材料科学基础（材料工程）.doc

材料工程领域专业课考试大纲 《材料科学基础》考试大纲 基本参考书： 《材料科学基础》 石德珂主编 机械工业出版社 《材料科学基础》 胡赓祥 蔡珣主编 2003 上海交通大学出版社 2000 一、 考试的基本要求 材料科学是研究材料的组成、结构与性质之间关系的一门学科。它是从化学的角度，研 究材料的组成、原子结构、原子结合键、微观结构（相）及其相互关系；是发挥材料潜力、 用好现有材料和研究开发新材料的理论基础。 要求考生比较系统地掌握材料科学的基本概念、基础理论及其应用。系统地理解材料与 成分、组织结构与性能内在联系，具备综合运用所学知识分析和解决工程中实际问题的能力。 分析问题要求文字语言通顺，层次清楚；回答问题要求要点明确，理由充分；画图要求清晰 明了；计算题要有明确原理，原始数据来源，准确的结果，合理的计量单位。 二、考试方法和考试时间 考试采用闭卷、笔试形式，考试时间为 180 分。 三、考试题型 试卷题型包括名词概念、计算、问答题和画图等型式，用材料科学基础知识分析和解决 工程中常见材料问题。 四、考试内容和考试要求 1、基本概念 考试内容 物质和材料的基本概念；材料科学的发展。 考试要求 1）理解物质和材料的基本概念和材料的分类。 2）了解材料科学的发展和在工程中的应用。 3）掌握纳米材料的概念和纳米材料的效应。 2、 材料结构的基础知识 考试内容 原子结构、原子键合、原子排列和显微组织四种结构以及和性能的关系。 1 考试要求 1）了解能量最低原理、包利不相容原理等基本原理，理解原子结构主量子数、角量子数、 磁量子数和自旋量子数、原子量、原子价和电负性等基本概念。能运用相关理论熟练 写出原子核外电子排布式。 2）理解各种化学键和物理键及结合键的本质，了解各结合键对性能的影响。 3）了解晶态和非晶态固体材料的基本概念及对材料性能的影响。 4）了解显微组织基本概念和对材料性能的影响。 3、固体材料的晶体结构 考试内容 晶体学基础、金属、陶瓷和高分子材料的晶体结构。 考试要求 1） 理解晶体与非晶体、晶体结构、空间点阵、晶格、晶胞、晶格常数、布拉菲点阵、 晶面间距、间隙固溶体和置换固溶体等基本概念。 2） 熟练掌握晶向指数与晶面指数表示方法以及指数与图形的对应关系。 3） 掌握常见的晶体结构（bcc、fcc、hcp）及其几何特征、配位数、堆积因子（致密 度）、间隙、密排面与密排方向。 4） 理解金属合金的晶体结构的相、中间相、固溶体、金属化合物、电子化合物与正常 价化合物、间隙相与间隙化合物等基本概念。 5） 理解陶瓷材料的晶体结构和与性能的关系。 6）理解高分子材料的组成和结构的基本特征，理解高分子聚集态结构和晶态结构、高分 子材料性能与结构的关系和高分子链的近程结构和远程结构，熟知常用高分子材料英文 缩写及链节的结构。 4、固体材料的缺陷 考试内容 点缺陷，线缺陷，面缺陷和体缺陷。 考试要求 1）了解点缺陷的肖脱基空位、弗兰克尔空位、间隙原子和置换原子，掌握点缺陷对材料 性能的影响。 2）掌握位错理论及其重要性，理解刃型位错、螺型位错、位错线和滑移线的基本概念， 熟练运用柏格斯回路。 3) 理解面缺陷中晶界、亚晶界、孪晶界、堆垛层错和相界等基本概念。 4）了解体缺陷基本概念。 5、材料的凝固与结晶 考试内容 材料凝固时晶核的形成与晶体的生长。 考试要求 2 1）理解凝固与结晶、晶胚与形核的相互关系。理解均匀形核和非均匀形核及影响因素。理解 材料的过冷现象，熟悉晶体长大机制以及晶体生长形态。 