图书前言

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