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目录1

第一篇 材料设计和传感器的智能化1

第一章 敏感元器件及其转换功能1

1.1 敏感元件概述1

1.1.1 何谓敏感元件1

1.1.2 敏感元件的分类2

5.3.2 氧化物表面物性与化学吸附、化学反应 （313

1.1.3 对未来的展望4

1.2 功能转换的种类5

1.2.1 与物理现象有关的转换功能5

1.2.2 与化学现象有关的转换功能62

1.2.3 与生物现象有关的转换功能79

第二章 材料基础83

2.1 材料开发准则83

2.1.1 支撑高技术的新材料83

2.1.2 需要和机遇的材料开发85

2.1.3 未来的材料开发领域89

2.2.1 单晶作为材料的应用94

2.2 单晶材料——生长技术和物质94

2.2.2 单晶的生长技术98

3 陶瓷材料基础108

2.3.1 概要108

2.3.2 陶瓷的烧结和结构109

2.3.3 电子陶瓷111

2.3.4 电介体陶瓷111

2.3.5 压电陶瓷114

2 3.6 热释电陶瓷115

2.3.7 半导体陶瓷117

2.3.8 绝缘陶瓷120

2.3.9 磁性陶瓷122

2.3.10 光学陶瓷122

2.3.11 其它电子陶瓷123

2.4.1 概述124

2.4 非晶材料基础124

2.4.2 结构和电子态128

24.3 制作方法和反应机制137

2.4.4 基础性质141

2.5 高分子材料基础147

2.5.1 概述147

2.5.2 绝缘材料149

2.5.3 电子传导性高分子材料152

2.5.4 压电性、热释电性高分子材料156

2.5.5 光电子学用高分子材料157

2.5.6 感光性高分子材料160

2.6 低维物质163

2.6.1 概述163

2.6.2 典型低维物质的物性169

2.7 半导体超薄膜和超晶格结构的物性181

2.7.1 超薄膜异质结的制作方法182

2.7.2 由超薄膜结结构产生的势垒和电子态的控制185

2.7.3 光学性质和器件应用191

2.8 材料的评价方法195

2.8.1 各种评价方法196

2.8.2 最外层表面的新的评价方法201

第三章 传感器的智能化及微细加工技术212

3.1 何谓智能化212

3.2 智能化的必要性213

3.2.1 五官和敏感元件213

3.2.3 传感器智能化的背景214

3.2.2 感觉和认识214

3.2.4 传感器智能化的要求215

3.3 智能化的阶段和效果216

3.4 达到智能化的技术途径217

3.5 智能化的现状218

3.5.1 功能集成化218

3.5.2 物性的功能化和集成化220

3.5.3 形态结构的功能化222

3.6 由结构和材料决定的信号处理智能化224

3.7 未来的传感器226

3.8 敏感元件的微细加工技术227

3.8.1 微机械加工及敏感元件228

3.8.2 氧化技术233

3.8.3 图形制作234

3.8.4 掺杂236

3.8.5 薄膜制作236

3.8.6 键合技术237

第四章 金属敏感材料238

第二篇 敏感元器件及材料238

4.1 采用磁性体的敏感元件240

4.1.1 电磁感应型敏感元件241

4.1.2 磁阻效应材料245

4.2 金属系温度敏感元件253

4.2.1 物理量变换方式253

4.2.2 双金属（bimetal）254

4.2.3 电阻温度敏感元件255

4.2.4 热电偶255

4.2.5 金属薄膜温度敏感元件257

4.3 金属形变敏感元件材料259

4.3.1 形变规259

4.4.1 超导敏感元件261

4.3.2 磁形变敏感元件261

4.4 超导敏感材料261

4.4.2 敏感元件用超导材料264

4.5 形状记忆材料266

4.5.1 形状记忆现象的机制267

4.5.2 形状记忆合金的种类272

4.5.3 形状记忆合金的应用274

第五章 无机材料敏感元件275

5.1 无机材料和电子器件275

5.1.1 无机材料的定义275

5.1.2 用于电子器件的无机材料276

5.1.3 作为敏感材料用的无机材料277

5.2 无机材料的物理、化学性质281

5.2.1 无机材料的化学稳定性281

5.2.2 无机材料的离子导电性292

52.3 无机材料的半导体性质297

5.3 无机材料化学敏感元件304

5.3.1 多孔陶瓷与物理吸附、毛细管凝结306

5.3.3 半导体式和接触燃烧式气敏元件318

5.3.4 采用离子导电性无机材料的气敏元件331

5.3.5 采用无机化合物的湿敏元件346

5.4 陶瓷材料物理敏感元件351

5.4.1 陶瓷半导体的温度特性及温敏元件材料353

5.4.2 压电性及其材料360

5.4.3 压力敏感元件材料361

5.4.4 热释电性及其材料361

5.5 元件化技术和元件的集成化364

5.5.1 元件化技术364

5.5.2 元件的集成化和功能的扩大367

第六章 有机敏感材料371

6.1 有机敏感材料的种类和功能372

6.1.1 有机敏感材料的信息变换功能372

6.1.2 导电性374

6.1.3 光电导性374

6.1.4 压电性、热释电性375

