電子材料4/5/20231前言 電子材料是當前材料科學的一個重要方面,品種多、用途廣、涉及面寬。是制作電子元器件和集成電路的基礎，是獲得高性能高可靠先進電子元器件和系統的保證。同時還廣泛應用于印制電路板和微線板、封裝用材料、元器件和整機、電信電纜和光纖、各種顯示器及顯示板，以及各種控制和顯示儀表等等。分類與特點應用與發展動態4/5/202321.1電子材料的分類與特點1.1.1在國民經濟中的地位1.1.2電子材料的分類1.1.3電子材料對環境的要求1.1.4電子材料與元器件4/5/202331.1.2電子材料的分類按用途分：結構電子材料和功能電子材料。結構電子材料是指能承受一定壓力和重力，并能保持尺寸和大部分力學性質（強度、硬度及韌性等）穩定的一類材料；結構電子材料是指除強度性能外，還有特殊性能，或能實現光、電、磁、熱、力等不同形式的交互作用和轉換的非結構材料；按組成（化學作用）分：無機電子材料和有機電子材料無機電子材料以可分為金屬材料(以金屬鍵結合）和非金屬材料（以離子鍵和共價鍵結合）；有機電子材料主要是指高分子材料（以共價鍵和分子鍵結合）；按材料的物理性質和應用領域分:按材料的物理性質分：導電材料、超導材料、半導體材料、絕緣材料、壓電鐵電材料、磁性材料、光電材料和敏感材料等。按應用領域分：微電子材料、電器材料、電容器材料、磁性材料光電子材料、壓電材料、電聲材料等；傳統電子材料與先進電子材料4/5/202351.1.3電子材料對環境的要求 電子材料在做成元器件和集成電路之后，還應具備一致性和穩定性，能夠承受各種惡劣的環境。主要表現在以下幾方面：溫度壓力濕度環境中的化學顆粒及塵埃霉菌和昆蟲輻射機械因素4/5/202361.2電子材料的應用與發展動態為適應電子整機和設備小型化、輕量化、薄型化、數字化、多功能，現在社會要求電子元器件的開發生產必須向小型化、高集成化、片式化發展；電子材料今后將盡可能長適應電子元器件的這些要求。電子材料的要求和選用原則納米電子材料、復合材料等新型電子材料電子材料的發展動態4/5/202371.2.2電子材料的選用原則根據元器件性能參數根據元器件結構特點根據元器件工藝特點按經濟原則4/5/202391.2.3納米電子材料納米材料的特征 定義：納米材料是三維空間尺寸中至少有一維處于納米量級（1-100nm）的尺度范圍內或由此作為基本單元構成的材料。包括：納米微粒、納米結構、納米復合材料；納米效應：表面效應（界面和表面的懸鍵）、量子尺寸效應、體積效應、宏觀量子隧道效應、界面相關效應。物質尺度到了納米級后，由于表面電子能級（費米面）的變化（Kubo效應）導致了納米材料具有許多奇特的性能，從而使其具備奇異性和反常性，能使多種多樣的材料改性，用途極為廣泛。上述五種效應是納米材料的基本特性，它使納米粒子和納米固體呈現許多奇異的物理性質、化學性質；4/5/202310納米材料的基本單元包括：零維：納米尺寸的粒子一維：納米粗細尺寸的棒、碳管、線

二維：指空間一維處于納米尺度，如超薄膜、多層膜、超晶格對應稱為：量子點、量子線、量子阱

三維：納米尺寸晶粒的三維塊材料4/5/202311表面原子數占全部原子數的

比例和粒徑間的關系

4/5/202313當粒子尺寸下降到一定值時，金屬費米能級附近的電子能級由準連續變為離散能級的現象，納米半導體微粒存在不連續的最高能級占據分子軌道和最低未被占據的分子軌道能級的能隙變寬現象均稱為量子尺寸效應2量子尺寸效應微粒尺寸量子尺寸效應導致微粒的磁、光、電、熱及超導性等與宏觀特性顯著不同.例如：對銀微粒而言，由d=4EF/3N，EF=

2/2m×(32n1)2/3可以得到d/B=（8.7×10-18）/d3(K.cm)，當dBT時，發生能級分裂，如取溫度T=1K，d=20nm，當電子壽命

/d

條件成立時，d＜20nm，Ag納米顆粒由導體變為非金屬絕緣體。n1—--電子密度=6×1022/cm3,m—--電子質量4/5/2023143體積效應 當超細微粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導態的相干長度或透射深度等物理尺寸相當或更小時，晶體周期性的邊界條件被破壞，導致聲、光、磁、熱、力等特性呈現新的效應。納米銅晶體的自擴散是傳統晶體的1016—1019倍

PbTiO3、BaTiO3等典型鐵電體納米化后順電體鐵磁性物質（5nm）出現極強的順磁效應惰性的Pt納米微粒化后Pt黑是活性極好的催化劑金屬納米微粒后無金屬光澤，對光顯示極強的吸

收性4/5/2023155界面相關效應

由于納米結構材料中有大量的界面，與單晶材料相比，納米結構材料具有反常高的擴散率，它對蠕變、超塑性等力學性能有顯著影響；可以在較低的溫度對材料進行有效的摻雜，并可使不混溶金屬形成新的合金相；出現超強度、超硬度、超塑性等

界面相關效應：納米銅材的超塑性（中科院盧柯）,納米粒子界面中原子的超快擴散能力導致了納米銅具有超塑變形