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關(guān)鍵詞:班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo);高校新生;適應(yīng)性
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2017)03-0219-02
一、班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)的相關(guān)概念
團(tuán)體輔導(dǎo)是以團(tuán)體情境為基礎(chǔ)的一種心理輔導(dǎo)形式。這種心理輔導(dǎo)形式主要是采取在團(tuán)體內(nèi)部人員互相交流的方式引導(dǎo)個(gè)體體驗(yàn)環(huán)境,觀(guān)察他人學(xué)習(xí)、生活行為,進(jìn)而使個(gè)人更好地認(rèn)識(shí)自我,對(duì)自己進(jìn)行有效定位,并及時(shí)調(diào)整和改善人際關(guān)系、行為方式以及學(xué)習(xí)態(tài)度以適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境。班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)是以班級(jí)為單位,班級(jí)學(xué)生為活動(dòng)對(duì)象,充分利用團(tuán)體輔導(dǎo)形式、方法和作用,幫助學(xué)生能夠?qū)ψ约旱男袨?、思想、情感進(jìn)行體驗(yàn)和評(píng)估,使學(xué)生能夠及時(shí)進(jìn)行自我調(diào)整,從而增強(qiáng)學(xué)生對(duì)高校學(xué)習(xí)生活的適應(yīng)性,有效控制和防范各類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。
近些年來(lái),我國(guó)高校新生不能很好地適應(yīng)大學(xué)生活,各種問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái),已經(jīng)引起了許多教育者的關(guān)注。出現(xiàn)適應(yīng)性差問(wèn)題的原因主要是由于學(xué)生所處環(huán)境發(fā)生了變化、學(xué)習(xí)方式發(fā)生了變化、人際關(guān)系復(fù)雜化、自我定位不準(zhǔn),這些情況很容易使學(xué)生對(duì)大學(xué)生活產(chǎn)生迷茫和困惑等負(fù)面情緒,進(jìn)而產(chǎn)生不適應(yīng)的心理??紤]到同一個(gè)班級(jí)里的學(xué)生所處年齡段大致相同,面對(duì)一些問(wèn)題的心理感受也存在一定相似性,妥善運(yùn)用班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)的方式加強(qiáng)班級(jí)成員之間的溝通交流,疏導(dǎo)學(xué)生的心理問(wèn)題是一種非??扇〉倪m應(yīng)性教育模式。
二、大學(xué)新生不適應(yīng)性的具體表現(xiàn)形式分析
1.在環(huán)境上的不適應(yīng)表現(xiàn)。經(jīng)過(guò)中學(xué)階段的學(xué)習(xí)生活,很多學(xué)生已經(jīng)完全適應(yīng)了中學(xué)時(shí)代的生活環(huán)境,當(dāng)進(jìn)入大學(xué)后會(huì)發(fā)現(xiàn)很多事物與之前截然不同,一些學(xué)生確實(shí)需要一段時(shí)間來(lái)適應(yīng)這個(gè)全新的大環(huán)境。一部分高校生從小并不在學(xué)校所在的省市生活和學(xué)習(xí),而是在一些離學(xué)校較遠(yuǎn)的地區(qū)就讀和生活,當(dāng)這些學(xué)生進(jìn)入高校后會(huì)明顯感受到氣候、文化、飲食習(xí)慣和生活習(xí)慣等多個(gè)方面的差異,一時(shí)難以適應(yīng),更甚者則產(chǎn)生了排斥感。還有一部分高校新生在中學(xué)階段從未住過(guò)學(xué)校的集體宿舍,而是在上大學(xué)之前一直生活在自己或家人的環(huán)境中,相對(duì)于一些住過(guò)校的學(xué)生來(lái)說(shuō),這部分學(xué)生不僅存在著自理能力和自制力比較差的情況,而且自我管理意識(shí)也不夠,不太會(huì)考慮到別人的感受,有時(shí)容易以自我為中心,難以融入到新環(huán)境中去。
2.在學(xué)習(xí)上的不適應(yīng)表現(xiàn)。“寒窗苦讀十二載”,通過(guò)高考后,學(xué)生學(xué)習(xí)壓力得到了一定釋放。新生在進(jìn)入大學(xué)后突然發(fā)現(xiàn)大學(xué)學(xué)習(xí)不再像中學(xué)階段學(xué)習(xí)那樣緊迫,課余時(shí)間不僅增多,而且各種活動(dòng)內(nèi)容豐富多彩。豐富的課余生活對(duì)新生來(lái)說(shuō)極具吸引力,但也很容易影響新生的學(xué)習(xí)態(tài)度,使其學(xué)習(xí)松懈,不能合理支配時(shí)間去學(xué)習(xí)新知識(shí)。
3.在人際交往上的不適應(yīng)表現(xiàn)。大學(xué)班級(jí)或宿舍里的同學(xué)和舍友并不像中學(xué)階段那樣來(lái)自本地區(qū),這些同學(xué)都是從全國(guó)各地選拔上來(lái)的,無(wú)論是在個(gè)性方面,還是在生活、學(xué)習(xí)習(xí)慣方面都會(huì)受到地域差異、文化差異以及個(gè)人本身行為習(xí)慣等多方面差異的影響,這種差異性有可能引起一些摩擦和矛盾。
4.在自我認(rèn)識(shí)和自我定位上的缺陷。大學(xué)階段的人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)人才,因此學(xué)生必須通過(guò)選拔才能進(jìn)入高校學(xué)習(xí)。進(jìn)入大學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)的學(xué)生都是來(lái)自不同地區(qū)的優(yōu)秀學(xué)生,很多新生對(duì)自己都非常認(rèn)可。但是由于所有學(xué)生都是優(yōu)秀學(xué)生,使得一些學(xué)生在中學(xué)階段的學(xué)業(yè)優(yōu)勢(shì)或者其他方面的優(yōu)勢(shì)在大學(xué)階段難以體現(xiàn)出來(lái),難以引起導(dǎo)師的重視或無(wú)法在成績(jī)上出類(lèi)拔萃,這間接削弱了學(xué)生的自信,并且使學(xué)生對(duì)自己的能力產(chǎn)生懷疑。
三、班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)對(duì)高校新生提高適應(yīng)能力的作用
班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)相較于個(gè)人輔導(dǎo)更具優(yōu)越性。個(gè)人輔導(dǎo)存在一定的局限性,只能解決個(gè)別問(wèn)題,而班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)不僅能夠通過(guò)對(duì)多人進(jìn)行輔導(dǎo)節(jié)約人力和輔導(dǎo)時(shí)間,而且由于是群體行為還具有引導(dǎo)正確的溝通交流、建立有效的師生關(guān)系、樹(shù)立準(zhǔn)確的自我定位以及提升健康的心理適應(yīng)能力等作用。
