材料科学真题精选.docx
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材料科学真题精选.docx
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材料科学真题精选
2020年材料科学真题精选
[填空题]
1简述制备YAG荧光粉的方法。
目前工业主要采用哪种方法?
参考答案:
(1)高温固相法;
(2)溶胶—凝胶法(sol-gel);
(3)燃烧合成法;
(4)喷雾热解法;
(5)化学共沉淀法。
目前主要采用高温固相法。
[填空题]
2为什么荧光灯用久之后会变暗?
参考答案:
各种商品荧光粉使用在荧光灯上由于长时间照射温度升高,发生温度猝灭,使其荧光性能越来越低,这就是为什么荧光灯用久之后会变暗的原因。
[填空题]
3简述砷化镓单晶的主要制备方法。
参考答案:
一种是在石英管密封系统中装有砷源,通过调节砷源温度来控制系统中的砷压。
这种方法包括水平舟区熔法、定向结晶法、温度梯度法、磁拉法和浮区熔炼法等。
另一种是将熔体用某种液体覆盖,并在压力大于砷化镓离解压的气氛中合成拉晶,称为液体封闭直拉法。
[填空题]
4什么是温度猝灭?
发光材料发生热猝灭有哪些主要的原因?
参考答案:
温度猝灭也称为热猝灭是指对于各种发光材料,随着温度的上升,其发光强度下降,发射光谱红移。
原因:
主要两方面:
一是由于温度的升高,晶格振动加剧,从而使发光中心的晶格弛豫增强,无辐射跃迁几率增大,发光效率降低,这是人们通常所说的温度特性;二是由于温度升高,使发光中心的状态或周围的微环境发生某种本质性变化,从而降低了发光效率,即人们通常所说的“热稳定性”。
[填空题]
5()、()和()材料统称为半导体微结构材料。
参考答案:
半导体异质结;超晶格;量子阱
[填空题]
6白光LED用荧光粉有哪些特殊要求?
参考答案:
①在蓝光、长波紫外光激发下,荧光粉产生高效的可见光发射,其发射光谱满足白光要求,光能转换率高,流明效率高。
②荧光粉的激发光谱应与LED芯片的蓝光或紫外光发射光谱相匹配。
③荧光粉的发光应具备优良的温度猝灭特性。
④荧光粉的物理、化学性能稳定,抗潮,不与封装材料、半导体芯片等发生作用。
⑤荧光粉耐紫外光子长期轰击,性能稳定。
⑥荧光粉的颗粒细,8um以下。
[填空题]
7第一只发光二极管是哪年有哪家公司发明的?
参考答案:
1962年由美国通用公司发明。
[填空题]
8结晶形锗硅合金的制备方法有()、水平法、热分解法和()。
参考答案:
直拉法;热压法
[填空题]
9什么是荧光粉的吸收光谱,激发光谱,发射光谱,量子效率,发光效率和余辉?
参考答案:
①吸收光谱:
吸收光谱表示荧光粉吸收能量与辐照光波长的关系。
②激发光谱:
荧光粉的激发光谱表示材料在某种波长光的激发下,发光强度随激发光波长的变化,反映不同波长的光对发光材料的激发效果。
③发射光谱:
荧光粉的发射光谱表示发光材料的发光能量与波长的关系。
④量子效率:
荧光粉所发射的光子数与所吸收的激发光子数的比值。
⑤发光效率:
荧光粉发光的光通量与激发能量之比。
⑥余辉:
荧光粉在激发停止后的发光。
[填空题]
10LED有哪些主要优点?
参考答案:
(1)高效低耗(节能);
(2)绿色环保(无汞污染,安全可靠);
(3)寿命长(50000小时),每天按8小时算,可以用17年;
(4)响应速度快(启动在ns-ms量级);
(5)体积小,重量轻;
(6)耐振动(固态器件);
(7)色彩鲜明、辨识性优良(色饱度高和显色指数高);
(8)平面发光,光束方向性好(最大在2π空间内)。
[填空题]
11砷化镓膜材料主要通过外延技术制备。
主要外延方法有()外延、液相外延和()外延
参考答案:
气相;气束
[填空题]
12荧光粉的二次特性有什么别称?
