體、自激活型、色心晶體磁存儲系統(tǒng)的基本組成：磁存儲介質(zhì) + 換能器 + 傳送介質(zhì)裝置 + 匹配的電子線路信號存取的過程：存儲信號：磁化了的含有高矯頑力磁性材料的薄膜磁存儲介質(zhì)（如磁帶、磁盤等）以恒定的速度沿著與一個環(huán)形磁鐵相切的方向運動。工作縫隙對著介質(zhì)，存儲信號時，在磁頭線圈中通入信號電流，就會在縫隙產(chǎn)生磁場溢出。如果磁帶與磁頭的相對速度保持不變，剩磁沿著介質(zhì)長度方向上的變化規(guī)律完全反映信號的變化規(guī)律，這

26、就是存儲信號的基本過程。記錄磁頭能在介質(zhì)中感生出與饋入電流成比例的磁化強度。這樣，電流隨時間的變化就轉(zhuǎn)化為磁化強度隨距離的變化而被存儲到介質(zhì)磁帶上。信號讀出：信息在介質(zhì)磁帶上以磁化變化的形式存在，磁化的這種變化在磁帶附近產(chǎn)生磁場。如磁帶（已存儲信息的介質(zhì)）重新接近一重放磁頭，通過拾波線圈感生出磁通，磁通大小與磁帶中的磁化強度成比例。信息以磁通的形式輸出。可見，磁頭實際上是一種換能器。磁存儲方法記錄的信號類型：音頻信號、數(shù)字信號、視頻信號從能量的角度說明矯頑力和顆粒直徑間的關(guān)系。假定退磁場能量Ed=290Ms2R3疇壁能Ew=2R2n2其中n2為90°疇壁能密度1）存在一個臨界半徑R0

27、，當顆粒半徑R>R0時，顆粒為多疇結(jié)構(gòu)；當R<R0時，顆粒為單疇結(jié)構(gòu)。2）下圖中M-D、S-D以及S-P三個不同顆粒直徑范圍內(nèi)矯頑力MHc與顆粒直徑d的關(guān)系。解1）由題中給出的兩式可以看出，R值對Ed的影響大于對Ew的影響。在顆粒半徑R較大時，為降低Ed，晶體疇結(jié)構(gòu)以多疇形式存在，這時能量最低。當顆粒半徑R較小時，其退磁場能降低得很快，甚至可以忽略不計，這樣顆粒中主要是疇壁能Ew起作用。這說明如果不形成多疇，以單疇形式出現(xiàn)，能量可以較低。當顆粒半徑減小到某一特定值Ro時，將滿足Ed=Ew，即 R0=9n20Ms2也就是說存在一個臨界半徑R0，當顆粒半徑R>R0時，顆粒為多疇結(jié)

28、構(gòu)；當R<R0時，顆粒為單疇結(jié)構(gòu)。2）根據(jù)上面的分析，顆粒直徑較大時（M-D），由于是多疇結(jié)構(gòu)，磁化過程主要通過疇壁位移來實現(xiàn)，故矯頑力MHc較低。隨著直徑減小，退磁能迅速下降，當?shù)竭_臨界直徑時，會出現(xiàn)單疇結(jié)構(gòu)。此時磁化過程只能由疇的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)，而轉(zhuǎn)動過程必須克服較大的能量，所以矯頑力MHc增大，且有穩(wěn)定的最大范圍。如果顆粒直徑繼續(xù)減小到低于2R0則熱擾動作用相對明顯，矯頑力MHc逐漸下降（S-D）；當顆粒直徑減小到某一臨界值時，熱擾動能會大于交換作用能，自發(fā)磁化被完全破壞，矯頑力MHc降低到零，出現(xiàn)超順磁性（S-P）。能量和顆粒直徑間的關(guān)系 矯頑力和顆粒直徑間的關(guān)系光盤存儲原理：利用激

29、光的單色性和相干性，將要存儲的信息、模擬量和數(shù)字量等通過調(diào)制激光在記錄介質(zhì)上聚焦，以形成極微小的光照微區(qū)（直徑為光波長的線度，即1mm以下），使光照部分發(fā)生物理和化學變化，使光照微區(qū)的反射率、折射率、偏振特性等光學性質(zhì)與周圍介質(zhì)有很大的反襯度，從而實現(xiàn)信息存儲。讀取信息時，用低功率的激光掃描信息軌道，其反射光通過光電探測器檢測和解調(diào)來讀取所記錄的信息。光盤 = 基片 + 存儲介質(zhì) + 保護層從存儲功能進展的角度，可以將光盤分為ROM光盤、WORM光盤、E-DRAW光盤與Overwrite光盤四類。高密度光盤存儲材料：磁光存儲介質(zhì)Pt/Co, MnBiAl, YIG (yttrium alumi