1.引導(dǎo)正確的溝通交流。班級(jí)團(tuán)體心理輔導(dǎo)較傳統(tǒng)的入學(xué)教育形式來(lái)說(shuō)更加注重大學(xué)新生之間的互動(dòng),在基于新生群體具有很強(qiáng)共性的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)新生通過(guò)相互溝通和交流達(dá)成共識(shí),進(jìn)而建立起良好的人際關(guān)系。同時(shí),通過(guò)班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)引導(dǎo)新生進(jìn)行正確的溝通交流還可以培養(yǎng)新生分享和換位思考的能力,能夠使學(xué)生通過(guò)溝通交流切實(shí)解決生活和學(xué)習(xí)上的問(wèn)題和困惑,促進(jìn)新生更好地適應(yīng)大學(xué)環(huán)境。
2.建立有效的師生關(guān)系。班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)能夠使輔導(dǎo)教師更好地融入到新生群體中去,能夠?yàn)閷?dǎo)師和新生之間建立信任感奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。輔導(dǎo)教師在開(kāi)展班級(jí)團(tuán)體工作過(guò)程中通過(guò)坦誠(chéng)交流的方式了解和掌握新生的各項(xiàng)信息,為新生營(yíng)造一個(gè)和諧、安全、自由的心理氛圍,進(jìn)而建立起信任感,這對(duì)順利開(kāi)展思想政治教育課程起著積極的作用。
3.樹(shù)立準(zhǔn)確的自我定位。一些高校輔導(dǎo)教師在開(kāi)展班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)教學(xué)工作過(guò)程中通過(guò)“心理自畫(huà)像”、“20個(gè)我是誰(shuí)”等活動(dòng)讓學(xué)生在自己眼中展示自己,認(rèn)識(shí)自己,體驗(yàn)“客我”,站在客觀(guān)角度發(fā)現(xiàn)自身的不足和優(yōu)點(diǎn)。
4.提升健康的心理適應(yīng)能力。通過(guò)班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)能夠?yàn)樾律峁┮粋€(gè)溫暖、真誠(chéng)的環(huán)境,使學(xué)生能夠有歸屬感,促使學(xué)生能夠敞開(kāi)心扉,進(jìn)而暴露出自己存在的問(wèn)題。
四、高校新生班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)的幾點(diǎn)建議
1.定位準(zhǔn)確:結(jié)合新生的心理特點(diǎn),明確輔導(dǎo)目標(biāo)。輔導(dǎo)教師在開(kāi)展新生班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)教學(xué)工作過(guò)程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合新生的心理特點(diǎn),明確輔導(dǎo)目標(biāo)。對(duì)此,教師可以把輔導(dǎo)的總目標(biāo)設(shè)置為通過(guò)班級(jí)全體學(xué)生參與團(tuán)體活動(dòng)的方式樹(shù)立計(jì)提意識(shí)、建立互信互助的關(guān)系,使學(xué)生能夠適應(yīng)校園環(huán)境??紤]到新生地域、個(gè)性以及學(xué)習(xí)特點(diǎn)存在的差異性,教師可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行分類(lèi),采取小組的方式為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)良好的空間,打破生源地、性別壁壘,從而增強(qiáng)班級(jí)凝聚力和向心力。
2.設(shè)計(jì)合理:修訂團(tuán)體輔導(dǎo)方案,提升輔導(dǎo)效果。在明確輔導(dǎo)目標(biāo)后,教師不應(yīng)當(dāng)循規(guī)蹈矩地綜合按照統(tǒng)一輔導(dǎo)方式進(jìn)行輔導(dǎo),而是應(yīng)當(dāng)深入探究每一屆新生的性格特點(diǎn)和興趣愛(ài)好,然后在原有輔導(dǎo)內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出調(diào)整,設(shè)計(jì)適合學(xué)生心理特點(diǎn)的團(tuán)體活動(dòng)、游戲、體驗(yàn)練習(xí)、回顧討論和分享等。在時(shí)間安排上,輔導(dǎo)教師應(yīng)當(dāng)合理分配熱身、活動(dòng)、總結(jié)、反思、分享時(shí)間,使學(xué)生能夠進(jìn)行獨(dú)立思考和體驗(yàn),充分發(fā)揮班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)的引導(dǎo)作用,促使學(xué)生去主動(dòng)提高適應(yīng)性。
3.資源整合:組建專(zhuān)業(yè)團(tuán)體輔導(dǎo)隊(duì)伍,強(qiáng)化輔導(dǎo)意義?,F(xiàn)階段,很多高校班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)教師隊(duì)伍都是由心理教師、資深學(xué)生工作者、新生輔導(dǎo)員、新生班主任、學(xué)生黨員組成。其中有一部分人員并不具備輔導(dǎo)資格,一些錯(cuò)誤的思想和方式容易使學(xué)生誤入歧途,對(duì)其日后學(xué)習(xí)生活非常不利。對(duì)此,高校應(yīng)當(dāng)加大對(duì)班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)教師的培訓(xùn)力度,邀請(qǐng)一些專(zhuān)業(yè)人士對(duì)輔導(dǎo)教師進(jìn)行有針對(duì)性的培訓(xùn),使其能夠了解和掌握正確的輔導(dǎo)知識(shí),從而更好地服務(wù)于學(xué)生。
4.建立機(jī)制:總結(jié)團(tuán)體輔導(dǎo)經(jīng)驗(yàn),探索輔導(dǎo)長(zhǎng)效機(jī)制。一套完善的管理機(jī)制能夠促進(jìn)班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)工作順利開(kāi)展。對(duì)此,高校管理層應(yīng)當(dāng)安排人員對(duì)此項(xiàng)教育工作進(jìn)行深入考察和評(píng)估,及時(shí)建立管理和反饋機(jī)制,要求教師在開(kāi)展工作過(guò)程中不能只是教學(xué),還應(yīng)當(dāng)注重輔導(dǎo)方式的選擇,盡可能選擇一些可靠的方式方法,嚴(yán)格施測(cè),并總結(jié)輔導(dǎo)經(jīng)驗(yàn),完善教育管理。同時(shí),輔導(dǎo)教師還應(yīng)當(dāng)定期進(jìn)行科學(xué)抽樣和量化研究,得出學(xué)生輔導(dǎo)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息并反饋給高校管理層,為高校對(duì)學(xué)生進(jìn)行妥善管理提供一定的數(shù)據(jù)支持。
參考文獻(xiàn):
[1]張利,蕊蘭,國(guó)帥.新媒體對(duì)當(dāng)代大學(xué)生人際交往的影響及其對(duì)策[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)),2013,(3).
[2]孫倩倩.朋輩心理輔導(dǎo)對(duì)大學(xué)生全面發(fā)展的作用研究[J].華東政法大學(xué),2012.
[3]蘆朝霞,李海星,侯彩霞,任華良.班級(jí)團(tuán)體輔導(dǎo)對(duì)大學(xué)新生適應(yīng)能力的影響研究[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2013,(4).
