- •1. Полупроводниковые материалы
- •1.1. Характеристика основных свойств
- •1.2 Классификация.
- •3. Подвижность свободных носителей заряда ( n и p)
- •5. Относительная диэлектрическая проницаемость.
- •6. Плотность материала.
- •7. Удельное сопротивление собственных полупроводников.
- •1.3.1. Кремний Si.
- •1.3.2. Германий Ge.
- •1.4. Сложные полупроводники.
- •1.4.1. Соединения группы а2b6.
- •1.4.2. Соединения группы а4в4.
- •1.4.3. Окисные полупроводники.
- •1.4.4. Поликристаллические полупроводники.
- •1.4.5. Аморфные полупроводники.
- •1.5. Параметры полупроводниковых материалов
- •1.6. Классификация полупроводниковых материалов
- •1.7. Полупроводниковый кремний как конструкционный материал
- •1.8. Вопросы и задачи
- •2. Проводниковые материалы
- •2.1. Определение и свойства проводников
- •2.2. Зависимость электрических свойств проводниковых материалов от внешних факторов
- •2.2.1. Температурная зависимость удельного сопротивления металлических проводников
- •2.2.2. Зависимость удельного сопротивления проводниковых материалов от давления
- •2.2.3. Сопротивление проводников на высоких частотах
- •2.2.4 Свойства материалов в виде тонких плёнок.
- •2.3 Материалы высокой проводимости.
- •2.4 Металлы высокого сопротивления.
- •2.5 Монометаллические резистивные материалы.
- •2.6 Металлические сплавы
- •2.7. Металло-окисные резистивные материалы.
- •2.8. Интерметаллические сплавы.
- •2.9. Механические композиции.
- •2.10. Материалы для толстоплёночных гис.
- •2.11. Сплавы специального назначения.
- •2.12 Биметаллы.
- •2.13. Вопросы и задачи
- •3. Диэлектрические материалы
- •3.1. Определение, основные свойства
- •3.1. Графики зависимости диэлектрической проницаемости
- •3.2. Параметры диэлектриков
- •3.2.1. Электрические параметры
- •3.2.2. Тепловые параметры
- •3.2.3. Физические параметры
- •3.3. Обзор диэлектрических материалов.
- •3.4. Функции пассивных диэлектриков в рэа.
- •3.5. Классификация пассивных диэлектриков.
- •3.6. Газообразные диэлектрики.
- •3.7. Жидкие диэлектрики.
- •3.8. Твердеющие диэлектрики.
- •3.9.1. Лаки.
- •3.9.2. Эмали.
- •3.9.3. Компаунды.
- •3.10. Полимеры.
- •3.11.1. Природные полимеры.
- •3.11.2. Линейные полимеры.
- •3.11.3. Полимеры, получаемые поликонденсацией.
- •3.12. Композиционные пластмассы и слоистые пластики.
- •3.13. Полимерные клеи и адгезивы.
- •3.14. Стекла.
- •3.14.1 Способы аморфизации материалов.
- •3.14.2. Общая характеристика стекол.
- •3.14.3. Химический состав и свойства оксидных стекол.
- •3.14.4. Техническое назначение стекол.
- •3.14.5. Кварцевое стекло высокой чистоты.
- •1.10. Стеклокристаллические материалы – ситаллы.
- •3.16. Техническая керамика.
- •3.16.1. Общая характеристика.
- •3.16.2. Виды керамики, применяемые в рэа.
- •3.17. Кварцевое стекло
- •3.18. Вопросы и задачи
- •4.2. Прецизионные сплавы
- •4.3. Вопросы
- •5. Магнитные материалы
- •5.1. Классификация веществ по магнитным свойствам
- •5.2. Основные свойства и параметры магнитных материалов
- •5.3. Виды магнитных материалов
- •5.4. Влияние состава, механической и термической обработки на магнитные свойства ферромагнетиков.
- •5.5. Магнитомягкие материалы.
- •5.5.1. Требования к магнитомягким материалам.
- •5.5.2. Классификация магнитомягких материалов.
- •5.5.3. Магнитомягкие материалы для постоянных и низкочастотных магнитных полей.
- •5.5.4. Высококачественные магнитомягкие материалы.
- •5.6. Магнитотвердые материалы.
- •5.6.1. Мтм для постоянных магнитов.
- •5.6.2. Мтм для магнитных лент.
