01.电子陶瓷结构基础

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1、本课程电子陶瓷部分所涉及的内容电子陶瓷结构基础电子陶瓷材料性质及制备工艺电子陶瓷材料应用绪论一、陶瓷的演变一万年前，我们的祖先就已能制造并使用陶器。绪论绪论陶瓷的定义：无机非金属粉末经成型后在低于熔点的高温下烧结而制成的固体材料。（狭义的，由工艺而来）“传统陶瓷”主要以天然的硅酸盐为原料，因此又被称为“硅酸盐材料”。由于陶瓷的化学组成是以离子键和共价键为主要键的无机非金属化合物，故又称陶瓷为“无机非金属材料”、“无机绝缘材料”、“无机介电材料”。绪论随着新型材料的发展，陶瓷概念扩展到整个无机非金属固体材料或无

2、机化合固体材料，除了一般的多晶烧结体外，还包括单晶、玻璃、薄膜、纤维、粉体等，其制备方法也不再局限于常规烧结法，因此是“广义陶瓷”。几个有用的名词：特种陶瓷specialceramics先进陶瓷advancedceramics精细陶瓷fineceramics高性能陶瓷highperformanceceramics新型陶瓷newceramics近代陶瓷modernceramics绪论绪论陶瓷的特点：优点：硬度大，机械强度高，化学稳定性好（耐腐蚀），熔点高，绝缘性能好，抗电强度高（>10kv/mm),导电性能可变

3、（半导体、超导体、绝缘体）及成本低。缺点：脆性大，分散性大。绪论二、电子陶瓷的分类从使用功能分类：（a）结构陶瓷：Al2O3、AlN、BeO(集成电路衬底、微波大功率器件散热支撑件、MCM用基片）；（b）功能陶瓷：电容器陶瓷、微波陶瓷、压电陶瓷、热释电陶瓷、透明电光陶瓷，半导体陶瓷；按照工作频率分：低频瓷（1kHz）、高频瓷（1MHz）、微波瓷（300MHz～300GHz）。绪论三、电子陶瓷的制备工艺块体材料的常规制作工艺：制粉－成型－烧结。制粉工艺多样化：固相法、液相法、气相法。成型工艺：干式模压成型、等静

4、压成型烧结工艺：常压烧结、热压烧结、填充烧结、气氛烧结。第一章电子陶瓷结构基础电子陶瓷是一种多晶多相材料，它的结构指显微结构和微观结构两个层次。显微结构：是指用各类显微镜所能观察到的陶瓷内部的组织结构。研究显微结构时需将样品放大数百倍到百万倍，分析精度可达纳米数量级。也就是陶瓷的各种组成（晶相、玻璃相、气相）的形状、大小、种类、数量、分布及晶界状态、宽度等。光学显微镜、SEM、TEM、AFM第一章电子陶瓷结构基础陶瓷显微结构第一章电子陶瓷结构基础微观结构：指晶体结构类型、对称性、晶格常数、原子排列情况及晶格缺

5、陷等。微观结构的研究分析手段有X射线衍射（XRD）、电子衍射（ED）等。研究微观结构时需将样品放大数百万倍，分析精度可达数埃。第一章电子陶瓷结构基础不同的材料由不同的晶相组成，不同的晶相又具有各自的晶体结构，这些结构决定了材料具有特定的性能。因此，要了解材料的性能，必须首先了解晶体结构，可从以下三点考虑：①、陶瓷的晶体结构有哪些？②、为什么会具有这样的结构？③、结构与其性能（特别是电性能）之间有何关系？§1-1原子间的结合力§1-2球的密堆积原理及配位数§1-3鲍林规则§1-4电子陶瓷的典型结构§1-5电子陶

6、瓷的显微结构§1-6电子陶瓷的晶体结构缺陷§1-7电子陶瓷的固溶结构第一章电子陶瓷结构基础第6章Internet应用基础§1-1原子间的结合力原子能够相互结合成分子或晶体，说明原子间存在某种强烈的相互作用，而且这种作用使体系的能量降低。§1-1-1晶体中的结合键：化学键（强键力）：离子键、共价键、金属键；依靠外层电子转移或形成电子对而构成稳定的电子结构；物理键（弱键力）：范德华键（分子键）、氢键；依靠原子或分子之间电偶极子的吸引力结合而成；第6章Internet应用基础按晶体中同类或异类原子间结合力，可将晶体

7、分为五类：离子晶体：离子键，正、负离子间靠库仑力结合共价晶体（原子晶体）：共价键，原子间靠电子云重叠成键金属晶体：金属键分子晶体：分子键氢键晶体：氢键§1-1原子间的结合力常见于有机物陶瓷中少见陶瓷材料中，结合键主要是离子键和共价键。第6章Internet应用基础§1-1-2离子键定义：两种不同原子靠近时，一种原子失去价电子成为正离子，另一种原子获得电子成为负离子，正、负离子间靠静电引力—库仑力而结合成键。特点：异种原子价电子转移无方向性和饱和性结合力强尽可能与异种原子成键§1-1原子间的结合力第6章Inte

8、rnet应用基础§1-1-3共价键定义：两个原子靠近时，都有保电子的倾向，原子间产生了电子云重叠（共用电子对）而结合成键。特点：同种原子也能成键具有方向性和饱和性与某一原子成键的原子数目是确定的（≤8-n）§1-1原子间的结合力金刚石结构第6章Internet应用基础§1-1-4电负性在无机化合物中，不存在纯粹的离子键或纯粹的共价键，两种键各占一定的比例，但以哪种键为主呢？可通过比较原子间的电负性大