The Effect of Group Counseling on College Students' Adaptability
LIU You-cai
(School of Chemistry and Chemical Engineering,Central South University,Changsha,Hunan 410001,China)
關(guān)鍵詞:半導(dǎo)體,超晶格,集成電路,電子器件
1.半導(dǎo)體材料的概念與特性
當(dāng)今,以半導(dǎo)體材料為芯片的各種產(chǎn)品普遍進(jìn)入人們的生活,如電視機(jī),電子計(jì)算機(jī),電子表,半導(dǎo)體收音機(jī)等都已經(jīng)成為我們?nèi)粘K豢扇鄙俚募矣秒娖?。半?dǎo)體材料為什么在今天擁有如此巨大的作用,這需要我們從了解半導(dǎo)體材料的概念和特性開(kāi)始。
半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類(lèi)物質(zhì),在某些情形下具有導(dǎo)體的性質(zhì)。半導(dǎo)體材料廣泛的應(yīng)用源于它們獨(dú)特的性質(zhì)。首先,一般的半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率隨溫度的升高迅速增大,各種熱敏電阻的開(kāi)發(fā)就是利用了這個(gè)特性;其次,雜質(zhì)參入對(duì)半導(dǎo)體的性質(zhì)起著決定性的作用,它們可使半導(dǎo)體的特性多樣化,使得PN結(jié)形成,進(jìn)而制作出各種二極管和三極管;再次,半導(dǎo)體的電學(xué)性質(zhì)會(huì)因光照引起變化,光敏電阻隨之誕生;一些半導(dǎo)體具有較強(qiáng)的溫差效應(yīng),可以利用它制作半導(dǎo)體制冷器等;半導(dǎo)體基片可以實(shí)現(xiàn)元器件集中制作在一個(gè)芯片上,于是產(chǎn)生了各種規(guī)模的集成電路。這種種特性使得半導(dǎo)體獲得各種各樣的用途,在科技的發(fā)展和人們的生活中都起到十分重要的作用。
2.半導(dǎo)體材料的發(fā)展歷程
半導(dǎo)體材料從發(fā)現(xiàn)到發(fā)展,從使用到創(chuàng)新,也擁有著一段長(zhǎng)久的歷史。在20世紀(jì)初期,就曾出現(xiàn)過(guò)點(diǎn)接觸礦石檢波器。1930年,氧化亞銅整流器制造成功并得到廣泛應(yīng)用,使半導(dǎo)體材料開(kāi)始受到重視。1947年鍺點(diǎn)接觸三極管制成,成為半導(dǎo)體的研究得到重大突破。50年代末,薄膜生長(zhǎng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和集成電路的發(fā)明,使得微電子技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展。60年代,砷化鎵材料制成半導(dǎo)體激光器,固溶體半導(dǎo)體材料在紅外線(xiàn)方面的研究發(fā)展,半導(dǎo)體材料的應(yīng)用得到擴(kuò)展。1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研究成功,使得半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)與制造從“雜志工程”發(fā)展到“能帶工程”,將半導(dǎo)體材料的研究和應(yīng)用推向了一個(gè)新的領(lǐng)域。90年代以來(lái)隨著移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展,砷化鎵和磷化銦等半導(dǎo)體材料得成為焦點(diǎn),用于制作高速、高頻、大功率及發(fā)光電子器件等;近些年,新型半導(dǎo)體材料的研究得到突破,以氮化鎵為代表的先進(jìn)半導(dǎo)體材料開(kāi)始體現(xiàn)出其超強(qiáng)優(yōu)越性,被稱(chēng)為IT產(chǎn)業(yè)新的發(fā)動(dòng)機(jī)。
3.各類(lèi)半導(dǎo)體材料的介紹與應(yīng)用
半導(dǎo)體材料多種多樣,要對(duì)其進(jìn)一步的學(xué)習(xí),我們需要從不同的類(lèi)別來(lái)認(rèn)識(shí)和探究。通常半導(dǎo)體材料分為:元素半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體、固溶體半導(dǎo)體、非晶半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體、超晶格半導(dǎo)體材料。不同的半導(dǎo)體材料擁有著獨(dú)自的特點(diǎn),在它們適用的領(lǐng)域都起到重要的作用。
3.1元素半導(dǎo)體材料
元素半導(dǎo)體材料是指由單一元素構(gòu)成的具有半導(dǎo)體性質(zhì)的材料,分布于元素周期表三至五族元素之中,以硅和鍺為典型。硅在在地殼中的含量較為豐富,約占25%,僅次于氧氣。硅在當(dāng)前的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,它不僅是半導(dǎo)體集成電路、半導(dǎo)體器件和硅太陽(yáng)能電池的基礎(chǔ)材料,而且用半導(dǎo)體制作的電子器件和產(chǎn)品已經(jīng)大范圍的進(jìn)入到人們的生活,人們的家用電器中所用到的電子器件80%以上元件都離不開(kāi)硅材料。鍺是稀有元素,地殼中的含量較少,由于鍺的特有性質(zhì),使得它的應(yīng)用主要集中于制作各種二極管,三極管等。而以鍺制作的其他器件如探測(cè)器,也具備著許多的優(yōu)點(diǎn),廣泛的應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。
3.2化合物半導(dǎo)體材料
通常所說(shuō)的化合物半導(dǎo)體多指晶態(tài)無(wú)機(jī)化合物半導(dǎo)體,即是指由兩種或兩種以上元素確定的原子配比形成的化合物,并具有確定的禁帶寬度和能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體性質(zhì)?;衔锇雽?dǎo)體材料種類(lèi)繁多,按元素在元素周期表族來(lái)分類(lèi),分為三五族(如砷化鎵、磷化銦等),二六族(如硒化鋅),四四族(如碳化硅)等。如今化合物半導(dǎo)體材料已經(jīng)在太陽(yáng)能電池、光電器件、超高速器件、微波等領(lǐng)域占據(jù)重要的位置,且不同種類(lèi)具有不同的性質(zhì),也得到不同的應(yīng)用。。
3.3固溶體半導(dǎo)體材料
固溶體半導(dǎo)體材料是某些元素半導(dǎo)體或者化合物半導(dǎo)體相互溶解而形成的一種具有半導(dǎo)體性質(zhì)的固態(tài)溶液材料,又稱(chēng)為混晶體半導(dǎo)體或者合金半導(dǎo)體。隨著每種成分在固溶體中所占百分比(X值)在一定范圍內(nèi)連續(xù)地改變,固溶體半導(dǎo)體材料的各種性質(zhì)(尤其是禁帶寬度)將會(huì)連續(xù)地改變,但這種變化不會(huì)引起原來(lái)半導(dǎo)體材料的晶格發(fā)生變化.利用固溶體半導(dǎo)體這種特性可以得到多種性能的材料。
3.4非晶半導(dǎo)體材料
非晶半導(dǎo)體材料是具有半導(dǎo)體特性的非晶體組成的材料,如α-硅、α-鍺、α-砷化鎵、α-硫化砷、α-硒等。。這類(lèi)材料,原子排列短程有序,長(zhǎng)程無(wú)序,又稱(chēng)無(wú)定形半導(dǎo)體,部分稱(chēng)作玻璃半導(dǎo)體。非晶半導(dǎo)體按鍵合力的性質(zhì)分為共價(jià)鍵非晶半導(dǎo)體和離子鍵非晶半導(dǎo)體兩類(lèi),可用液相快冷方法和真空蒸發(fā)或?yàn)R射的方法制備。在工業(yè)上,非晶半導(dǎo)體材料主要用于制備像傳感器、太陽(yáng)能電池薄膜晶體管等非晶半導(dǎo)體器件。
3.5有機(jī)半導(dǎo)體材料
有機(jī)半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于金屬和絕緣體之間,具有熱激活電導(dǎo)率且電導(dǎo)率在10-10~100S·cm的負(fù)一次方范圍內(nèi)的有機(jī)物,如萘蒽、聚丙烯和聚二乙烯苯以及堿金屬和蒽的絡(luò)合物等.其中聚丙烯腈等有機(jī)高分子半導(dǎo)體又稱(chēng)塑料半導(dǎo)體。有機(jī)半導(dǎo)體可分為有機(jī)物、聚合物和給體-受體絡(luò)合物三類(lèi)。相比于硅電子產(chǎn)品,有機(jī)半導(dǎo)體芯片等產(chǎn)品的生產(chǎn)能力較差,但是擁有加工處理更方便、結(jié)實(shí)耐用、成本低廉的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。目前,有機(jī)半導(dǎo)體材料及器件已廣泛應(yīng)用于手機(jī),筆記本電腦,數(shù)碼相機(jī),有機(jī)太陽(yáng)能電池等方面。
3.6超晶格微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料
超晶格微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料是指按所需特性設(shè)計(jì)的能帶結(jié)構(gòu),用分子束外延或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積等超薄層生產(chǎn)技術(shù)制造出來(lái)的具有各種特異性能的超薄膜多層結(jié)構(gòu)材料。由于載流子在超晶格微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體中的特殊運(yùn)動(dòng),使得其出現(xiàn)許多新的物理特性并以此開(kāi)發(fā)了新一代半導(dǎo)體技術(shù)。。當(dāng)前,對(duì)超晶格微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料的研究和應(yīng)用依然在研究之中,它的發(fā)展將不斷推動(dòng)許多領(lǐng)域的提高和進(jìn)步。
4.半導(dǎo)體材料的發(fā)展方向
隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和各種電子器件、產(chǎn)品等要求不斷的提高,半導(dǎo)體材料在未來(lái)的發(fā)展中依然起著重要的作用。在經(jīng)過(guò)以Si、GaAs為代表的第一代、第二代半導(dǎo)體材料發(fā)展歷程后,第三代半導(dǎo)體材料的成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。我們應(yīng)當(dāng)在兼顧第一代和第二代半導(dǎo)體發(fā)展的同時(shí),加速發(fā)展第三代半導(dǎo)體材料。目前的半導(dǎo)體材料整體朝著高完整性、高均勻性、大尺寸、薄膜化、集成化、多功能化方向邁進(jìn)。隨著微電子時(shí)代向光電子時(shí)代逐漸過(guò)渡,我們需要進(jìn)一步提高半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的研究,開(kāi)創(chuàng)出半導(dǎo)體材料的新領(lǐng)域。相信不久的將來(lái),通過(guò)各種半導(dǎo)體材料的不斷探究和應(yīng)用,我們的科技、產(chǎn)品、生活等方面定能得到巨大的提高和發(fā)展!
