《电子材料》课程教学大纲 课程编号：03084014 适用专业：电子科学与技术（固体电子工程） 学时数：64 学分数：4 开课学期：第6学期 先修课程：《固体物理》、《电介质物理》、《材料物理化学》、《磁性物理》 一、课程性质和目标 授课对象：电子科学与技术专业本科生、材料科学与工程专业本科生。 课程类别：专业课 教学目标：《电子材料》为电子科学与技术重要专业课程。《电子材料》主要包括电子材料的 制备方法、结构特征、电磁特性及影响因素、元器件设计和应用开发等所需的材料基础知识，该领 域的最新发展等，为研制电子材料奠定理论与实践基础。学生学习本课程后，了解电子材料的历史、 应用领域与特点及其应用与发展动态，更深入掌握电介质物理、磁性物理的基础知识，提高相关知 识在材料研究过程中的运用能力：具备从事电子材料生产、研究、应用和开发的基本能力：本课程 又为后续专业课程基础，直接同电子元器件和电子材料测量密切结合。 二、课程内容安排和要求 (一)教学内容、要求及教学方法 重点掌握介质材料与磁性材料两部分相关内容。 其中介质材料(32学时)： 第一章电子陶瓷结构基础 主要教学内容： (1)绪言 (2)原子间的结合力 (3)球的密堆积原理及配位数 (④)鲍林规则 (5)电子陶瓷的典型结构 (6)电子陶瓷的显微结构 (7)电子陶瓷的晶体结构缺陷 (8)电子陶瓷的固溶结构 要求： 掌握陶瓷显微结构的分类及基本概念、点缺陷表示方式及缺陷反应方程的书写、固溶机理及影 响固溶度因素、鲍林规则（如几何规则、电价规则等）、钙钛矿结构形成条件及特点。能灵活运用 鲍林规则分析晶体中多面体的连接方式。理解等径球与不等径球的密堆积原理、电子陶瓷的典型晶 体结构、显微结构对材料性能影响的重要性。了解电子材料定义、分类、应用以及发展趋势。 教学方法：
《电子材料》课程教学大纲 课程编号：03084014 适用专业：电子科学与技术（固体电子工程） 学 时 数：64 学 分 数：4 开课学期：第 6 学期 先修课程：《固体物理》、《电介质物理》、《材料物理化学》、《磁性物理》 一、课程性质和目标 授课对象：电子科学与技术专业本科生、材料科学与工程专业本科生。 课程类别：专业课 教学目标：《电子材料》为电子科学与技术重要专业课程。《电子材料》主要包括电子材料的 制备方法、结构特征、电磁特性及影响因素、元器件设计和应用开发等所需的材料基础知识，该领 域的最新发展等，为研制电子材料奠定理论与实践基础。学生学习本课程后，了解电子材料的历史、 应用领域与特点及其应用与发展动态，更深入掌握电介质物理、磁性物理的基础知识，提高相关知 识在材料研究过程中的运用能力；具备从事电子材料生产、研究、应用和开发的基本能力；本课程 又为后续专业课程基础，直接同电子元器件和电子材料测量密切结合。 二、课程内容安排和要求 （一）教学内容、要求及教学方法 重点掌握介质材料与磁性材料两部分相关内容。 其中介质材料（32 学时）： 第一章 电子陶瓷结构基础 主要教学内容： ⑴ 绪言 ⑵ 原子间的结合力 ⑶ 球的密堆积原理及配位数 ⑷ 鲍林规则 ⑸ 电子陶瓷的典型结构 ⑹ 电子陶瓷的显微结构 ⑺ 电子陶瓷的晶体结构缺陷 ⑻ 电子陶瓷的固溶结构 要求： 掌握陶瓷显微结构的分类及基本概念、点缺陷表示方式及缺陷反应方程的书写、固溶机理及影 响固溶度因素、鲍林规则（如几何规则、电价规则等）、钙钛矿结构形成条件及特点。能灵活运用 鲍林规则分析晶体中多面体的连接方式。理解等径球与不等径球的密堆积原理、电子陶瓷的典型晶 体结构、显微结构对材料性能影响的重要性。了解电子材料定义、分类、应用以及发展趋势。 教学方法：
