前言

电子材料是以电子为载体,用于能量与信号的获取、发射、吸收、转换、传输、存储、显示或处理等功能特性的一类材料。以电子为媒介传递信息,因为电子的传输速度受其质量影响有一定限度,随着信息传输容量的速度要求不断提高,光子作为更高频率和速度的信息载体,也成为了电子材料发展的载体。因此,电子材料也定义为利用电子、光子及相互作用而实现信息产生、传输、存储、显示、探测及处理的材料,用于制造各种电子及光电子元器件、半导体集成电路、纳米电子器件、磁性元器件、电子陶瓷器件等,是现代电子工业、微电子技术以及集成电路、电子装备等科学技术发展的物质基础,是现代信息产业的基石,支撑着包括通信技术、计算机技术、集成电路及自动化技术等众多信息技术的发展。

电子材料作为电子技术、微电子技术以及整个电子信息领域的基础与先导,在全球以及我国国民经济中占有重要的地位。电子材料作为基础性材料已渗透到国民经济和国防建设的各个领域,没有高质量的电子材料就不可能制造出高性能的电子元器件,也就没有先进的电子信息系统。电子材料支撑着现代通信、计算机、信息网络技术、微机械智能系统、工业自动化和家电等现代高技术产业。电子材料产业的发展规模和技术水平,已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志,在国民经济中具有重要战略地位,是科技创新和国际竞争最为激烈的材料领域。

尽管固体力学为电子材料的研究提供了理论体系与研究手段,但现代新材料尤其是电子材料依然给固体力学提出了许多挑战。2023年11月,中国力学学会在陕西省西安市举行了“先进材料对力学学科发展提出的机遇与挑战”研讨会,就固体力学在材料宏微观力学、多物理场耦合环境力学、生物与软材料、智能材料等发展中所面临的挑战和机遇进行了深入的研讨。电子材料,既有向低维材料、复合材料、薄膜涂层结构、微尺度、环境适应性等共性发展的趋势,也有材料器件一体化、结构和功能一体化、电子效应与力学效应一体化等特殊性质,给固体力学提出了一系列处于科学前沿的挑战性问题。

内容简介

《电子材料固体力学》

杨丽、廖佳佳、周益春 编著

定价: 109元

本书针对电子材料对固体力学提出的需求与挑战,从材料共性的固体力学理论、方法以及电子材料特殊的需求两方面予以阐述,分为共性基础和专题两部分,共13章。共性基础理论和方法包括第2-7章,分别介绍材料的基本力学性能、应变理论、应力理论、弹性本构关系、非弹性变形以及均质材料断裂力学,主要讨论连续的、均匀的和各向同性固体在机械载荷作用下的静态和准静态问题,涵盖了从材料基本力学性能到弹性变形、塑性变形以及断裂破坏的基础理论与方法。专题部分包括第8-13章,从针对电子材料共性的热应力、薄膜结构的力学行为,再到具体的电介质、压电材料、铁电材料、电磁材料,展开其力学行为的分析与描述。

丛书特色

1.系列教材特别强化“材料中的电子信息、电子信息中的材料”，不仅特别注重“基础性”“深入性”“系统性”，还特别注重“宏观”与“微观”，“当下”与“未来”等思维方式的培养。

2.既针对以“电子信息”为特色的高等院校材料科学本科生培养，又特别为一些电子信息专业特色明显的工科院校和综合性大学的本科生培养量身定制。

3.优秀编写团队。作者都有在国外名校获得博士学位或者工作的经历；都在各自领域承担有重要的科研任务，科研成果突出；既从事基础研究又从事应用基础研究，具有解决工程实际问题的经验；都在教学科研一线从事本科、研究生和博士生的教学工作，开设了一系列的重要课程。