包含哪些具体的特性?
参考答案:
别称:
使用性能。
①分散性:
荧光粉必须具有良好的分散性,才能得到均匀的涂层。
②稳定性:
荧光粉的稳定性包括热稳定性、化学稳定性和耐紫外光辐照稳定性。
③光衰特性:
光衰特性指荧光粉的光输出随点燃时间而衰减的性质。
[填空题]
13有机半导体分为()、()和高分子聚合物。
参考答案:
有机分子晶体;有机分子络合物
[填空题]
14荧光粉的一次特性有什么别称?
包含哪些具体的特性?
参考答案:
别称:
测试性能。
①吸收光谱;②激发光谱;③发射光谱;④量子效率;⑤发光效率;⑥余辉;⑦粒度
[填空题]
15LED封装的主要功能有哪些?
参考答案:
(1)机械保护,以提高可靠性;
(2)电气连接和加强散热,给芯片供电,并尽量降低芯片结温,提高LED性能,延长使用寿命;
(3)光学控制,提高出光效率,优化光束分布等。
[填空题]
16非晶态硅薄膜的主要用途是作(),即直接将太阳能转换为电能的器件。
参考答案:
太阳能电池
[填空题]
17凡是含有稀土元素的发光材料都称为()。
在基质中作为()而掺入的离子称为激活剂。
参考答案:
稀土发光材料;发光中心
[填空题]
18能带与能级的区别是什么?
参考答案:
单个原子的能级是分立的,N个相距无限远的原子能级也是分立的,当固体中N个原子紧密排列时,由于原子间能级的共有化运动,原来同一大小的能级这时彼此数值上就有小的差异。
同一能级就分裂成为一系列和原来能级很接近的仍包含N个能量的新能级。
这些新能级基本上连成一片形成能带。
[填空题]
19硅和锗都具有()结构,化学键为()。
参考答案:
金刚石;共价键
[填空题]
20稀土荧光粉有哪些分类方式?
参考答案:
(1)按发光材料中稀土的作用分类:
A.稀土离子作为激活剂;
B.稀土化合物作为基质材料。
(2)应用范围:
照明材料、显示材料、检测材料等
(3)激发方式:
光致发光材料、阴极射线发光材料、电致发光材料、高能量光子激发发光材料、光激励发光材料和热释发光材料等。
[填空题]
21已知GaAs半导体材料的Eg=1.424eV,求该材料的发光波长λ=?
参考答案:
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[单项选择题]
22、平版制版的主要过程:
网目正片、()、显影、腐蚀、冲洗、PS版、打样。
A.晒版
B.定影
C.图布感光液
D.除膜
参考答案:
A
[填空题]
23稀土荧光粉有哪些优点?
