第五章 纳米材料在电子信息领域的应用-1.ppt

* 把介电质引入真空电容器，引起极板上电荷量增加，电容增大，这是由于在电场作用下，电解质中的电荷发生了再分布，靠近极板的介质表面上将产生表面束缚电流，结果使介质出现宏观的偶极，称为电介质的极化。 * Hudson等人报告了他们在高温超导材料Bi2Sr2CaCu208+中直接观察到的原子尺度上的准粒子散射现象。在超导体中，电子结成对在材料中自由运动。这些电子对遇到超导材料晶点阵缺陷时被分裂为单个电子。在“散射中心”分裂电子对引起的点阵激发被称为“准粒子”。科学家们认为在高温的超导体中也存在散射现象，但至今仍未在实验中得到证实。本文的作者用扫描探测显微镜探明即使在远低于超导转变温度下，也有许多原子尺度上的散射中心存在。这一结果同时确定了超导能隙的d波特性。 2）材料的介电性（交变电场作用下的电学性能） 电容与介电常数---表征电介质储存电能能力的大小。 电容C0=Q0/V=?0A/l ?r= C/C0=?/ ?0 ?0称真空介电常数， ?r称相对介电常数 介电常数可看成介质中电介质极化强度的宏观量度。 层压电容器 电容器： 手机、个人电脑、汽车等几乎所有内藏电路的日常生活用品使用的重要电路元件。 纳米技术使得进一步增大单位体积电容器的静电容量成为可能，满足了电子产品小型化、高容量化的需求。 纳米技术在电子信息领域中的应用实例 纳米半导体材料的介电常数随测量频率的减小呈明显上升趋势。 在低频范围中 ,纳米半导体材料的介电常数呈现尺寸效应 。 介电常数温度谱及介电常数损耗谱特征的不同。 压电特性的不同。 纳米金属与合金在电学性能上的新特性： 纳米技术在电子信息领域中的应用实例 同样的趋势表现于纳米TiO2和 SiO2等材料。 在介电性上的新性能： 介电常数温度谱及介电损耗频率谱具有特殊特征： 纳米TiO2的介电损耗频率谱与介电常数温度谱 纳米TiO2半导体的介电常数温度谱上存在一个峰,而在其相应的介电常数损耗谱上呈现一损耗峰。一般认为前者是由于离子转向极化造成的 ,而后者是由于离子弛豫极化造成的 。 纳米材料由于表面电荷分布变化造成的局域电偶极矩引起的压电特性 由于纳米半导体界面存在大量的悬键 ,导致其界面电荷分布发生变化 ,形成局域电偶极矩。若受外加压力使偶极矩取向分布等发生变化 ,在宏观上产生电荷积累 ,会产生强的压电效应 ,而相应的粗晶半导体材料粒径可达微米数量级 , 界面急剧减小 ,没有压电效应。 某些物质当冷却到临界温度以下时，同时产生零电阻和排斥磁场的能力，被称为超导电性，这类材料称为超导材料。 什么是 超导材料/超导体？ 3）超导电性 超导态的两个独立的基本属性： 零电阻效应和完全抗磁性。 1911年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度下降到４.２K时发现水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性。 超导体是如何被发现的？ 普通金属（Cu）与超导金属（Hg） 超导材料的分类： 有哪些超导材料？ 常规超导体：超导元素Ti、V、Nb、Ta等； 超导合金Nb- Ti、 Nb-Zr等； 超导化合物Nb3Sn、V3Ga等 高温常规超导体：一些复杂的氧化物陶瓷 如钇系、铋系和铊系氧化物 其它类型超导体：非晶态超导体、复合超导体、 有机超导体和碱金属掺杂的C60超导体。 很多，上千种。 关于超导的第一个误解。 关于超导的第一个误解。 超导体的发现历程：六十年代：低温超导材料及低温技术（铌钛、铌锡、钒镓、铌锗合金）；八十年代中期始：高临界温度超导材料材料（钇系、铋系的带材、块材和薄膜的研究） 1987年2月，美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，突破了液氮的禁区（77K）。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料的临界超导温度的记录提高到125K。短短一年多的时间里，临界超导温度提高了100K以上，相比首次发现的超导合金―铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，该记录保持了13年。 　　 中国人的贡献： 各种各样的超导材料 BCS超导电性量子理论（ BCS超导微观理论） 超导电体的基本物理性质： ------零电阻效应 在超低温下，超导体是如何失去电阻的呢？ 在超导体中，传导电流的电子不同与通常的电子导电的单个电