6.2 光敏元件377

6.3 温度敏感元件378

6.3.1 塑料热敏电阻378

6.3.2 塑料PTC热敏电阻379

6.3.3 热释电型红外线敏感元件380

6.4 力学量敏感元件381

6.4.1 压力敏元件381

6.4.2 超声波敏感元件384

6.4.3 采用液晶的力学量敏感元件385

6.5 湿度敏感元件385

6.5.1 高分子电解质湿敏元件386

6.5.2 高分子电介质湿敏元件387

6.5.3 结露敏感元件388

6.6 气敏元件388

6.6.1 气敏元件的检测方式388

6.6.2 采用有机材料的气敏元件388

6.6.3 电化学气敏元件用高分子膜390

6.7 离子敏元件391

6.7.1 离子敏元件的原理391

6.7.2 液状离子交换体膜电极393

6.7.3 中性载体液膜电极393

6.7.4 离子选择FET电极394

6.8.1 生物传感器的种类和基本结构395

6.8 生物传感器395

6.8.2 酶传感器、微生物传感器396

6.8.3 免疫传感器399

6.8.4 光导管生物传感器402

6.8.5 生物电子学传感器403

第七章 半导体敏感材料407

7.1 半导体材料407

7.1.1 元素半导体408

7.1.2 化合物半导体409

7.1.3 非晶半导体411

7.2 半导体的基础物性411

7.2.1 半导体内的电子特征411

7.2.2 决定电导、载流子密度、迁移率的机制414

7.2.3 电学性质的温度依赖关系416

7.2.4 影响半导体物性的外场效应419

7.3.1 pn结二极管和极型晶体管420

7.3 半导体器件的工作原理420

7.3.2 场效应晶体管423

7.3.3 半导体敏感元件的特点和适用范围424

7.4 应力和位移敏感元件426

7.4.1 压阻效应型敏感元件426

7.4.2 电容型压力敏感元件428

7.4.3 触觉敏感元件429

7.5 光敏元件430

7.5.1 光电导型敏感元件430

7.5.2 光伏效应型敏感元件438

7.5.3 光电发射型敏感元件443

7.5.4 摄像管和固体摄像元件445

7.5.5 使用光的各种物理量敏感元件453

7.6 射线敏感元件455

7.7.1 热敏电阻458

7.7 温度传感器458

7.7.3 晶体管温度敏感元件461

7.7.2 二极管温度敏感元件461

7.7.4 红外线温度敏感元件463

7.8 电场、磁场敏感元件465

7.8.1 电场敏感元件466

7.8.2 磁场敏感元件466

7.9 化学敏感元件469

7.9.1 ISFET（离子场效应晶体管）469

7.9.2 共振微桥敏感元件470

7.9.3 半导体气相色谱法471

7.9.4 半导体化学集成电路473

7.9.5 气敏元件474

7.10 半导体敏感元件今后的发展概述478

A-1 一般物理常数482

附录482

附录A 物理表482

A-2 特殊物理常数483

A-3 物理量的符号、单位与单位换算484

A-4 在温度T时液体的密度486

A-5 在T＝20℃时常见固体和液体的密度487

A-6 在温度T时固体金属的密度489

A-7 在T＝20℃时工业合金的密度490

A-8 在T＝20℃时塑料的密度491

A-9 在T＝0℃p＝1atm时气体的密度493

A-10 金属的力学性质494

A-11 合金的力学性质495

A-12 在20℃时塑料的力学性质496

A-13 材料的硬度497

A-14 在1atm下液体和气体的粘滞系数499

A-15 在温度T时金属固体的热力学常数500

A-16 在温度T时非金属固体的热力学常数502

A-17 在温度T时绝缘体的热导率K503

A-18 在P为1atm和温度为T时的热力学常数503

A-19 在温度T＝293K时气体的热力学常数504

A-20 在压强为p温度为T时气体的比热Cp505

A-21 在压强p为1atm和温度为T时气体的热导率K506

A-22 在压强p为1atm时固体的相变507

A-23 在压强p为1atm时液体的相变508

A-24 在压强p为1atm时气体的相变509

A-25 平均燃烧热510

A-26 在p为1atm和温度为T时液体的介电常数C512

A-27 在温度T时固体的介电常数C513

A-29 在温度T时纯金属的电阻率ρ514

A-28 在p为1atm和温度为T时气体的介电常数C514

A-30 在T＝20℃时工业合金的电阻率ρ515

A-31 在T＝20℃时非金属和液体的电阻率ρ516

A-32 固体的电阻温度系统α0516

A-33 在温度T时固体中的声速vL517

A-34 在压强p为1atm和温度为T时液体中的声速uL518

A-35 在压强p＝1atm和温度T＝0℃时，气体中的声速vL518

A-36 在T＝20℃时抛光表面对正入射的反射519

A-37 在T＝20℃时正入射的镜面反射520

A-38 在T＝20℃时天然表面对正八射的反射520

A-39 在T＝20℃时玻璃的折射率μm521

A-40 在T＝20℃时工业塑料的平均折射率？m521

A-41 酸、碱的电离平衡常数（18～25℃）522

附录B 化学元素523

参考文献525