參考文獻(xiàn)
[1]沈能玨,孫同年,余聲明,張臣.現(xiàn)代電子材料技術(shù).信息裝備的基石[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2002.
[2]靳曉宇.半導(dǎo)體材料的應(yīng)用與發(fā)展研究[J].大眾商務(wù),2009,(102).
[3]彭杰.淺析幾種半導(dǎo)體材料的應(yīng)用與發(fā)展[J].硅谷, 2008,(10).
[4]半導(dǎo)體技術(shù)天地.2ic.cn/html/bbs.html.
關(guān)鍵詞:半導(dǎo)體;光電信息功能材料;研究與創(chuàng)新
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.218
0 前言
從遠(yuǎn)古到現(xiàn)代,從石器時(shí)代到如今的信息時(shí)代,歷史的發(fā)展表明信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展的先導(dǎo)和基礎(chǔ)是半導(dǎo)體信息功能材料的進(jìn)步,伴隨著時(shí)展的特征,我們可以很容易的分析出,光電信息功能材料在方方面面深刻的影響著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式?,F(xiàn)如今,隨著光電信息功能材料的不斷普及以及各行各業(yè)的的綜合應(yīng)用,其技術(shù)得到了光速的更新,例如其信息的存儲(chǔ)已不再受低級(jí)別的限制,其存儲(chǔ)量已被提高到KT級(jí)別,當(dāng)然為了使之更好地適應(yīng)社會(huì),發(fā)揮出更大的作用,生產(chǎn)商與使用者對(duì)光電信息功能材料的研究與創(chuàng)新從未停止。光電信息功能材料的發(fā)展,同樣也與國(guó)家生產(chǎn)力的發(fā)展有著密切的聯(lián)系,它是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本保障之一。對(duì)于目前正處在快速發(fā)展中的我國(guó)來(lái)說(shuō),大力發(fā)展半導(dǎo)體光電信息功能材料十分必要。
1 半導(dǎo)體光電信息材料簡(jiǎn)述
科學(xué)技術(shù)之所以得到不斷發(fā)展的原因之一,便是有著信息研究材料的支持,人類(lèi)對(duì)不同材料的研究與創(chuàng)新,是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展,科學(xué)規(guī)律不斷修正完善的基礎(chǔ)。20世紀(jì)60~70年代,光導(dǎo)纖維材料和以砷化鎵為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體激光器的發(fā)明,是人們進(jìn)入了光纖通信,高速、寬帶信息網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代。半導(dǎo)體光電材料――半導(dǎo)體是一種介于絕緣體導(dǎo)體之間的材料,半導(dǎo)體光電材料可以將光能轉(zhuǎn)化為電能,同樣也可以將電能轉(zhuǎn)化為光能,并且可以處理加工和擴(kuò)大光電信號(hào)。在當(dāng)今社會(huì),其應(yīng)用正在逐步得到普及。半導(dǎo)體信息光電材料,對(duì)于我們來(lái)說(shuō)并不陌生,其存在于我們的日常生活中,并且無(wú)時(shí)無(wú)刻的不在影響著我們,所以我們應(yīng)正確的認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體信息光電材料,并且可以為半導(dǎo)體光電信息材料的發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的力量。
2 半導(dǎo)體光電信息材料研究的必要性
2.1 電子材料研究的意義
量子論為人們研究電子在原子中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律提供了重要依據(jù),其主要作用是揭示了原子最外層電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律方面,正是由于此方面研究取得了初步的進(jìn)展,從而極大地促進(jìn)了有色合金,不銹鋼等金屬材料的發(fā)現(xiàn)于研究。此外,半導(dǎo)體材料的開(kāi)發(fā),是得電子信息技術(shù)得大了極大地發(fā)展,并且逐步興盛起來(lái),于是出現(xiàn)了我們現(xiàn)在正在普遍應(yīng)用的采用電子學(xué)器件小型化及電子回路集成化等科學(xué)技術(shù)制造而成的電器,極大地方便了我們的生活。
2.2 光學(xué)材料研究的意義
70年代光纖技術(shù)的發(fā)展,又引起了一輪新的技術(shù)浪潮,光學(xué)材料的研究正是在此時(shí)得到了大力發(fā)展,光學(xué)材料的研究極大地促進(jìn)了光纖技術(shù)的進(jìn)步,進(jìn)而光纖技術(shù)的迅速發(fā)展,又帶動(dòng)了信息技術(shù)的革新,這使得研究材料的范圍逐步的被擴(kuò)大。于是,多媒體電能與光纖通信技術(shù)二者逐漸的結(jié)合起來(lái),綜合應(yīng)用,從而極大地提高了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展速度,大容量的存儲(chǔ),大范圍的交流與傳輸通道,在很大程度上減少了時(shí)間與空間對(duì)多媒體信息交流的限制。
2.3 技術(shù)興國(guó)的意義
在當(dāng)前信息高能時(shí)代,發(fā)展對(duì)半導(dǎo)體光電信息的研究,在大的方面,能在很大的程度上,幫助我國(guó)提高科技水平,進(jìn)而提高國(guó)際地位,爭(zhēng)取在國(guó)際科技方面的話(huà)語(yǔ)權(quán),在小的具體方面,它能幫助政府改善人民生活水平,提高人民生活質(zhì)量,因此不管于大于小,發(fā)展對(duì)半導(dǎo)體光電信息功能材料的研究十分必要。
3 半導(dǎo)體光電信息材料研究研究進(jìn)展
雖然當(dāng)代國(guó)際信息技術(shù)水平在不斷的發(fā)展,各國(guó)的科技水平都在提高,但是相對(duì)于國(guó)際水平或者其他發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō),我國(guó)在半導(dǎo)體光電信息材料的研究方面還是相對(duì)落后的。我國(guó)在其功能材料的研究方面的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面
3.1 科技水平低技術(shù)發(fā)展受到阻礙
我國(guó)科技水平相對(duì)于國(guó)際科技水平來(lái)說(shuō)相對(duì)落后。我國(guó)科技發(fā)展方面存在的主要問(wèn)題是發(fā)展滯緩,與國(guó)際脫節(jié),更新?lián)Q代慢。然而,科技水平的高低對(duì)于半導(dǎo)體光電信息材料的研究起著決定性的作用,所以要想更好地促進(jìn)半導(dǎo)體光電信息材料的發(fā)展,我國(guó)首先需要做的便是努力提高科技發(fā)展水平,緊跟國(guó)際科技發(fā)展的步伐。提高自身的科技水平,為半導(dǎo)體光電信息功能材料的研究提供強(qiáng)大的科技后盾。
3.2 技術(shù)型人才需予以增加
受我國(guó)應(yīng)試教育的影響,我國(guó)高校培養(yǎng)出的人才過(guò)于依賴(lài)?yán)碚摚鄙賱?chuàng)新意識(shí)。然而,半導(dǎo)體光電信息功能材料的研究需要的不僅僅是擁有淵博理論知識(shí)的人,其更需要的是擁有靈活大腦,創(chuàng)新意識(shí)的人才。因此,我國(guó)應(yīng)改進(jìn)相關(guān)的教育政策制度,鼓勵(lì)高校培養(yǎng)出更多擁有創(chuàng)新精神、靈活頭腦的人。同時(shí),我國(guó)在進(jìn)行技術(shù)型人才培養(yǎng)方面要注重其專(zhuān)業(yè)性的提高,注重專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。從而讓更多的具有專(zhuān)業(yè)型的人才滿(mǎn)足社會(huì)需要,滿(mǎn)足半導(dǎo)體光電信息材料研究的需要。