30、num garnet);相變型存儲介質(zhì)Ge-Te-Sb, In-Sb-Ag-Te等；有機存儲介質(zhì)光在光導纖維中傳播的基本原理是全反射。光導纖維大多呈圓柱狀，由折射率較高的纖芯和折射率較低的包層組成，前圖給出光纖軸向剖面。在光纖端面，光線以¢q角入射時，纖芯內(nèi)光的折射角為q1，折射線遇到纖芯與包層界面時入射角為f=90º-1，入射角¢q越小時則f越大。當¢q小到qc'并使f增大到全反射臨界角f0=90º-c時，進入纖芯的光線被全部反射回纖芯中。光線在界面上發(fā)生全反射，在芯中以鋸齒狀路徑曲折前進，不會穿出包層，避免了光在傳播時的折射損耗。光

31、束就是借助纖芯和包層之間的多次全反射沿光纖傳輸?shù)摹９饫w的組成：纖芯+包層+保護層液晶是一種有機化合物，它在加熱融化過程中經(jīng)歷了一個不透明的混濁狀態(tài)，繼續(xù)加熱成為透明的液體，這種混濁狀態(tài)的液體具有液體的流動性，同時又具有晶體的各向異性(如光學各向異性、介電各向異性、介磁各向異性等)，故稱為液晶。液晶不是液體按塊體磁化率來劃分:抗磁性材料、順磁性材料、反鐵磁性材料、強磁性材料(鐵磁性、亞鐵磁性)根據(jù)磁滯迴線的形狀及其特點（或按功能分）對磁性材料進行分類，包括以下幾種：軟磁材料、永（硬）磁材料、矩磁材料、壓磁材料、旋磁材料。常用的軟磁材料有純鐵、硅鋼片、鐵鎳合金、軟磁鐵氧體等。目前用得最多的永磁體是

32、AlNi系、AlNiCo系等合金，SmCo、NdFeB等稀土類金屬永磁及磁鉛石結(jié)構(gòu)的M型鋇鐵氧體、鍶鐵氧體等。矩磁材料的矯頑力也很小，與軟磁相似，它的特點是磁滯迴線呈矩形。由于矩磁材料主要用于磁記錄和磁存儲技術(shù)方面，所以又叫做磁記錄與磁存儲材料。這種材料大量用作電子計算機存儲器中的記憶元件及自動控制裝置中的控制元件。矩磁鐵氧體可以用于制造脈沖變壓器的磁芯。磁性材料磁化時，其形狀和尺寸總要發(fā)生彈性變化。這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)，這類材料叫做磁致伸縮材料，又叫壓磁材料。利用壓磁材料可以制造在民用及軍事上都有廣泛用途的電聲換能器。壓磁材料廣泛應(yīng)用于超聲和聲納系統(tǒng)、精密快速致動與控制元件、各類傳感器以

33、及電路斷路器與繼電器、濾波元件、觸點開關(guān)等電路元件，是高新技術(shù)領(lǐng)域常見材料之一。旋磁材料是具有旋磁性的材料。若沿材料的某一方向(如X方向)加一交變磁場，能夠在X、Y、Z各方向都能產(chǎn)生成磁化，產(chǎn)生磁感應(yīng)強度。這個性質(zhì)就是旋磁性。旋磁材料基本上是鐵氧體磁性材料。敏感材料是指對電、光、聲、力、熱、磁、氣體分布等待測量的微小變化而表現(xiàn)出性能明顯改變的功能材料。 本征吸收限本征吸收通常是指帶間吸收，即與能帶和能帶之間是電子躍遷有關(guān)的吸收。其特點是在不大的光譜范圍內(nèi)吸收系數(shù)突然增長。通常把吸收系數(shù)突然增長到很大的光波長和頻率稱為半導體的本征吸收限激子吸收如果在能量為hn的光子作用下，價帶的電子受到激發(fā)但尚不能進入導帶成為自由電子，即仍然受到空穴庫侖場的作用，則形成互相束縛的受激電子-空穴對，它對外呈中性。這種彼此束縛的受激電子和空穴組成的系統(tǒng)稱為激子。吸收光子形成激子的過程稱為激子吸收。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)要產(chǎn)生激光必須創(chuàng)造一定的條件使受激輻射的原子數(shù)大于吸收光子的原子數(shù)，或受激輻射光子數(shù)大于受激吸收光子數(shù)，即實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。簡述光生伏特效應(yīng)產(chǎn)生的條件：在一定條件下受到光照作用的半導體中產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。它是符號不同的光生