利用传统的板书与精心设计的PPT多媒体课件相结合，培养和激发学生的学习兴趣，同时采 用课堂小测验的方式，巩固相关知识。 学时分配：12学时 第二章低介装置瓷 主要教学内容： (1)低介装置瓷的基本知识 (2)典型低介装置瓷 (3)低温共烧陶瓷 要求： 掌握电介质与金属导热机制的区别、高导热晶体特点、光散射因子。理解陶瓷透明化机理。了 解装置瓷的特点、要求以及分类。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的PPT多媒体课件相结合，联系基板材料的发展现状和研究热点， 培养和激发学生的学习兴趣，同时采用课堂练习的方式，巩固相关知识。 学时分配：2学时 第三章高介电容器瓷 主要教学内容： (1)电容器瓷概述 (2)高介电容器瓷的介电特性 (3)高频电容器瓷的主要原料 (4)中高压陶瓷电容器瓷 要求： 掌握电容器的分类、特点及典型的瓷料组别、高介电容器介电常数的温度系数变化机理、钛离 子变价原因及解决措施。理解中高压陶瓷电容器类别及特点。对高频瓷料的合成与制备技术有一定 了解。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的PPT多媒体课件相结合，联系电子陶瓷工艺原理，培养和激发 学生的学习兴趣，同时采用课堂练习的方式，巩固相关知识。 学时分配：3学时 第四章强介铁电瓷 主要教学内容： (1)铁电材料的基本知识 (2)陶瓷的铁电性与铁电陶瓷 (3)强介铁电瓷的改性机理 (4)铁电陶瓷材料确定原则 (⑤)铁电陶瓷的老化与疲劳现象
利用传统的板书与精心设计的 PPT 多媒体课件相结合，培养和激发学生的学习兴趣，同时采 用课堂小测验的方式，巩固相关知识。 学时分配：12 学时 第二章 低介装置瓷 主要教学内容： ⑴ 低介装置瓷的基本知识 ⑵ 典型低介装置瓷 ⑶ 低温共烧陶瓷 要求： 掌握电介质与金属导热机制的区别、高导热晶体特点、光散射因子。理解陶瓷透明化机理。了 解装置瓷的特点、要求以及分类。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的 PPT 多媒体课件相结合，联系基板材料的发展现状和研究热点， 培养和激发学生的学习兴趣，同时采用课堂练习的方式，巩固相关知识。 学时分配：2 学时 第三章 高介电容器瓷 主要教学内容： ⑴ 电容器瓷概述 ⑵ 高介电容器瓷的介电特性 ⑶ 高频电容器瓷的主要原料 ⑷ 中高压陶瓷电容器瓷 要求： 掌握电容器的分类、特点及典型的瓷料组别、高介电容器介电常数的温度系数变化机理、钛离 子变价原因及解决措施。理解中高压陶瓷电容器类别及特点。对高频瓷料的合成与制备技术有一定 了解。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的 PPT 多媒体课件相结合，联系电子陶瓷工艺原理，培养和激发 学生的学习兴趣，同时采用课堂练习的方式，巩固相关知识。 学时分配：3 学时 第四章 强介铁电瓷 主要教学内容： (1) 铁电材料的基本知识 (2) 陶瓷的铁电性与铁电陶瓷 (3) 强介铁电瓷的改性机理 (4) 铁电陶瓷材料确定原则 (5) 铁电陶瓷的老化与疲劳现象
要求： 掌握铁电体、电畴、铁电老化、铁电疲劳等基本概念、钛酸钡铁电体的晶体结构及相变、低频 铁电瓷的展宽、移峰、叠峰的基本概念及其改性机理。理解电滞回线、铁电体居里相变扩张机理尤 其是应力相变机理。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的PPT多媒体课件相结合，回顾电介质物理的相关知识，培养和 激发学生的学习兴趣，同时采用课堂小测验的方式，巩固相关知识。 学时分配：8学时 第五章独石电容器瓷 主要教学内容： (1)独石电容器的特点 (2)独石瓷的主要系列 要求： 掌握镍电极多层陶瓷电容器的优点、抗还原瓷料研制难点及解决方案。