3.3 政策缺失
現(xiàn)階段,處于發(fā)展中狀態(tài)的我國(guó)在半導(dǎo)體光電信息材料研究中,各方面政策制度還不夠完善,比如在半導(dǎo)體光電信息材料的研究方面,國(guó)家并沒(méi)有明確地提出相應(yīng)的鼓勵(lì)措施促進(jìn)此方面技術(shù)的發(fā)展。因此,現(xiàn)在國(guó)家需要作出努力的便是組織相關(guān)部門(mén),制定相關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)政策,來(lái)促進(jìn)半導(dǎo)體光電信息材料的研究。政策的制定需要立足于我國(guó)的現(xiàn)實(shí)和實(shí)際,相關(guān)部門(mén)要對(duì)半導(dǎo)體光電信息材料進(jìn)行仔細(xì)研究,通過(guò)政策的制定很好的指導(dǎo)其發(fā)展和拓新。
4 結(jié)語(yǔ)
從上文中可以我們可以看出,在當(dāng)代信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)期,半導(dǎo)體光電信息功能資料的研究,對(duì)一國(guó)的生產(chǎn)力發(fā)展,經(jīng)濟(jì)進(jìn)步,起著重要的決定性作用,半導(dǎo)體光電信息功能材料普遍存在于一國(guó)人民的日常生活當(dāng)中,每一個(gè)人都應(yīng)當(dāng)成為半導(dǎo)體光電信息材料研究的推動(dòng)者,只有全民努力,其材料研究才能得到長(zhǎng)足發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:大型水輪發(fā)電機(jī);槽部固定結(jié)構(gòu);槽部固定材料
中圖分類(lèi)號(hào):TM312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 定子線(xiàn)棒槽內(nèi)固定的原理
大型水輪發(fā)電機(jī)槽內(nèi)固定的作用包括:(1)消除槽內(nèi)電暈腐蝕及“電腐蝕”; (2)承受電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電磁力和振動(dòng)對(duì)線(xiàn)棒的磨損,防止線(xiàn)棒軸向下沉。
根據(jù)槽部防電暈及防“電腐蝕”的要求,理論上定子線(xiàn)棒與鐵心槽壁的間隙越小越好。目前所使用的環(huán)氧絕緣為熱固性材料,熱膨脹性小,在電機(jī)運(yùn)行中絕緣本身無(wú)法補(bǔ)償線(xiàn)棒與鐵心槽壁的微小間隙。據(jù)研究當(dāng)線(xiàn)棒與槽壁間隙在0.4mm~1.0mm間產(chǎn)生電腐蝕的幾率最大。雖然槽部電暈的放電能量不是很大,故熱效應(yīng)對(duì)絕緣的影響也不大,但其產(chǎn)生的臭氧與氮反應(yīng)生成的酸將腐蝕線(xiàn)棒主絕緣,最終影響線(xiàn)棒壽命。因此控制線(xiàn)棒低阻層和半導(dǎo)體槽襯的表面電阻率,彌補(bǔ)線(xiàn)棒與槽壁的間隙尤為重要。
線(xiàn)棒低阻層和槽襯的表面電阻要求既不能太大也不能太小,太大易造成槽內(nèi)電暈腐蝕,太小易在其表面產(chǎn)生渦流損耗會(huì)增大。因此線(xiàn)棒低阻層及半導(dǎo)體槽襯的表面電阻率控制在103~105Ω較為合理。
水輪發(fā)電機(jī)在安裝過(guò)程中對(duì)于槽內(nèi)固定結(jié)構(gòu)的考核通常采用測(cè)量線(xiàn)圈槽部表面電位的辦法。在線(xiàn)圈嵌入定子鐵心槽中并固定后進(jìn)行。測(cè)試時(shí)電機(jī)繞組加上UN/ 交流電壓,用連有電壓表的金屬觸頭(操作者通過(guò)絕緣棒控制)接觸線(xiàn)圈表面,同時(shí)讀取電壓表上讀數(shù)。GB/T7894-2009《水輪發(fā)電機(jī)基本技術(shù)條件》中要求槽電位不大于10V。
2 哈電傳統(tǒng)的槽內(nèi)固定結(jié)構(gòu)
哈電過(guò)去傳統(tǒng)的槽部固定結(jié)構(gòu)采用的是線(xiàn)棒與槽壁間填塞半導(dǎo)體層壓板的固定方式,底部、層間為半導(dǎo)體墊條。此種固定方式側(cè)面為分段填塞,剛性接觸,線(xiàn)棒表面半導(dǎo)體層與鐵心槽壁存在間隙,因此易產(chǎn)生電腐蝕,從而損傷線(xiàn)棒絕緣影響電機(jī)運(yùn)行壽命。除貫流外,混流、軸流等大多數(shù)水輪發(fā)電機(jī)多為立式,線(xiàn)棒豎直安裝,隨著運(yùn)行過(guò)程中槽內(nèi)受力的重新分布,半導(dǎo)體墊條易產(chǎn)生松動(dòng)及滑出等情況。因此傳統(tǒng)的固定結(jié)構(gòu)在抵抗電機(jī)運(yùn)行中的振動(dòng)磨損及阻礙線(xiàn)棒軸向位移的作用稍差。
3 哈電新型槽內(nèi)固定結(jié)構(gòu)及材料
3.1 RTV(室溫固化硅橡膠)/CRTV(導(dǎo)電性室溫固化硅橡膠)槽內(nèi)固定結(jié)構(gòu)
哈電在引進(jìn)加拿大GE公司技術(shù)制造二灘定子線(xiàn)棒時(shí)采用的是RTV/CRTV配合楔下波紋板的槽內(nèi)固定結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是將RTV(室溫硫化硅橡膠)和CRTV(半導(dǎo)體硅橡膠)分別涂于定子線(xiàn)棒的兩面并經(jīng)室溫固化后下入槽內(nèi),由于固化后的RTV和CRTV為彈性體,與定子槽壁為過(guò)盈配合,因此線(xiàn)棒下入槽之后與槽壁接觸緊密,槽電位(或槽電阻)測(cè)量符合GE公司相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。但此種結(jié)構(gòu)在制造過(guò)程中存在硅橡膠涂覆工藝較為復(fù)雜、線(xiàn)棒下線(xiàn)前需特殊防護(hù)的缺點(diǎn)。
3.2 “U”形半導(dǎo)體槽襯固定結(jié)構(gòu)
目前常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)多采用U字形槽襯固定結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)為半導(dǎo)體槽襯“U”形包繞在線(xiàn)棒上,層間或槽底配合半導(dǎo)體適形氈。該種固定結(jié)構(gòu)槽內(nèi)配合緊密,易于線(xiàn)棒的安裝和拆卸。
半導(dǎo)體槽襯是由無(wú)紡布和半導(dǎo)體膠粘劑復(fù)合而成。由于無(wú)紡布是聚酯體系,所選擇的半導(dǎo)體膠粘劑必須與它相容性好,否則將影響電阻值的均勻性以及半導(dǎo)體無(wú)紡布的強(qiáng)度,在考慮相容性的同時(shí)還必須考慮膠在固化后達(dá)到F級(jí),因此選擇以環(huán)氧樹(shù)脂為主要膠粘劑材料,同時(shí)選擇合適的改性劑及偶聯(lián)劑對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性,使其與聚酯無(wú)紡布粘接好;另外,加入適量的增韌劑以調(diào)節(jié)半導(dǎo)體無(wú)紡布的柔韌性。
半導(dǎo)體膠的性能決定半導(dǎo)體槽襯的性能及應(yīng)用工藝,所以對(duì)膠的體系進(jìn)行了深入細(xì)致的研究,通過(guò)大量的配方試驗(yàn),最后確定膠以環(huán)氧樹(shù)脂為主,選擇亞胺改性劑和特殊增韌劑提高固化后半導(dǎo)體槽襯的耐熱性和柔韌性能,同時(shí)也選擇合適的偶聯(lián)劑提高膠與無(wú)紡布的粘接強(qiáng)度,滿(mǎn)足定子繞組下線(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體槽襯強(qiáng)度的要求。
3.3 硅橡膠繞包“三合一”槽襯固定結(jié)構(gòu)
此種結(jié)構(gòu)為半導(dǎo)體無(wú)紡布表面涂覆硅橡膠,對(duì)折為“三合一”結(jié)構(gòu),繞包在線(xiàn)棒低阻層表面與線(xiàn)棒一同下入槽內(nèi),硅橡膠膠固化前具有可塑性,可以補(bǔ)償槽壁表面存在的微小機(jī)械公差,同時(shí)也可以抵消由于鐵心槽段不平在線(xiàn)棒絕緣表面產(chǎn)生的局部機(jī)械應(yīng)力。室溫固化后為彈性體,與槽壁過(guò)盈配合,易于操作和安裝,槽內(nèi)固定牢固、基本無(wú)間隙,補(bǔ)償運(yùn)行中的熱膨脹和位移。