参考答案:
(1)与一般元素相比,稀土元素4f电子层构型的特点,使其化合物具有多种荧光特性。
(2)由于稀土元素4f电子处于内层轨道,受外层s和P轨道的有效屏蔽,很难受到外部环境的干扰,4f能级差极小,f-f跃迁呈现尖锐的线状光谱,发光的色纯度高。
(3)荧光寿命跨越从纳秒到毫秒6个数量级。
(4)吸收激发能量的能力强,转换效率高。
(5)物理化学性质稳定,可承受大功率的电子束、高能辐射和强紫外光的作用。
[填空题]
24简述半导体材料的概念。
参考答案:
1.由两种或两种以上元素以确定的原子配比形成的化合物并具有确定的禁带宽度和能带
结构等半导体性质的化合物称为化合物半导体材料。
2.半导体异质结、超晶格和量子阱材料统称为半导体微结构材料。
3.由两种不同半导体材料所组成的结,称为异质结。
4.两种或两种以上不同材料的薄层周期性地交替生长,构成超晶格。
5.当两个同样的异质结背对背接起来,构成一个量子阱。
6.在超晶格结构中,如果超晶格的重复单元是由不同半导体材料的薄膜堆垛而成,则称为
组分超晶格。
7.掺杂超晶格是在同一种半导体中,用交替地改变掺杂类型的方法做成的新型人造周期性
半导体结构的材料。
8.势垒足够厚,足够高时,相邻阱中的电子波函数不发生交叠,这种结构材料中的电子行
为如同单个阱中电子行为的简单总和,这种材料称为多量子阱材料。
9.分子束外延是指组成化合物的各元素通过加热方式,以原子束或分子束形式喷射在加热
的衬底表面经表面扩散和物理化学反应,形成化合物晶体薄膜的过程。
10.光电子材料是应用于光电子技术的材料总称,是指具有光子和电子的产生、转换和传输功能的材料。
11.半导体陶瓷是指导电性能介于导电陶瓷和绝像介质陶瓷之间的一类材料。
[填空题]
25某直接带隙半导体材料的发光波长为550nm,求其在常温27℃时光谱的半强度全宽△λ。
参考答案:
[填空题]
26什么是稀土荧光粉的激活发光和非激活发光?
各有什么特点?
参考答案:
(1)在高温下向基质中掺入激活剂出现杂质缺陷,由这种缺陷引起的发光叫激活发光。
特点:
大部分发光材料都是属于激活型的,激活杂质即充当发光中心。
(2)由于发光材料基质的热歧化作用出现的结构缺陷所引起的发光叫做非激活发光(或叫自激活发光)。
特点:
产生这种发光不需要添加激活杂质。
[单项选择题]
27、目前在曲面上印刷最普遍的是采用()
A.干胶印
B.丝网印
C.凸印
D.凹印
参考答案:
B
[填空题]
28对制做记录介质的磁性材料(磁粉及磁性薄膜)要求?
参考答案:
(1)剩余磁感应强度Br高;
(2)矫顽力Hc适当的高;
(3)磁滞回线接近矩形,Hc附近的磁导率尽量高;
(4)磁层均匀,厚度适当,记录密度越高,磁层愈薄;
(5)磁性粒子的尺寸均匀,呈单畴状态;
(6)磁致伸缩小,不产生明显的加压退磁效应;
(7)基本磁特性的温度系数小,不产生明显的加热退磁效应;
(8)磁粉粒子易分散,在磁场作用下容易取向排列,不形成磁路闭合的粒子集团。
[填空题]
29在AlGaN半导体材料中,Al的百分比是0.63,求其在常温27℃的峰值波长,并求出该发光材料光谱的半强度全宽△λ。
参考答案:
[填空题]
30简述对磁头材料的基本性能要求?
参考答案:
(1)高的磁导率 希望铁芯材料有较大的起始磁导串和最大磁导率μm,以便提高写入和读出信号的质量。
(2)高的饱和磁感应强度Bs 为了提高记录密度,减少录音失真,要求材料具有高的Bs。
(3)低的Br和Hc 磁记录过程中,Br高会使记录的可靠性降低。
(4)高的电阻率和耐磨性 提高材料的电阻可以减小磁头损耗,改善铁芯频率响应特性。
高的耐磨性可以增加磁头的寿命和工作的稳定性。
[单项选择题]
31、孔版印刷的承印材料可以是()。
A.有固形体的任何材质
B.非曲面的立体产品
C.除了立体物一切平面的材质
D.集成线路板以外的一切材质
参考答案:
A
[填空题]
32已知电子的有效质量me=9.1×10-31kg,空穴的有效质量mh=3.8×10-30kg,GaAs单量子阱厚度d=8nm,计算在第一个电子的子能带态(n=1)和在第一个空穴子能带态(n=1)的偏移。
参考答案:
[填空题]
33三价稀土离子在晶体中的电子跃迁有哪几种方式?
什么是f-f跃迁和f-d跃迁,它们各有什么特点?
