微技术/材料

概述

不同基本材料类别电子结构的概述。原子对每种电子态都有离散能级。例如通过光学激发的电子跃迁可以改变原子的状态。分子也可以有离散能级，但更复杂的结构也会使电子态图更加复杂。此外，分子可以旋转和振动，这会调节观察到的能级。绝缘体可以被视为分子的凝聚相，相邻分子之间几乎没有电子连接以传导电流。只有当用高于几个 eV 带隙的能量激发时，才能实现传导。半导体具有更窄的带隙，即使在室温下，也会有几个传导电子被激发到导带。掺杂半导体具有更高的电导率，因为添加的掺杂剂提供了传导电子。金属可以被认为是游离电子海中的电离金属原子，从而提供高电导率和高光反射率（只要频率不高）。

概述材料及其最突出用途的资源

• 半导体材料
• Ioffe NSM 数据档案
• 微加工材料概述
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• 半导体材料
• 聚合物

微加工材料概述表

微加工材料概述表

材料	典型用途	密度 [g/cm3]	Atm. 质量 [g/mol]	杨氏模量 [GPa]	剪切模量 [GPa]	电导率	热导率 [W·m−1·K−1]	熔点 [K]	备注
铝	引线	2.70	26.98	70	26	26.50 nΩ·m	237	933.47 K (660.32 °C)	添加备注
砷化镓	发光器	5.3176	144.645	杨氏模量	整体	电	热	1238°C (1511 K)	带隙 1.424 eV
氮化镓	蓝光发射器	6.1	83.7297	杨氏模量	整体	电	热	K ( °C)	添加备注
多晶硅	太阳能电池	密度	amu	杨氏模量	整体	电	热	K ( °C)	高度依赖于掺杂和退火。请参阅硅部分中的详细表格
硅	晶圆，半导体	2.33	28.0855(3)	47	整体	电	149	1687 K (1414 °C)	高度依赖于掺杂。请参阅硅部分中的详细表格
二氧化硅，硅石	绝缘体，光波导	密度	amu	杨氏模量	整体	电	热	K ( °C)	添加备注
氮化硅	绝缘体	密度	amu	杨氏模量	整体	电	热	K ( °C)	添加备注
金	引线涂层	19.3	196.966569	78	220	22.14 nΩ·m	318	1337.33 K (1064.18 °C)	添加备注
镍	MEMS，引线	密度	amu	杨氏模量	整体	电	热	K ( °C)	添加备注
铂	接触垫	密度	amu	杨氏模量	整体	电	热	K ( °C)	添加备注
PMMA	1.19	50.000-950.000	杨氏模量	整体	电	热	378 K (105°C) 玻璃转印	折射率 1.492
SU8 聚合物	密度	amu	杨氏模量	整体	电	热	K ( °C)	添加备注
钨	密度	amu	杨氏模量	整体	电	热	K ( °C)	添加备注

此表格应与上面的表格合并...

金属材料特性

		机械				热			电
		屈服强度	杨氏模量	泊松比	密度	热导率	热膨胀系数	熔点	电导率	α
最高 Z	材料	GPa	GPa	?	kg/m³	(W/cmK)	(ppm/K)	K	Ωm	千分之几/K
金属
34	Al	0.17	70	0.34	2698	2.36	23	660	26.5*10??	4.3
55	Au	?	78-80	0.44-0.25	19281	3.12	14	1064	23-22.1*10??	3.7
66	Cr	?	?	?	7194	?	?	1860	?
55	Ti	0.23	116	0.32	4508	0.2	8.5	1670	420*10??	3.8
80	Pt	0.12	168	0.38	21450	0.73	8.9	1772	0.0981?	3.9
78	W	0.12	411	0.28	19254	1.8	4.5	3387	0.0489?	4.8
65	Ag	?	?	?	?	?	?	960	15.9*10??
56	Fe	12.6	196	0.29	7873	0.803	11.7-12	1540	89E	6.6
类金属
12	石墨	?	?	?	2266	?	?	3700	7-60E	-0.4
半导体
25	本征 Si	7	190	?	2329	1.57	2.33	1410	2.5*10³
25	多晶 Si	?	150-170	0.3-0.066	2320	0.5-0.34	2.6	?	22000
25	SiC	21	700	?	3200	3.5	3.3	?	?
45	InP	?	7.1E11 dyn cm-2	?	4810	0.68 W cm-1 °C-1	4.60·10-6 °C-1	1060	?
绝缘体
12	金刚石	53	1035	?	3500	20	1	?	2.7
34	Al2O3	15.4	530	?	4000	0.5	5.4	?	?
25	SiO2 (整体)	8.4	73	?	25-2150	0.014	0.55	?	E-12

单位

• 1 g/cm3 = 1 kg/L = 1000 kg/m3
• g/mol = amu = Da

应用与用途

• 微处理器
• 晶体管
• 芯片实验室
• MEMS

产品生命周期

廉价且一次性使用的即时护理微流控芯片需要与高性能微处理器相比截然不同的材料。

环境考虑因素

微加工的环境足迹并不常被讨论。如果有人了解这方面，希望他们能贡献！

晶圆和衬底

晶圆类型、平坦面、解理面等的概述。

参考文献

另请参见关于编辑此书的说明，了解如何添加参考文献Microtechnology/About#How to Contribute。