此種固定結(jié)構(gòu)有效地解決了定子線(xiàn)棒在運(yùn)行過(guò)程中的所受的電磁力、振動(dòng)力、絕緣磨損及線(xiàn)棒下沉等問(wèn)題,同時(shí)有效地消除了槽內(nèi)的電腐蝕,槽電位可控制在5V以下。硅橡膠繞包“三合一”槽襯配合頂部波紋板固定結(jié)構(gòu),有效地保證了線(xiàn)棒在運(yùn)行過(guò)程中承受振動(dòng)力的作用,同時(shí)也更好地避免了在負(fù)荷突變和短路時(shí)巨大的電磁力對(duì)線(xiàn)棒的破壞作用。國(guó)產(chǎn)化的半導(dǎo)體硅橡膠各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)外公司的技術(shù)要求,完全滿(mǎn)足大型水輪發(fā)電機(jī)的安裝和運(yùn)行要求,目前已應(yīng)用在了國(guó)內(nèi)的龍灘、拉西瓦等多臺(tái)大型機(jī)組上,安全可靠。
國(guó)產(chǎn)的半導(dǎo)體室溫硫化硅橡膠,原材料進(jìn)口,將膠體石墨與硅橡膠混煉成均勻體,采用室溫硫化劑,可在室溫下完全硫化。
3.4頂部波紋板的應(yīng)用
波紋板作為一種新型的槽內(nèi)固定材料目前已實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。波紋板有頂部波紋板和側(cè)面波紋板兩種用途,側(cè)面波紋板多用于汽輪發(fā)電機(jī)的槽內(nèi)固定,為半導(dǎo)體材料;頂部波紋板應(yīng)用在水輪發(fā)電機(jī)中多為絕緣材料,固定在槽楔之下,利用波紋板的壓縮為線(xiàn)棒施加徑向預(yù)應(yīng)力,有效地避免線(xiàn)圈的下沉和松動(dòng)。
波紋板是由特殊編織的玻璃布經(jīng)F級(jí)熱固性樹(shù)脂浸漬成半固化玻璃坯布,然后在模具上加熱加壓固化而成。根據(jù)定子線(xiàn)棒槽內(nèi)固定的要求,波紋板要具有永久變形小,抗壓變形小,回彈力高的性能,這樣才能使其在機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中更好地保持波紋形狀,保持彈性。水輪發(fā)電機(jī)槽內(nèi)頂部波紋板利用壓縮變形有效地起到了固定定子線(xiàn)棒的作用,在電機(jī)運(yùn)行和突然短路等情況下保證了線(xiàn)棒的固定牢靠,防止由此產(chǎn)生的線(xiàn)棒松動(dòng)磨損及軸向下沉,提高了電機(jī)的運(yùn)行可靠性。
當(dāng)大數(shù)據(jù)、人工智能等項(xiàng)目落地時(shí),背后的數(shù)據(jù)必然會(huì)產(chǎn)生重大作用,那些存儲(chǔ)設(shè)備主要構(gòu)成元素就是半導(dǎo)體。半導(dǎo)體成為未來(lái)新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。
據(jù)Gartner預(yù)測(cè),2017年全球半導(dǎo)體營(yíng)收總計(jì)將達(dá)到3860億美元,較2016年增長(zhǎng)12.3%。從2016下半年起開(kāi)始出現(xiàn)有利的市場(chǎng)狀況,尤其是在標(biāo)準(zhǔn)型存儲(chǔ)器(Commodity Memory)方面。這些有利條件使2017、2018年的市場(chǎng)前景更為樂(lè)觀(guān)。不過(guò)存儲(chǔ)器市場(chǎng)變化無(wú)常,加上DRAM與NAND Flash產(chǎn)能增加,預(yù)計(jì)市場(chǎng)將在2019年進(jìn)入修正期。
Gartner研究總監(jiān)喬恩?艾仁森(Jon Erensen)表示:“雖然DRAM與NAND Flash價(jià)格雙雙上漲,讓整體半導(dǎo)體市場(chǎng)前景更為樂(lè)觀(guān),但這也對(duì)智能手機(jī)、PC與服務(wù)器系統(tǒng)廠(chǎng)商的獲利帶來(lái)壓力。零組件缺貨、原物料價(jià)格上漲,加上廠(chǎng)商可能必須提高平均售價(jià)(ASP)來(lái)應(yīng)對(duì)成本的提高,2017、2018年市場(chǎng)都將因此產(chǎn)生動(dòng)蕩。”
有稻荼礱鰨從2016年中以來(lái),PC用DRAM價(jià)格已上漲一倍。原來(lái)只要12.50美元的4GB模組,現(xiàn)在已漲到將近25美元,NAND Flash的平均售價(jià)也從2016年下半年到今年第一季度保持持續(xù)上漲態(tài)勢(shì)。Gartner預(yù)計(jì)DRAM與NAND的價(jià)格將在2017年第二季度達(dá)到頂峰,不過(guò)整體價(jià)格回落可能要一直持續(xù)到今年年底,主要原因是隨著智能手機(jī)等主要應(yīng)用的容量需求增加,廠(chǎng)商會(huì)開(kāi)始搶貨。
喬恩?艾仁森指出:“2017年隨著存儲(chǔ)器廠(chǎng)商的毛利提升,廠(chǎng)商也開(kāi)始布局新產(chǎn)能擴(kuò)增計(jì)劃。我們預(yù)計(jì)中國(guó)將因此展開(kāi)一系列行動(dòng),發(fā)展存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)?!?/p>
當(dāng)然,半導(dǎo)體的應(yīng)用不僅僅在存儲(chǔ)器領(lǐng)域,它還在很多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。大家比較熟悉的可能有手機(jī)、PC、汽車(chē)等。由于旗艦級(jí)智能手機(jī)、顯卡、游戲主機(jī)與汽車(chē)應(yīng)用的單位生產(chǎn)量估計(jì)值已經(jīng)調(diào)升,2017年半導(dǎo)體市場(chǎng)前景更加被看好。此外,大量使用DRAM與NAND Flash的PC、Ultramobile、服務(wù)器與固態(tài)硬盤(pán)等電子設(shè)備,也將帶動(dòng)半導(dǎo)體收入估計(jì)值的增加。
【關(guān)鍵詞】微電子化計(jì)量?jī)x;半導(dǎo)體探測(cè)器;特性研究;試驗(yàn)方法
半導(dǎo)體技術(shù)近年來(lái)被運(yùn)用于多種領(lǐng)域,尤其是在核輻射探測(cè)器方面的運(yùn)用,將半導(dǎo)體技術(shù)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮得淋漓盡致,為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。近年來(lái),細(xì)數(shù)將半導(dǎo)體技術(shù)引入核輻射探測(cè)器領(lǐng)域的過(guò)程,我國(guó)的相關(guān)科研單位耗費(fèi)了大量的人力、財(cái)力和物力。隨著時(shí)代的發(fā)展,深化半導(dǎo)體材料和技術(shù)在核輻射探測(cè)器的運(yùn)用研究將繼續(xù)為我國(guó)的科技發(fā)展提供重要支持。結(jié)合本文研究方向,擬從半導(dǎo)體探測(cè)器特性的實(shí)驗(yàn)研究層面展開(kāi),利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)討論。
1半導(dǎo)體探測(cè)器的內(nèi)涵