对多层陶瓷电容器的优 点及主要瓷料组别有一定了解。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的PPT多媒体课件相结合，联系多层陶瓷电容器的生产和发展趋 势，培养和激发学生的学习兴趣，同时采用课堂练习的方式，巩固相关知识。 学时分配：2学时 第六章半导体瓷 主要教学内容： (1)半导体陶瓷的基本概念 (2)BaTiO;瓷的半导化机理 (3)PTC热敏电阻 (4)半导体陶瓷电容器 要求： 掌握钛酸钡陶瓷的半导化方法、金属与半导体的接触形式。理解表面层、晶界层电容效应。对 半导体陶瓷电容器分类、PTC陶瓷的半导化机理、PTC效应有一定了解。 教学方法 利用传统的板书与精心设计的PPT多媒体课件相结合，回顾半导体物理的相关知识，培养和 激发学生的学习兴趣，同时采用课堂练习的方式，巩固相关知识。 学时分配：2学时 第七章压电陶瓷 主要教学内容： (1)压电效应 (2)压电陶瓷的主要参数
要求： 掌握铁电体、电畴、铁电老化、铁电疲劳等基本概念、钛酸钡铁电体的晶体结构及相变、低频 铁电瓷的展宽、移峰、叠峰的基本概念及其改性机理。理解电滞回线、铁电体居里相变扩张机理尤 其是应力相变机理。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的 PPT 多媒体课件相结合，回顾电介质物理的相关知识，培养和 激发学生的学习兴趣，同时采用课堂小测验的方式，巩固相关知识。 学时分配：8 学时 第五章 独石电容器瓷 主要教学内容： ⑴ 独石电容器的特点 ⑵ 独石瓷的主要系列 要求： 掌握镍电极多层陶瓷电容器的优点、抗还原瓷料研制难点及解决方案。对多层陶瓷电容器的优 点及主要瓷料组别有一定了解。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的 PPT 多媒体课件相结合，联系多层陶瓷电容器的生产和发展趋 势，培养和激发学生的学习兴趣，同时采用课堂练习的方式，巩固相关知识。 学时分配：2 学时 第六章 半导体瓷 主要教学内容： (1) 半导体陶瓷的基本概念 (2) BaTiO3 瓷的半导化机理 (3) PTC 热敏电阻 (4) 半导体陶瓷电容器 要求： 掌握钛酸钡陶瓷的半导化方法、金属与半导体的接触形式。理解表面层、晶界层电容效应。对 半导体陶瓷电容器分类、PTC 陶瓷的半导化机理、PTC 效应有一定了解。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的 PPT 多媒体课件相结合，回顾半导体物理的相关知识，培养和 激发学生的学习兴趣，同时采用课堂练习的方式，巩固相关知识。 学时分配：2 学时 第七章 压电陶瓷 主要教学内容： ⑴ 压电效应 ⑵ 压电陶瓷的主要参数
(3)铅基压电陶瓷 (④)透明电光陶瓷 要求： 掌握压电效应、压电参数的物理意义、压电陶瓷预极化原理、PZT陶瓷的软性与硬性取代规律。 理解压电陶瓷的准同型相界。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的PPT多媒体课件相结合，引入压电陶瓷的前沿研究热点和成果， 培养和激发学生的学习兴趣，同时采用课堂练习的方式，巩固相关知识。 学时分配：3学时 其中磁性材料(32学时)： 主要教学内容有：磁学基础知识、软磁材料、永磁材料等。重点讲授磁性材料的制备方法、结 构特征、电磁特性及影响因素、元器件设计和应用开发等所需的材料基础知识。 