- •5.7. Магнитные материалы специального назначения.
- •5.7.1. Материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ппг)
- •5.7.2. Магнитострикционные материалы.
- •5.7.3. Магнитные пленки.
- •5.7.4. Свч ферриты.
- •5.8. Вопросы
3.14. Стекла.
3.14.1 Способы аморфизации материалов.
К ак известно, для аморфных твердых тел характерны полная изотропия свойств и отсутствие определенной температуры плавления. Такими истинно аморфными веществами являются многие природные и искусственные полимеры. Естественное стремление этих веществ к кристаллизации подавляется тем, что длинные молекулы полимеров неудобны для правильной упаковки.
Кроме полимеров, в аморфное состояние можно перевести и другие вещества – диэлектрики, полупроводники и даже металлы, для которых наиболее характерным является кристаллическое состояние. Различные способы аморфизации материалов представлены на рис. 3.16.
При естественном охлаждении получить аморфную структуру удается у расплавов, обладающих высокой вязкостью. При их затвердевании частицы не успевают проделать даже минимальное смещение, необходимое для кристаллизации, и твердое тело сохраняет неупорядоченность, свойственную расплаву. Высокой вязкостью, обладают расплавы смесей многих оксидов, типичным компонентом которых является кварц (SiO2). Подсчитано, что высоковязкие стеклообразующие расплавы могли бы кристаллизоваться со скоростями в несколько атомных рядов в сутки, т.е. 1мкм примерно за 3 года.
Такую большую вязкость стеклообразующих расплавов, постепенно возрастающую при снижении температуры, можно объяснить тем, что входящие в их состав атомы или ионы объединяются в крупные молекулы и в комплексы (кластеры). По мере роста кластеров вязкость плавно увеличивается. Так образуется типичное стекло – неорганический гомогенный изотропный продукт затвердевания вязкого расплава при естественном охлаждении.
Гораздо труднее реализовать аморфное состояние металлов, не склонных образовывать кластеры в расплаве, а в твердом состоянии имеющих наиболее плотную упаковку с координационным числом 8–12 и ненаправленную металлическую связь. Получить аморфные металлы (металлостекла) удается при огромных скоростях охлаждения – около 10град/с, что можно обеспечить, если толщина затвердевающего слоя не превышает 50мкм; получением тонких лент пока и ограничиваются возможности этого метода.
Наконец, аморфизацию многих материалов можно осуществить осаждением из газовой фазы или в вакууме из молекулярного пучка на холодную подложку. Как правило, чем ниже температура подложки, тем, меньше проявляется способность пленочного материала кристаллизоваться. Поэтому при достаточно глубоком охлаждении можно получать даже аморфные металлы (например, медь).
Аморфизация в последнее время выступает как метод, позволяющий значительно расширить возможности известных материалов и получить оригинальные сплавы с совершенно новыми необычными свойствами. Это пример интенсивного развития, когда новые материалы создаются без использования дефицитных и редких элементов, а за счет лишь более искусного управления структурой.
3.14.2. Общая характеристика стекол.
Силикатное стекло являются одним из старейших материалов, известных человечеству. Тем не менее, наука о стекле все ещё не может ответить на многие важные вопросы. Шутят, что о стеклах легче сказать, чем они не являются, нежели определить, что же это такое. Стекла представляют собой неупорядоченные структуры, не имеют определенного химического состава (за исключением кварцевых стекол), температуры плавления.
У становлено, что основой строения силикатных стекол является комплекс SiO4 – тетраэдр с очень прочными связями Si=0. Отдельные тетраэдры могут быть скреплены в цепи так называемым "мостиковым кислородом" (рис.3.17).
Благодаря некоторой закономерности строения силикатных колец стекло нельзя считать бесструктурным материалом. В нем имеется ближний порядок, т.е. правильная ориентация атомов распространяется на значительно меньшее, чем в кристалле, расстояние.
Влияние ближнего порядка на свойства материала наименее поддается теоретическому изучению, и, хотя экспериментировать со стеклом сравнительно несложно, интерпретация полученных данных крайне затруднительна. Это усложняет предсказание свойств новых стекол и объяснение их поведения в тех или иных условиях обработки и эксплуатации. Однако накопленный практический опыт позволяет использовать стекла во всех сферах науки и техники.
П реимущества и недостатки стекол по сравнение с другими материалами показаны на рис.3.18.