材料制备原理与技术教学大纲_材料制备技术教学大纲

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《材料制备原理与技术》教学大纲

《材料制备原理与技术》是研究无机非金属材料的合成与制备、组成与结构、性能、使用效能之间的关系与规律的科学。本课程由陶瓷工艺原理、晶体生长技术和气相沉积技术三部分组成。

第一部分

陶瓷工艺原理

第一章

晶体结构以及晶体结构缺陷

化学键的种类，和电负性的关系；14种布拉菲点阵，晶向指数，晶面指数，密堆方式，四面体间隙和八面体间隙，基本AB结构，钙钛矿结构，硅酸盐晶体结构类型。

点缺陷的种类和表示方法，Schottky缺陷，Frenkel缺陷，定比化合物，非定比化合物，布氏矢量，位错的种类，晶界。

第二章

熔融态和玻璃态

掌握熔体的结构与性质，特别是性质部分。

玻璃性质，玻璃结构，并了解其内在规律性。重点为玻璃结构，特别是玻璃结构学说，玻璃通性及晶体性质的区别。

晶体、非晶体和玻璃，玻璃转变温度，晶子模型，不规则网络模型，网络形成体，网络改变体，网络中间体。

第三章

相平衡（相图）

热力学基本定律，自由能、成份和相平衡，单元相图，二元相图基本类型，三元相图的杠杆定律、成份三角形、连线法则、切线法则等基本规则和原理。

要求会应用、分析、计算相图。第四章

扩散

扩散定律和简单解，离子型晶体的主要扩散机理，扩散系数，扩散系数和温度的关系。要求掌握扩散方程，扩散机理和扩散系数，无机固体材料中的扩散，了解影响扩散的因素如温度，杂质等等，固体中扩散，影响扩散的因素。

第五章

固相反应

固相反应分类，固相反应热力学，杨德尔方程，金斯特林格方程，温度、颗粒度、矿化剂、压力对固相反应的影响。

综合掌握固相反应的类型及反应原理，固相反应的动力学方程，影响的固相反应因素。第六章

烧结

烧结的定义，烧结过程的推动力，固相烧结传质机理，烧结应力模型，晶粒生长与二次再结晶，影响烧结的因素，常见烧结方法。

掌握液相、固相烧结原理，影响烧结的因素。重点为液、固相烧结机理、模型，影响烧结的因素。

第二部分

晶体生长技术

第一讲：导论及晶体生长热力学 第二讲：晶体生长动力学

晶体生长界面微观结构，晶体生长界面原子的沉积方式，晶体生长速率，晶体的平衡形貌，实际晶体生长形态的影响因素。

第三讲：熔体生长

籽晶提拉法（Czochralski法），坩埚下降法（Bridgman法），泡生法，焰熔法，区域熔融法（区熔法）。

第四讲：溶液生长

溶液的性质，溶液生长驱动力，生长速度，溶液生长方法，溶剂的选择，对流效应。第五讲：气相生长

气相生长概念与原理，气相生长的主要方法，控制参数，气相生长的界面原子过程。第六讲：II-VI族化合物单晶生长原理与技术

第三部分 气相沉积技术

第一讲：蒸发技术

物质的热蒸发，蒸发源（电阻蒸发源，电子束蒸发源，电弧加热蒸发源，激光加热蒸发源），分子束外延技术（MBE）。

第二讲：溅射技术

辉光放电与等离子体，溅射现象，溅射方法（直流溅射，射频溅射，反应溅射，磁控溅射）。

第三讲：离子镀

气体放电等离子体离子镀，空心阴极放电离子镀（HCD，Hollow Cathode Deposition）。第四讲：化学气相沉积（CVD）

CVD的一般原理，CVD基本技术（开管气流法，封管法），低压CVD，等离子体增强CVD（PCVD），CVD的发展。

主要参考书目

第一部分

陶瓷工艺原理

1、樊先平，无机非金属材料科学基础，浙江大学出版社

2、周玉，陶瓷材料学（第一版），哈尔滨工业大学出版社

3、周玉，陶瓷材料学（第二版），科学出版社

4、陆佩文，无机材料科学基础（硅酸盐物理化学）重排本，武汉理工大学出版社

5、陆佩文，硅酸盐物理化学，东南大学出版社

6、叶瑞伦，无机材料物理化学，北京：中国建筑工业出版社，1984。

7、浙江大学，武汉建材学院，上海化工学院，华南工学院，硅酸盐物理化学，北京：中国建筑工业出版社，1980

8、南京化工学院，陶瓷物理化学，北京：中国建筑工业出版社，1981

第二部分

晶体生长技术

1、闵乃本，晶体生长的物理基础，上海：上海科学技术出版社，19822、张克从，晶体生长科学与技术，北京：科学出版社，19973、朱世富，材料制备科学与技术，北京：高等教育出版社，2006

第三部分

气相沉积技术

1、杨树人，外延生长技术，北京：国防工业出版社，1992