课程内容分布如下： 第八章磁性材料概述 主要教学内容： (1)磁学、磁性材料的历史 (2)磁性材料的市场、机遇与挑战 要求： (1)了解磁性材料的历史、应用领域与特点及其应用与发展动态 (2)阐述磁性材料在国民经济中的作用，激发同学们对这门课学习的积极性 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的本课程的PowerPoint多媒体讲稿相结合，培养和激发学生的学 习兴趣。 学时分配：2学时 第九章磁学基础知识 主要教学内容： (1)静磁现象 (2)材料的磁化 (3)磁性和磁性材料的分类 要求： 了解磁场的产生方式：理解磁矩、磁化强度、磁导率、磁化率、退磁场、静磁能等概念：掌 握磁学单位在CGS单位制和SI单位制间的转换及利用磁滞回线获得磁学参数(H,M,Bs,M,B, 4等)。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的本课程的PowerPoint多媒体讲稿相结合，同时采用课堂练习或 小测验的方式，巩固相关知识
⑶ 铅基压电陶瓷 ⑷ 透明电光陶瓷 要求： 掌握压电效应、压电参数的物理意义、压电陶瓷预极化原理、PZT 陶瓷的软性与硬性取代规律。 理解压电陶瓷的准同型相界。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的 PPT 多媒体课件相结合，引入压电陶瓷的前沿研究热点和成果， 培养和激发学生的学习兴趣，同时采用课堂练习的方式，巩固相关知识。 学时分配：3 学时 其中磁性材料（32 学时）： 主要教学内容有：磁学基础知识、软磁材料、永磁材料等。重点讲授磁性材料的制备方法、结 构特征、电磁特性及影响因素、元器件设计和应用开发等所需的材料基础知识。 课程内容分布如下： 第八章 磁性材料概述 主要教学内容： ⑴ 磁学、磁性材料的历史 ⑵ 磁性材料的市场、机遇与挑战 要求： ⑴ 了解磁性材料的历史、应用领域与特点及其应用与发展动态 ⑵ 阐述磁性材料在国民经济中的作用，激发同学们对这门课学习的积极性 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的本课程的 PowerPoint 多媒体讲稿相结合，培养和激发学生的学 习兴趣。 学时分配：2 学时 第九章 磁学基础知识 主要教学内容： ⑴ 静磁现象 ⑵ 材料的磁化 ⑶ 磁性和磁性材料的分类 要求： 了解磁场的产生方式；理解磁矩、 磁化强度、磁导率、磁化率、退磁场、静磁能等概念；掌 握磁学单位在 CGS 单位制和 SI 单位制间的转换及利用磁滞回线获得磁学参数（Hc, Ms, Bs, Mr, Br， i 等）。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的本课程的 PowerPoint 多媒体讲稿相结合，同时采用课堂练习或 小测验的方式，巩固相关知识
学时分配：3学时 第十章软磁材料 主要内容： (1)铁氧体软磁材料 (2)LTCC旋磁铁氧体材料 (3)纳米晶软磁材料 要求：熟悉、理解软磁材料的理论基础，重点掌握铁氧体软磁的晶体结构与特性要求：对常见 铁氧体软磁材料的合成与制备工艺有初步了解，同时对软磁材料的研究热点、发展动态有初步了解。 了解LTCC的工艺流程，以及常见的LTCC旋磁铁氧体的制备方法及性能：了解几类纳米晶软磁材 料的相变过程，深刻理解矫顽力随晶粒大小的变化规律及原因。具体要求如下： (1)表征软磁材料的软”的性能指标，如何获得软磁材料： (2)掌握LTCC旋磁铁氧体材料的主要技术要求，可实现的途径以及适用的领域： (3)掌握纳米晶磁性材料具有软磁性能的原因，尤其是纳米晶中的随机平均磁晶各向异性模型 理论： 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的本课程的PowerPoint多媒体讲稿相结合，同时采用课堂练习或 小测验的方式，巩固相关知识。 