半導(dǎo)體探測(cè)器以其高效、實(shí)用、成本低、性能穩(wěn)定等特性,目前在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。明確半導(dǎo)體探測(cè)器的內(nèi)涵概念,能夠深化我們對(duì)半導(dǎo)體探測(cè)器的了解,為接下來(lái)的更深入的探究工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。接下來(lái)筆者就從半導(dǎo)體探測(cè)器的概念及發(fā)展歷程兩個(gè)方面來(lái)粗淺剖析半導(dǎo)體探測(cè)器的內(nèi)涵:1.1半導(dǎo)體探測(cè)器的概念。顧名思義,半導(dǎo)體探測(cè)器就是利用半導(dǎo)體材料和特點(diǎn)研發(fā)的探測(cè)設(shè)備。結(jié)合原理分析,半導(dǎo)體探測(cè)器是一種通過(guò)鍺、硅等半導(dǎo)體材料物理屬性、并利用其作為探測(cè)介質(zhì)的輻射探測(cè)器。由于半導(dǎo)體探測(cè)器的工作原理和氣體電離室有諸多相似之處,因此半導(dǎo)體探測(cè)器也被稱(chēng)之為固體電離室。從技術(shù)原理的層面來(lái)講,半導(dǎo)體探測(cè)器的工作原理是在半導(dǎo)體探測(cè)器的靈敏體積內(nèi)帶電粒子產(chǎn)生“電子——空穴對(duì)”,之后“電子——空穴對(duì)”在外電場(chǎng)環(huán)境下做出漂移繼而產(chǎn)生并輸出信號(hào)。經(jīng)過(guò)大量科學(xué)家的研究,半導(dǎo)體探測(cè)器誕生至今,經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)概念和材料改良,目前性能和效用已經(jīng)十分優(yōu)良。1.2半導(dǎo)體探測(cè)器的發(fā)展歷程。半導(dǎo)體技術(shù)在核輻射探測(cè)器方面的應(yīng)用分為幾個(gè)階段:第一個(gè)階段是八十年代之前。當(dāng)時(shí)的探測(cè)器受到技術(shù)技術(shù)條件和認(rèn)知的影響,最為常見(jiàn)的探測(cè)器是GM計(jì)數(shù)管探測(cè)器。這種GM計(jì)數(shù)管探測(cè)器的產(chǎn)品性能和效果并不理想。隨著技術(shù)的不斷更新和科學(xué)家探索的深入。第二個(gè)階段是九十年代之后,在法國(guó)、德國(guó)出現(xiàn)了用半導(dǎo)體材料作探測(cè)器的小型劑量?jī)x器。至此,半導(dǎo)體技術(shù)正式被應(yīng)用于探測(cè)器領(lǐng)域。這種半導(dǎo)體探測(cè)器具有體積小、工作電壓低、耗能少等優(yōu)勢(shì),這些特點(diǎn)為半導(dǎo)體探測(cè)器的應(yīng)用空間和范圍奠定了良好基礎(chǔ)。
2用于微電子化計(jì)量?jī)x的半導(dǎo)體探測(cè)器特性的實(shí)驗(yàn)方法
為了進(jìn)一步地探究半導(dǎo)體探測(cè)器的特性,更明確地了解并認(rèn)知其優(yōu)勢(shì),筆者通過(guò)一組實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。在這一實(shí)驗(yàn)中筆者所用的半導(dǎo)體測(cè)試器是目前業(yè)界內(nèi)比較新型的設(shè)備,它是筆者單位和某原子能科學(xué)研究院合理研發(fā)的。實(shí)驗(yàn)中與半導(dǎo)體探測(cè)器相連接的電力屬于微電子學(xué)混合電路。下面筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)方法(如圖2.1所示)作詳細(xì)的論述與分析:圖2.1實(shí)驗(yàn)示意圖考慮到夜晚的干擾信號(hào)比白天小很多,因此我們?cè)谧龃藢?shí)驗(yàn)時(shí)選擇在了晚上的時(shí)間段。為了處理好半導(dǎo)體探測(cè)器特性實(shí)驗(yàn)中噪音大的問(wèn)題,本次實(shí)驗(yàn)所選擇的單道閾值是0.21V。在實(shí)驗(yàn)中,主放大倍數(shù)為50積分、微分常數(shù)為0.5μs。定標(biāo)器的工作方式為積分,脈沖為正脈沖方式?;谏鲜鲞@些情況,我們的“用于微電子化計(jì)量?jī)x的半導(dǎo)體探測(cè)器特性”實(shí)驗(yàn)研究正式開(kāi)始。
3用于微電子化計(jì)量?jī)x的半導(dǎo)體探測(cè)器特性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理
關(guān)于特性研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理方式,筆者對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的記錄。筆者將半導(dǎo)體的探測(cè)器面積分為10平方豪米、25平方毫米和50平方毫米三種數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。第一,半導(dǎo)體探測(cè)器的面積為10平方毫米,98型的半導(dǎo)體探測(cè)器輻射響應(yīng)特性的數(shù)據(jù)結(jié)果如圖3.1、3.2所示,圖中所反映出來(lái)的數(shù)據(jù)指標(biāo)是偏壓為1V和3V的情況下,98型號(hào)的半導(dǎo)體探測(cè)器中凈計(jì)數(shù)和劑量率之間的關(guān)系;99型的半導(dǎo)體探測(cè)器所反饋的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)如圖3.3、3.4所示,98型半導(dǎo)體探測(cè)器的輻射響應(yīng)特性數(shù)據(jù)如圖3.5、3.6所示。圖中所反映出來(lái)的數(shù)據(jù)指標(biāo)是偏壓為1V和3V的情況下,98型號(hào)的半導(dǎo)體探測(cè)器中凈計(jì)數(shù)和劑量率之間的關(guān)系。第二,當(dāng)半導(dǎo)體探測(cè)器的面積增加到25平方毫米之后,99型的半導(dǎo)體探測(cè)器輻射響應(yīng)特性的數(shù)據(jù)結(jié)果如圖3.5、3.6所示,圖中所反映出來(lái)的數(shù)據(jù)指標(biāo)是偏壓為1V和3V的情況下,99型號(hào)的半導(dǎo)體探測(cè)器中凈計(jì)數(shù)和劑量率之間的關(guān)系?;谙盗袑?shí)驗(yàn)分析,當(dāng)半導(dǎo)體探測(cè)器的面積從10平方豪米增加到25平方毫米,在遞增到50平方毫米的過(guò)程中,在不同的偏壓下,98型和99型的半導(dǎo)體探測(cè)器的凈計(jì)數(shù)率在0.869cGy/h點(diǎn)上,半導(dǎo)體探測(cè)器的型號(hào)和探測(cè)器偏壓的關(guān)系如表1所示。在表中,在照射量率為均為1的情況下,當(dāng)半導(dǎo)體探測(cè)器的偏壓設(shè)定為1V時(shí),探測(cè)面積為10平方毫米的98型探測(cè)器的凈計(jì)數(shù)率是68.2,探測(cè)面積為25平方毫米的98型探測(cè)器的凈計(jì)數(shù)率是104.0;探測(cè)面積為50平方毫米的98型探測(cè)器的凈計(jì)數(shù)率是181.7,探測(cè)面積為10平方毫米的99型探測(cè)器的凈計(jì)數(shù)率是125.3。當(dāng)半導(dǎo)體探測(cè)器的偏壓設(shè)定為3V時(shí),探測(cè)面積為10平方毫米的98型探測(cè)器的凈計(jì)數(shù)率是90.4,探測(cè)面積為25平方毫米的98型探測(cè)器的凈計(jì)數(shù)率是167.6;探測(cè)面積為50平方毫米的98型探測(cè)器的凈計(jì)數(shù)率是316.4,探測(cè)面積為10平方毫米的99型探測(cè)器的凈計(jì)數(shù)率是178.6。
4用于微電子化計(jì)量?jī)x的半導(dǎo)體探測(cè)器特性的結(jié)果與討論
