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1、Chapter 1. Introduction1. What are electronic materials?电子材料是用在电子电气工厂的材料，它们是电子器件和集成电路制造的基础。2. What are the functional electronic materials? 功能电子材料是指除强度性能外，还有特殊功能，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。3. What are the basic requirements of modern society to electronic materials?1. 高纯度与完美的晶体结构。 2.先进的制造技术。 3.大尺
2、寸。4. 寿命长且可控。 5.具有优异结构与功能特性。 6.减少污染节约能源。4. What is the future direction for the development of advanced electronic materials?先进复合材料 有机电子材料 电子薄膜材料5. What is Moores law? 集成电路上可容纳的晶体管数目将在每三年变成原来的4倍。Chapter 2. Elementary materials science concepts1. Please explain the shell model of atomic structure and
3、sketch that for sodium.11 Protons12 NeutronsM shell (n = 3)K shell (n = 1)L shell (n = 2)壳模型是基于波尔模型的。原子核：带正电的质子与中性的中子。原子序数：核电荷数。电子：质量极小， 带负电，在原子中绕电子核旋转。核外电子排布：泡 利不相容定理、能量最低原理、洪特定理。2. Whats the force between the two atoms when their separation is above the bond length, equal to the bond length and be
4、low the bond length? What are the net force and potential energy in bonding between two atoms?o IMud+ o LHMPHJIOV. 出 Bji耶匸Ail=距离大于键长时合力为吸引力，等于键长时合力为 0，小于键长时合力为斥力。 力为势能相对距离的导数。当两个原子距离无穷远时，几乎不相互作用，势能为 0.当两个原子在吸引力作用下靠近时，势能逐渐下降，到达平衡位置时，势能最 低。当原子距离进一步接近，要克服排斥力，使得势能重新升高。把平衡位置距 离下对应的势能定义为结合能。3. Please list
5、 three kinds of the primary bonds and the typical material.共价键：H2, CH4金属键: copper.离子键: NaCl, ZnS.4. Please list two kinds of the secondary bonds and the typical material.诱发偶极矩: H2、CH4氢键: H20.5. Whats the bond for semiconductors?许多重要的半导体都是极化共价键，是一种混合键。6. Whats the origin of the Van der Waals bond? Pl
6、ease explain the formationof the hydrogen bond and induced dipole, respectively.范德华键：产生于分子或原子之间的静电相互作用氢键：氧原子中的电子在远离氢原子的地方聚集，水分子是极性的有一个电 偶极矩。水中各种偶极矩之间的引力引起范德华键，当一个偶极子的正电荷来自 一个暴露的氢核时，范德华键便称作氢键。诱发偶极矩：两个原子由于电子波动的同步性诱发电偶极矩彼此互相吸引。7. Please draw the body centered cubic and tetragonal crystal structure.8. W
7、hats the miller index of the crystal plane?9. Please draw the crystal direction and crystal plane in a cubic crystal.110 (110)111 (111)121 (121)10. Please describe different kinds of crystal defects.点缺陷：引起晶格周期性的破坏发生在一个或几个晶格常数范围内的缺陷。线缺陷：晶格周期性的破坏发生在晶体内部一条线的周围近邻。 面缺陷：密排晶体中原子面的堆积顺序出现了反常所造成的缺陷。11. How to
8、 determine a Burgers vector for a dislocation in a crystal? Whats the difference between the Edge dislocation and Screw dislocation?在实际晶体中作一伯格斯回路，在完整晶体中按其相同的路线和步伐作回路自路线终点向起点的矢量，即伯格斯矢量。伯格斯矢量垂直于刃位错线。 伯格斯矢量与位错线平行。刃型位错必须与滑移方向 slipping direction 垂直，也垂直与滑移矢量 slipping vector. 螺旋位错线平行于滑移方向。12. What are the
9、characteristics at grain boundary?晶界两侧晶粒的晶体结构相同，空间取向不同。Point group点阵：从晶体结构中抽象出来的几何点的集合称之为晶体点阵Basis 基元：原子、分子或多个原子构成的集团Chapter 3. Dielectric materials and devices1. What are the direct and converse piezoelectric effect?Direct piezoelectric effect 正压电效应: 晶体在机械力作用下，一定方向产生电压，机械能转换为电能的过程。Converse piezoele
10、ctric effect 逆压电效应: 在外电场激励下，晶体某些方向产生形变现象，电能转换为机械能的过程。2. What is the domains?电畴：电偶极矩具有相同方向的区域称为电畴。3. Please explain the polarization process for the piezoelectric ceramic. 对压电陶瓷施加电场，可以使电畴有序排列，发生极化。施加外电场时， 电畴的极化方向发生转动, 趋向于按外电场方向的排列, 从而使材料得到极化。4. Please draw the polarization versus stress for piezoelec
11、tric ceramic.A compressive stress in g*the same direction of opoling, creates a voltage gDisk compressed: Disk stretched: generated voltage generated voltage hasof the same polarity as the poling voltage.沿着 极化方向的丿k应力产生与Disk afterJR化方向相同的扱化电场o polari zatio npolarity opposite to that of poling voltage
12、应力越大，定向排列的电畴越多,产生的 5 same polarity 化电荷越多口当所有壯畴都沿同向排列时，酮poli嘔问也竽slressarilll top极化达到最大U压应力逐渐减小极化逐渐 减小。当应力为。时.大部分电畴仍然沿极 化方向排列有很大剩余极化Voltage of the opposite polarity as the poling voltage is produced by a tensile stress along the direction of poling.当施 加拉应力円，产主相反方向的极化，电畴开 始向相反方向翻转，与正方向的电畴逐渐抵 消，极化电荷越来越少
13、，当E反极化柑抵时+ 表现出来的极化为0“继纹:増大应力，电畴 逐渐沿此方向排列，极化越來越大。5. Please give the piezoelectric equation and explain the parameters.极化感应电荷的大小与所加力的大小成比例，极性与力的方向有关:d为压电系数6. Please list at least three important piezoelectric material.Single crystals 单晶 Polycrystalline ceramics 陶瓷Polymer 高分子聚合物 Thin films 薄膜7. Why can
14、t a static force be measured by the piezoelectric sensor?理论上来讲，如果施加在晶片上的外力不变，积聚在极板上的电荷无内部泄 漏，外电路负载无穷大，那么在外力作用期间，电荷量将始终保持不变。但这是 不存在的,漏电阻会很快泄放掉其上的电荷。8. How to improve the sensibility of the piezoelectric sensor usingElectrometer circuit?t=R（Ca+Cc+Ci）被测作用力变化缓慢，此时如果测量回路时间常数也不 大，就会造成传感器的灵敏度降低。为了增大压电传感器的工
15、作频率范围，必须 增大时间常数。增大测量回路的电容来提高时间常数t ，则会影响电压灵敏度， 通常用增加电阻来提高时间常数。9. Please list the application of piezoelectric sensors.压电加速度传感器 压电压 传感器 超声波流量计10. Please give the frequency response for a PZT and explain the origination for each section.个区间是由于压电材料的漏电组引起的，第三个区间是由于传感器机械结构的共 振引起的。11. How to measure the flow velocity of liquid by the piezoelectric sensor?它采用两个声波发送器（SA和SB）和两个声波接收器（RA和RB）。同一声源的 两组声波在SA与RA之间和SB与RB之间分别传送。它们沿着管道安装的位置与 管道成0角。由于向下游传送的声波被流体加速，而向上游传送的声波被延迟， 它们之间的时间差与流速成正比。