2）掌握金属材料结晶的热力学条件和结构条件。 3）了解陶瓷和高分子的凝固和结晶。 6、固体材料的原子扩散 考试内容 扩散方程应用，扩散机制与扩散系数，影响扩散因素。 考试要求 1）了解扩散概念和柯肯达尔效应，会应用菲克第一定律、菲克第二定律解决实际问题。 2）理解扩散的微观机理，了解扩散系数、扩散激活能和扩散的驱动力和反应扩散等基本 概念。 3）掌握影响扩散的因素。 7、材料热力学及其相图 考试内容 二元相图类型，杠杆定律、相图热力学基础。 考试要求 1) 理解相、组元和相律、共晶、包晶和共析等基本概念。 2) 掌握杠杆定律和二元相图各基本类型，深刻理解铁-碳合金相图中各点、线、面的意义， 熟练应用杠杆定律计算工程中实际问题。 3) 了解相图的热力学基础。 4) 掌握钢铁材料基本概念和分类，熟练掌握钢材编号。 8、固体材料的基本性能 考试内容 金属、陶瓷和聚合物的力学、物理、化学性能 考试要求 1）掌握金属的力学、物理和化学性能。准确理解拉伸应力-应变曲线、强度的σ0.2(或σs) 与σb、弹性模量、塑性指标δ与ψ、断裂试验 KIC 和 KI 的关系等力学概念。理解金属 的密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性和磁性等物理性能及其表示方法。掌握金属 的各种硬度及测定方法、各种腐蚀。理解金属的抗氧化性和化学稳定性和铸造性、锻造 性、可焊性、切削加工性和热处理工艺性能等工艺性能。 2）掌握聚合物的物理力学状态、机械性能和物理性能特点。准确理解玻璃态、高弹态、粘 流态、粘弹性、蠕变、应力松弛、滞后与内耗、老化等概念。 3）理解陶瓷的力学、物理与化学性能特点。 3 《电子材料与器件工艺》考试大纲 一、考试的基本要求 理解并掌握单晶硅材料制备及 IC 制造工艺的原理，方法以及工艺参数对工艺质量的影响。 二、考试方法和考试时间 考试采用闭卷、笔试形式，考试时间为 180 分。 三、考试内容和考试要求 1．单晶硅材料制备 考试内容 单晶硅直拉法生长及硅外延工艺。 考试要求 1）认识单晶硅生长的物理过程。 2）单晶硅稳定生长的基本条件（等径生长，生长过程中原生缺陷的产生和杂质分布均匀性控 制） 3）硅气相外延过程中，生长速率与生长参数（反应剂浓度，温度，气流速度，硅片位置）间 的关系。 4）采用 SiCl4 与 H2 外延生长硅工艺，外延层杂质分布与理想分布间的差异，造成差异的原应 以及改善措施。 2．热工艺 考试内容 硅的热氧化及掺杂工艺 考试要求 1）SiO2 的结构、性能及在 IC 中的功能。 2）掌握按 Deail-Grove 模型推导所得的 SiO2 热生长规律。 3）掌握恒定表面浓度扩散及有限源扩散的杂质分布。 4）认识离子注入的优越性。 5）离子注入的退火功能和方式。 6）离子注入杂质分布的简单表达式。 3．薄膜工艺 考试内容 CVD（化学气相淀积）及 PVD（物理气相淀积） 4 考试要求 1）CVD 的优越性及在 IC 制造中的应用 2）熟悉 APCVD，LPCVD，PECVD 工艺方法及特点 3）SiO2,Poly-Si,Si3N4 薄膜的 CVD 制备工艺。 4）金-半欧姆接触的形成原理及方法。 5）VLSI 中常用作接触与互连材料的选择。 6）金属薄膜的物理气相淀积技术（真空蒸发，溅射）。 4．图象转移技术 考试内容 光刻工艺 考试要求 1）正、负光刻胶的感光机理。 2）光刻胶的主要性能。 3）光刻工艺流程及提高光刻质量的途径。 5