参考答案:
4f-4f和4f-5d之间的相互跃迁以及稀土离子与相邻阴离子间的电荷转移跃迁。
其中f-f跃迁是宇称禁戒的。
但实际上可以观察到这些跃迁产生的光谱,这是由于在基质晶格内晶体环境的影响,这种禁戒会被部分解除或完全解除,使电子跃迁有可能实现。
同时由于4f壳层电子被5s25p6壳层的8个电子包围,4f能级受外层电子轨道的屏蔽,使f-f跃迁的光谱受外界晶体场影响较小,谱线表现为尖锐的吸收峰。
F.d跃迁是因为4f激发态能级的下限高于5d能级的下限而使电子跃迁到较高的5d能级而产生的电子跃迁。
根据光谱选择定则,f-d电子跃迁是允许跃迁,吸收强度比f-f跃迁大四个数量级。
[填空题]
34铁铝合金同其它金属软磁合金相比,具有什么特点?
参考答案:
(1)电阻率高;
(2)高的硬度和耐磨性;
(3)比重小,可减轻铁芯自重;
(4)对应力不敏感,从环境对软磁合金影响的角度来看,软磁合金对应力最为敏感,铁铝合金是例外;
(5)时效,材料在使用时,随时间及环境温度的变化,磁性能发生变化;
(6)温度稳定性,可采用低温退火后淬火处理、也可以在50-150℃下保温10-20h——人工时效来改善其温度稳定性。
[单项选择题]
35、每厘米宽度内排列的网点数称为网点的()。
A.粗细度
B.疏密度
C.线数
D.密度
参考答案:
C
[填空题]
36已知电子的有效质量me=9.1×10-31kg,空穴的有效质量mh=3.8×10-30kg,GaAs单量子阱厚度d=8nm,GaAs量子阱带隙能量Eg1=1.424eV,求该LED在第一子能带态的发光波长。
参考答案:
[填空题]
37第二代荧光粉——卤粉,在荧光灯的应用中存在哪些缺点?
什么是色心?
参考答案:
(1)发光光谱中缺少450nm以下蓝光和600nm以上红光,使灯的Ra值偏低。
加入一定比例的蓝、红粉,Ra值可提高,但灯的光效又明显下降。
(2)在紫外线185nm作用下形成了色心,使灯的光衰较大。
色心:
在原来透明的晶体中产生光学吸收带的类原子缺陷和电子缺陷称为色心。
[单项选择题]
38、平版制版的主要过程:
网目正片、晒版、显影、()、冲洗、PS版、打样。
A.定影
B.腐蚀
C.图布感光液
D.除膜
参考答案:
A
[填空题]
39银胶从冰箱取出为什么要放置退冰?
参考答案:
使瓶内空气与室温相同﹐避免产生雾气留在瓶内。
水气﹑水份是银胶的天敌。
[填空题]
40磁记录方式可分为()和()记录两大类。
参考答案:
模拟;数字
[填空题]
41荧光和磷光怎么区分?
参考答案:
把物质在受激发时的发光称为荧光;把激发停止后的发光称为磷光。
以10-8s为界,持续时间短于10-8s的发光为荧光,而把持续时间长于10-8s的发光称为磷光。
[单项选择题]
42、雕版印刷术的工艺流程比较简单,文字与图样是()
A.凹下的
B.高低不等的
C.凸起的
D.平的
参考答案:
B
[填空题]
43搅拌后为什么要立即使用?
参考答案:
利用均匀粘度产生紧密的接着力,如不立即使用﹐银胶的银粉会沉淀。
[填空题]
44目前磁记录的模式可分为()磁记录,()及()三种。
参考答案:
水平(纵向);垂直磁记录;杂化磁记录
[填空题]
45什么是能量传递和能量输运?
有哪几种机制?
