电子材料（Electronic Materials）

领域概述：电子材料是指用于电子、光电和磁应用的功能材料，涵盖半导体材料、压电/铁电材料、磁性材料以及各种光电子功能材料等。半导体材料（如硅、锗以及化合物半导体 GaAs、GaN 等）是现代微电子技术的基石。以硅为代表的半导体具有可控制的导电特性，透过掺杂工艺可精确调整其载流子浓度，从而制作出二极管、晶体管、太阳能电池等器件。典型的微电子制造流程包括硅单晶生长、光刻、掺杂扩散/离子注入、薄膜沉积和刻蚀等步骤，这是一个跨越材料纯化、微观图案加工、界面控制的复杂过程。例如，一个 CPU 芯片包含数十亿个晶体管，其制造依赖纳米尺度的光刻和多层互连技术，对材料的纯度和缺陷控制要求极高。正因为此，半导体材料的发展伴随着超净高纯材料制备和超精细加工技术的进步。带隙工程是半导体材料科学的重要内容，即通过材料成分或结构调控能带结构以获得所需的电学和光学特性——这也是 LED、激光器等光电子器件开发的基础。值得一提的是，能带理论在解释半导体性质方面功不可没：通过量子力学分析周期性晶格中的电子能级，能带理论不仅解释了导体与半导体的差异，还构成理解一切固态器件（晶体管、太阳能电池等）的基础。

除了半导体，压电与铁电材料也是电子材料的重要分支。压电材料（如 PZT 压电陶瓷）在机械应力作用下会产生电荷，亦可在施加电场时发生形变；这一性能使其成为传感器、换能器和执行器的核心材料，例如医用超声探头正是利用压电晶片的机械-电转换功能。铁电材料则具有自发极化且能被外电场翻转极性的特性，可用于非易失性存储器（FeRAM）、微致动器等。此外，磁性材料（如铁氧体、稀土永磁合金）在信息存储、电机、变压器中无处不在，其关键在于自旋有序结构的设计与磁畴工程。光学材料方面，从传统的激光晶体、非线性光学晶体到新兴的光子晶体、二维光电材料，都属于电子材料的范畴，服务于通信、光纤、光学成像等高科技应用。近年来，柔性电子、可穿戴设备的兴起又催生出有机电子材料、二维半导体（如二硫化钼）等新体系，人们希望开发出兼具电子功能和机械柔性的材料，用于柔性显示、电子皮肤等未来设备。

典型应用场景：在传感器领域，半导体应变片将机械应力转化为电阻变化，压电传感器将振动转为电信号；在集成电路中，硅材料经光刻和掺杂构成海量晶体管，实现了信息的存储与逻辑运算；在显示技术中，发光二极管（LED）和有机 LED 将电能高效地转化为可见光，液晶材料则通过电场控制光透过率来显示图像。光伏太阳能电池利用半导体的光生伏特效应将光能转为电能，是清洁能源的重要组成；电池和超级电容等储能器件所用的功能材料（例如锂离子电池的电极材料、固态电解质）也可归入广义的电子材料，因为它们涉及离子在固体中的传输和电化学反应。

参考学习资料

1) 课程 / 公开课

清华大学：半导体物理与器件（学堂在线）
中文 MOOC；需具备近代物理与固体物理基础。覆盖能带与载流子、pn 结与MOSFET、器件物理与工艺联系，含演示实验与测验。
链接：https://smartedu.cn/course/（平台目录，检索课程名）。

HKUST/edX：Electronic Materials and Devices（English）
入门到进阶课程；主题涵盖半导体基础、pn 结与晶体管、发光与光伏器件等，配有测验与字幕。
链接：https://www.edx.org（平台目录，检索“HKUST Electronic Materials and Devices”）。

MIT OCW：Dielectric & Piezoelectric Materials（选讲）
针对介电与压电材料机理的专题教学材料，适合已有材料/固体物理背景者；配讲义与板书录像片段。
链接：https://ocw.mit.edu/search/?q=piezoelectricity。

2) 教材 / 书籍

McGraw-Hill：Principles of Electronic Materials and Devices（S. O. Kasap，3e，2005）
综合教材，面向材料/电子方向学生；关键词：导体/半导体/介电/磁性/光学性质与器件应用、能带与结、铁电与超导简介；配图与章节题。
链接（同系列新版页）：https://www.mheducation.com/highered/product/principles-electronic-materials-devices-kasap/M9781260565711.html（3e 官方页难检，可参考新版产品页）。

Springer：Electronic Properties of Materials（R. E. Hummel，4e，2011）
以通俗方式讲解金属导电性、半导体能带、磁/光学性质，并涵盖若干新兴功能材料；适合入门与跨学科阅读。
链接：https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4419-7165-8。

顶级期刊： 包括 Advanced Electronic Materials、Journal of Electronic Materials 等。