学时分配：17学时 第十一章永磁材料 主要内容： (1)永磁材料简介与基础理论 (2)金属永磁材料 (3)稀土永磁材料NdFeB (④)铁氧体永磁材料 要求：熟悉、理解永磁材料的理论基础，重点掌握金属永磁材料的晶体结构与特性要求：对常 见金属永磁材料的合成与制备工艺有初步了解，通过学习几种不同的永磁材料，深刻理解材料的微 观结构是如何影响永磁材料的剩余磁化强度和矫顽力的。掌握M型六角铁氧体永磁材料的晶体结 构和磁晶各向异性。具体要求如下： (①)熟悉理解硬磁材料的理论基础， (2)对常见金属硬磁材料、铁氧体硬磁材料的合成与制备工艺有初步了解， (3)熟悉稀土永磁材料Nd-FeB的微观结构： (④)熟悉M型六角铁氧体的晶体结构、磁晶各向异性及其永磁性能。 (⑤)熟悉几种永磁材料的高矫顽力机理： 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的本课程的PowerPoint多媒体讲稿相结合，同时采用课堂练习或
学时分配：3 学时 第十章 软磁材料 主要内容： ⑴ 铁氧体软磁材料 ⑵ LTCC 旋磁铁氧体材料 ⑶ 纳米晶软磁材料 要求：熟悉、理解软磁材料的理论基础，重点掌握铁氧体软磁的晶体结构与特性要求；对常见 铁氧体软磁材料的合成与制备工艺有初步了解，同时对软磁材料的研究热点、发展动态有初步了解。 了解 LTCC 的工艺流程，以及常见的 LTCC 旋磁铁氧体的制备方法及性能；了解几类纳米晶软磁材 料的相变过程，深刻理解矫顽力随晶粒大小的变化规律及原因。具体要求如下： ⑴ 表征软磁材料的“软”的性能指标，如何获得软磁材料； ⑵ 掌握 LTCC 旋磁铁氧体材料的主要技术要求，可实现的途径以及适用的领域； ⑶ 掌握纳米晶磁性材料具有软磁性能的原因，尤其是纳米晶中的随机平均磁晶各向异性模型 理论； 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的本课程的 PowerPoint 多媒体讲稿相结合，同时采用课堂练习或 小测验的方式，巩固相关知识。 学时分配：17 学时 第十一章 永磁材料 主要内容： ⑴ 永磁材料简介与基础理论 ⑵ 金属永磁材料 ⑶ 稀土永磁材料 NdFeB ⑷ 铁氧体永磁材料 要求：熟悉、理解永磁材料的理论基础，重点掌握金属永磁材料的晶体结构与特性要求；对常 见金属永磁材料的合成与制备工艺有初步了解，通过学习几种不同的永磁材料，深刻理解材料的微 观结构是如何影响永磁材料的剩余磁化强度和矫顽力的。掌握 M 型六角铁氧体永磁材料的晶体结 构和磁晶各向异性。具体要求如下： ⑴ 熟悉理解硬磁材料的理论基础， ⑵ 对常见金属硬磁材料、铁氧体硬磁材料的合成与制备工艺有初步了解， ⑶ 熟悉稀土永磁材料 Nd-Fe-B 的微观结构； ⑷ 熟悉 M 型六角铁氧体的晶体结构、磁晶各向异性及其永磁性能。 ⑸ 熟悉几种永磁材料的高矫顽力机理； 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的本课程的 PowerPoint 多媒体讲稿相结合，同时采用课堂练习或