参考答案:
能量传递:
能量传递是指某一激发中心把激发能的全部或一部分转交给另一个中。
能量输运:
能量输运是指借助电子、空穴、激子等的运动,把激发能从一个晶体的一处输运到另一处的过程。
机制:
再吸收;共振传递;借助载流子的能量输运;激子的能量传输。
[单项选择题]
46、对RGB色系描述正确的是()。
A.它只被用来在屏幕上显示彩色文件
B.即可在屏幕上显示,又可被印刷出来
C.用来表示黑白灰系列
D.仅用来表示屏幕的光亮程度
参考答案:
A
[填空题]
47备胶后,点胶为什么要在1小时内接着用?
参考答案:
放置时间太久﹐银胶表面会先胶化﹐丧失接着力。
[填空题]
48评价永磁材料性能好的几个重要指标是:
()、()()、以及()。
参考答案:
剩余磁感应强度Br;矫顽力Hc;最大磁能积(BH)max;凸起系数η
[填空题]
49固体发光一般有哪三种激发和发光过程?
每一种激发和发光过程又包含哪些具体的发光形式?
参考答案:
(1)发光中心直接激发与发光:
A.自发发光
B.受迫发光
(2)基质激发发光:
A.直接落入发光中心激发态的发光
B.浅陷阱能级俘获的电子产生的发光
C.深能级俘获的电子产生的发光
(3)激子吸收引起的激发和发光
[填空题]
50发光材料有哪几种构成形式?
参考答案:
(1)多晶或单晶形态的基质材料和激活剂组成(发光中心)。
也可掺入敏化剂。
(2)只有基质材料,利用某种本征缺陷作为发光中心。
(3)只有基质材料,利用本征激子态或带边电子态产生发光中心。
[填空题]
51软磁材料的种类很多,大致可分为()及()。
参考答案:
金属软磁材料;软磁铁氧体
[填空题]
52为什么要依照时间及温度烘烤?
参考答案:
烘烤时间太短﹐银胶硬化不完全。
烘烤过久﹐温度过高﹐浪费能源﹐银胶会胶化﹐丧失接着力。
[填空题]
53压印机构
参考答案:
印刷机上支承纸张,同时与图文载体共同产生所需印刷压力的机构。
[单项选择题]
54、凹版印刷主要利用油墨的半透明性和()来反映原稿的明暗层次。
A.凹痕的深浅、大小
B.凹痕的大小
C.油墨的干湿
D.油墨的浓淡
参考答案:
A
[填空题]
55发光材料通常包含哪三种功能材料?
他们分别起什么作用?
参考答案:
基质、激活剂和敏化剂。
基质:
某种绝缘体或半导体材料,形成基本的能带结构,对激发能量额吸收起决定性作用。
激活剂:
掺杂进基质的离子或基团。
通常是高效的发光中心(稀土离子、过度金属离子),在基质禁带中形成孤立能级系统,通过这些能级产生发光所需要的基态或激发态。
敏化剂:
掺进基质的某种离子,起能量传递作用,使能量从吸收处传递到发光中心。
[单项选择题]
56、胶印有两个特点:
图文部分与空白部分在一个平面上;印刷时需用()润印版。
A.油
B.水
C.油墨
D.水墨
参考答案:
B
[填空题]
57从应用方面考虑,磁性材料可分为()、()、()及一些特殊用途的磁性材料等。
参考答案:
软磁材料;硬磁材料;磁记录材料
[填空题]
58印版
参考答案:
是用于传递油墨或色料至承印物表面上的印刷图文载体。
[填空题]
59试述稳定剂的作用与种类?
参考答案:
能抑制和防止塑料在加工成型或使用过程中,因受热、光、氧等作用而产生降解、交链等现象而致使塑料性能遭到破坏,使塑料的性能稳定。
稳定剂有:
光稳定剂、热稳定剂和抗氧剂等。
[填空题]
60简述非晶态形成的判据
参考答案:
目前的判据主要有结构判据和动力学判据。
结构判据是根据原子的几何排列,原子间的键合状态,及原子尺寸等参数来预测玻璃态是否易于形成;动力学判据考虑冷却速度和结晶动力学之间的关系,即需要多高的冷却速度才能阻止形核及核长大。
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