4.专家委员会对教材的内容进行审核和严格把关。

本书可作为材料类、电子材料类或功能材料类本科生、研究生的教材或参考用书。本书也是材料类科研工作者从事力学研究的一本有用的参考用书。

丛书编委会

专家委员会主任：郝跃 中国科学院院士 西安电子科技大学

主编：周益春 教授 西安电子科技大学

专家委员会和编委成员(按姓名拼音排序)：

褚君浩 中国科学院院士 中国科学院上海技术物理研究所

崔铁军 中国科学院院士 东南大学

邓龙江 中国工程院院士 电子科技大学

傅正义 中国工程院院士 武汉理工大学

蒋成保 中国科学院院士 北京航空航天大学

刘永坚 中国工程院院士 中国人民解放军93184部队

毛军发 中国科学院院士 深圳大学

南策文 中国科学院院士 清华大学

邱志明 中国工程院院士 中国人民解放军91054部队

王中林 中国科学院外籍院士 中国科学院北京纳米能源与系统研究所

严纯华 中国科学院院士 兰州大学

杨德仁 中国科学院院士 浙江大学

张联盟 中国工程院院士 武汉理工大学

周济 中国工程院院士 清华大学

邹志刚 中国科学院院士 南京大学

陈延峰 教授 南京大学

耿林 教授 哈尔滨工业大学

李金山 教授 西北工业大学

廖庆亮 教授 北京科技大学

林媛 教授 电子科技大学

林元华 教授 清华大学

刘仕 教授 西湖大学

刘马良 教授 西安电子科技大学

麦立强 教授 武汉理工大学

单智伟 教授 西安交通大学

孙宝德 教授 上海交通大学

杨丽 教授 西安电子科技大学

赵翔 教授 西安交通大学

朱铁军 教授 浙江大学

丛书序

电子信息产业是彰显国家现代化、科技进步、经济水平、综合实力与核心竞争力的重要标志。它以前所未有的速度从国家新兴产业、支柱产业发展成为大国崛起乃至世界竞争的制高与抢占产业。以电子、光子及相互作用而实现信息产生、传输、存储、显示、探测及处理的电子材料,是各类电子元器件、电子系统与装备(即电子信息产业)的基础与先导,被列为国家信息化战略发展以及工程科技材料领域的核心基础。培养电子材料特色的高水平材料类应用型及研究型人才,是确保我国电子材料基础与先导能力、支撑电子信息产业崛起甚至世界领先的必然要求,也被国务院学位委员会办公室列为新材料类人才培养的急缺方向。

材料学科是于1957年提出,并逐渐形成以研究材料成分、结构、制备、性能与应用的新兴学科。它有三个重要特性:一是“科学”和“工程”结合,既需要基础研究,又需要应用研究;二是多学科交叉,需要和物理、化学、冶金学、计算科学(包括数学)等学科相互融合与交叉;三是发展中的学科,材料的种类繁多、日新月异,其基础理论、关键技术甚至学科基础都不尽相同。我国材料科学起源于金属、陶瓷、高分子等结构材料,科学研究与产业技术相对成熟,材料类人才培养也形成了金属、陶瓷、高分子等三大特色体系,相应的教材也是围绕这三大体系所需的晶体结构、相图、加工、表征、服役等知识体系而建设。

利用电子运动效应及其受力、热、光、电、磁等载荷而发生性质改变的电子材料,表现出与金属、无机非、高分子显著不同的几大特性。一是显著依赖物理学科的基础理论与研究方法。电子材料不仅仅需要了解电子运动的电动力学、统计物理、量子力学等基础物理理论,电子装备、系统与元器件的微小化还高度依赖于电子相对论效应、原子层级的电子相互作用等,同时还需要发展电子、原子层级的实验表征方法。二是尤其需要微观结构与宏观性能关联的理论与方法。电子运动尤其是原子层级电子材料中电子的运动,微观上需要掌握只有几个原子层厚度的二维材料的刻画理论与表征方法,宏观上又往往体现在信息的存储、传输、转换等性能,现代电子材料的性能极其依赖微观设计与调控机理,迫切需要微观结构与宏观性能关联的理论与方法。三是电子材料要应用于电子元器件与系统,需要掌握数字电路、模拟电路、集成电路以及电子元器件等相关的原理、理论与方法。因此,现有从金属、无机非、高分子等研究需求出发的材料类教材体系,不能完全适应和满足电子材料的人才培养需求。

基于电子材料类人才培养的重要性、迫切性以及现有教材体系的不适应性,我们从电子材料类人才培养的化学、物理、材料科学、表征、计算以及器件知识需求出发,邀请了国内长期从事材料学科人才培养以及电子材料研究的教育工作者,编著了这套面向本科生的电子材料系列教材,包括《电子材料科学基础》 《电子材料理论物理导论》 《电子材料化学》 《电子材料固体力学》 《电子材料计算》 《电子材料信息科学与技术导论》 《电子材料表征技术》等,涵盖了电子材料的基础理论、设计制备、表征方法、服役行为及其器件与系统基础等各个方面,为电子材料类人才培养提供系统、完整的教材体系。同时,这套教材也凝练了电子材料的前沿创新成果,也可成为研究生、科研工作者以及产业界工程技术人才的参考用书,为推动电子材料领域人才培养、科学研究以及产业发展奠定坚实基础。

中国科学院院士、西安电子科技大学教授 郝跃

2024年6月

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