小测验的方式，巩固相关知识。 学时分配：6学时 第十二章非晶磁性材料 主要内容：非晶合金的制备方法：磁性非晶合金的性能特点：几种非晶磁性合金的性能比较。 要求：熟悉、理解非晶磁性合金的制备方法，重点掌握非晶磁性合金内原子短程有序的特点及 非晶合金内诱发的磁各向异性来源。掌握非晶磁性合金的性能特点。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的本课程的PowerPoint多媒体讲稿相结合，同时采用课堂练习或 小测验的方式，巩固相关知识。 学时分配：1学时 第十三章几类磁性功能材料 主要内容： (1)磁致伸缩材料 (2)磁致伸缩材料 要求：理解磁致伸缩的概念、分类及物理机制：了解几类重要的磁致伸缩材料：理解磁热效应 的概念、物理量的表述和热力学过程；理解巨磁热效应中的磁相变类型和结构相变，了解当前磁致 冷技术的发展现状和存在的难题。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的本课程的PowerPoint多媒体讲稿相结合，同时采用课堂练习或 小测验的方式，巩固相关知识。 学时分配：4学时 (二)实践性教学环节和要求 无 三、考核方式 本课程的考核方式：期末考核：闭试(70%)，平时考核（出勤、课堂提问和测试、作业等， 30%) 四、建议教材及参考资料 建议教材： 1、《电子材料》李言荣、恽正中北京：清华大学出版2013年1月第1版 2、《磁学基础与磁性材料》，严密彭晓领，杭州：杭州大学出版2006年4月 参考资料： 1、《无机电介质》李标荣武汉：华中科技大学出版社 2、《现代陶瓷材料及技术》曲远方上海：华东理工大学出版社2008年5月第1版
小测验的方式，巩固相关知识。 学时分配：6 学时 第十二章 非晶磁性材料 主要内容：非晶合金的制备方法；磁性非晶合金的性能特点；几种非晶磁性合金的性能比较。 要求：熟悉、理解非晶磁性合金的制备方法，重点掌握非晶磁性合金内原子短程有序的特点及 非晶合金内诱发的磁各向异性来源。掌握非晶磁性合金的性能特点。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的本课程的 PowerPoint 多媒体讲稿相结合，同时采用课堂练习或 小测验的方式，巩固相关知识。 学时分配：1 学时 第十三章 几类磁性功能材料 主要内容： ⑴ 磁致伸缩材料 ⑵ 磁致伸缩材料 要求：理解磁致伸缩的概念、分类及物理机制；了解几类重要的磁致伸缩材料；理解磁热效应 的概念、物理量的表述和热力学过程；理解巨磁热效应中的磁相变类型和结构相变，了解当前磁致 冷技术的发展现状和存在的难题。 教学方法： 利用传统的板书与精心设计的本课程的 PowerPoint 多媒体讲稿相结合，同时采用课堂练习或 小测验的方式，巩固相关知识。 学时分配：4 学时 （二）实践性教学环节和要求 无 三、考核方式 本课程的考核方式：期末考核：闭试（70%），平时考核（出勤、课堂提问和测试、作业等， 30%） 四、建议教材及参考资料 建议教材： 1、《电子材料》 李言荣、恽正中 北京：清华大学出版 2013 年 1 月第 1 版 2、《磁学基础与磁性材料》，严密 彭晓领，杭州：杭州大学出版 2006 年 4 月 参考资料： 1、《无机电介质》 李标荣 武汉：华中科技大学出版社 2、《现代陶瓷材料及技术》 曲远方 上海：华东理工大学出版社 2008 年 5 月第 1 版
3、《电介质物理导论》李翰如成都：成都科技大学出版社1990年6月 4、《现代压电学》张福学北京：科学出版社2001年9月第1版 5、《无机材料科学基础》宋晓岚黄学辉北京：化学工业出版社2006年9月第1版 6、《磁性材料》，黄永杰、兰中文，电子工业出版社1995年3月
3、《电介质物理导论》 李翰如 成都：成都科技大学出版社 1990 年 6 月 4、《现代压电学》 张福学 北京：科学出版社 2001 年 9 月第 1 版 5、《无机材料科学基础》 宋晓岚 黄学辉 北京：化学工业出版社 2006 年 9 月第 1 版 6、《磁性材料》，黄永杰、兰中文，电子工业出版社 1995 年 3 月