通過(guò)上述關(guān)于不同型號(hào)半導(dǎo)體探測(cè)器在不同輻射面積中輻射響應(yīng)特性等相關(guān)數(shù)據(jù)的分析我們可以得出如下三個(gè)方面的結(jié)論:第一,該半導(dǎo)體探測(cè)器的工作電壓相對(duì)較低,對(duì)γ響應(yīng)十分敏感。當(dāng)“用于微電子化計(jì)量?jī)x的半導(dǎo)體探測(cè)器特性研究”的實(shí)驗(yàn)電壓在1V—3V單偏壓電源數(shù)據(jù)之間變動(dòng)時(shí),半導(dǎo)體探測(cè)器的靈敏度能夠在68-316S/(R/h)區(qū)間進(jìn)行變化。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與反饋,總體來(lái)講,輻射面積為10平方毫米的99型探測(cè)器性能比輻射面積為10平方毫米的98型探測(cè)器性能優(yōu)良。在同樣的實(shí)驗(yàn)條件中,用來(lái)測(cè)定DM91的輻射面積為10平方毫米的半導(dǎo)體探測(cè)器靈敏度情況如下:當(dāng)實(shí)驗(yàn)偏壓為1V時(shí),10平方毫米的半導(dǎo)體探測(cè)器靈敏度為87.2;當(dāng)實(shí)驗(yàn)偏壓為3V時(shí),10平方毫米的半導(dǎo)體探測(cè)器靈敏度是1.8。對(duì)比關(guān)于試驗(yàn)偏壓和不同輻射面積的半導(dǎo)體探測(cè)器靈敏度的這幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),我們可以得出如下結(jié)論:輻射面積為10平方毫米的99型半導(dǎo)體探測(cè)器敏感度性能相比較國(guó)外輻射面積為10平方毫米的半導(dǎo)體探測(cè)器,在對(duì)γ輻射方面的靈敏度方面性能要高出很多。也就是說(shuō)我們目前的輻射面積為10平方毫米的半導(dǎo)體探測(cè)器性能已經(jīng)達(dá)到并超出國(guó)外同類(lèi)探測(cè)器的水平。第二,從噪音閾值的層面來(lái)講,本次實(shí)驗(yàn)中所采用的半導(dǎo)體探測(cè)器噪音極小,這種小分貝的噪音數(shù)值可以顯著提升信噪比,這種情況可以促進(jìn)微電子學(xué)設(shè)計(jì)工作的更好開(kāi)展。這一點(diǎn)在微電子化計(jì)量?jī)x的半導(dǎo)體探測(cè)器特性實(shí)驗(yàn)中雖然是一個(gè)細(xì)節(jié),但也應(yīng)當(dāng)充分引起我們的注意和重視。第三,本次“用于微電子化計(jì)量?jī)x的半導(dǎo)體探測(cè)器特性”實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)探測(cè)器的屏蔽材質(zhì)發(fā)生變化時(shí),其抗干擾能力也會(huì)有明顯改變。這一現(xiàn)象表明在實(shí)驗(yàn)室中,空間的電磁干擾因素需要引起實(shí)驗(yàn)者的重視。
5結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,半導(dǎo)體探測(cè)器在當(dāng)前多種行業(yè)中所發(fā)揮的作用不容忽視,為了探究“用于微電子化計(jì)量?jī)x的半導(dǎo)體探測(cè)器特性”,筆者通過(guò)開(kāi)展一項(xiàng)專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行闡述與說(shuō)明,在上述文段中,筆者不僅對(duì)實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行羅列和描述,還對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)及處理進(jìn)行對(duì)比分析,并有針對(duì)性地提出自己的見(jiàn)解。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)的分析,筆者希望能夠喚起更多業(yè)界同行對(duì)于半導(dǎo)體探測(cè)器特性的關(guān)注,通過(guò)群策群力,為促進(jìn)半導(dǎo)體探測(cè)器的運(yùn)用水平貢獻(xiàn)力量。
作者:馬駿 單位:東華理工大學(xué)
參考文獻(xiàn)
[1]崔曉輝,谷鐵男,張燕,袁寶吉,劉明健,閆學(xué)昆.離子注入型與金硅面壘型半導(dǎo)體探測(cè)器溫度特性比較[J].輻射防護(hù)通訊,2011,31(02):26-28.
[2]蔡志猛,周志文,李成,賴(lài)虹凱,陳松巖.硅基外延鍺金屬-半導(dǎo)體-金屬光電探測(cè)器及其特性分析[J].光電子.激光,2008(05):587-590.
【關(guān)鍵詞】薄膜太陽(yáng)能電池;半導(dǎo)體制冷;車(chē)載輔助空調(diào)
1.引言
當(dāng)今,汽車(chē)已成為人們?nèi)粘I钪械闹匾ぞ?。但它卻消耗大量燃料,同時(shí),在通過(guò)氟利昂等制冷劑改善車(chē)內(nèi)環(huán)境的同時(shí),也對(duì)環(huán)境造成了很大的破壞。隨著世界各國(guó)汽車(chē)保有量的不斷攀升,使得全球能源消耗壓力逐漸增大,環(huán)境日益惡化。而太陽(yáng)輻射到地球大氣層的能量高達(dá)173,000TW,即太陽(yáng)1秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬(wàn)噸煤。如果以平方米計(jì)算,每秒照射到地球的能量則為49.94GJ。這是一個(gè)巨大的寶藏等我們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)利用。
2.研究背景及意義
夏季車(chē)內(nèi)高溫環(huán)境會(huì)加速車(chē)內(nèi)裝飾材料中苯和甲醛等致癌物質(zhì)的揮發(fā),嚴(yán)重影響人們的身體健康;各種制冷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均使用氟、溴化鋰和氨等制冷劑,但對(duì)大氣尤其是臭氧層產(chǎn)生了較大的破壞。而半導(dǎo)體制冷技術(shù)具有無(wú)需制冷劑、熱慣性小、制冷制熱時(shí)間快等特點(diǎn),再結(jié)合無(wú)毒、無(wú)污染、質(zhì)量輕的薄膜太陽(yáng)能電池,這種新型的制冷系統(tǒng)是汽車(chē)制冷、降低汽車(chē)能耗研究領(lǐng)域的重要研究方向。
3.設(shè)計(jì)方案
3.1 系統(tǒng)的整體構(gòu)思
太陽(yáng)能汽車(chē)輔助空調(diào)系統(tǒng)利用太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)化原理,將接收到的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能,再驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體制冷,從而調(diào)節(jié)汽車(chē)的內(nèi)部溫度。整套裝置由薄膜太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能控制器、太陽(yáng)能蓄電池、溫度控制器、半導(dǎo)體制冷裝置組成。在炎熱的夏季中午(上午11時(shí)到下午16時(shí)期間)的環(huán)境下,當(dāng)汽車(chē)內(nèi)的溫度>30℃時(shí),半導(dǎo)體制冷裝置開(kāi)始工作。
3.2 主要組成和功能
如圖1所示,該系統(tǒng)由以下幾部分組成:
(1)薄膜太陽(yáng)能電池:薄膜太陽(yáng)能電池是由在廉價(jià)的玻璃、不銹鋼或塑料襯底上附上厚度只有幾微米的感光材料制成,具有原材料豐富、無(wú)毒、無(wú)污染、低能耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)[1]。其作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能,為半導(dǎo)體制冷片提供電能,或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)。
(2)太陽(yáng)能控制器:太陽(yáng)能控制器的作用是控制整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的工作狀態(tài),并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電、過(guò)放電保護(hù)的作用。
(3)太陽(yáng)能蓄電池:選用合適的深循環(huán)能力較好的鉛酸蓄電池。其作用是儲(chǔ)存光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能,為半導(dǎo)體制冷裝置供電以及充當(dāng)電壓穩(wěn)定器[2]。
(4)溫度控制器:選用高精度溫度控制電路,一定條件下自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉輔助空調(diào)系統(tǒng),保證汽車(chē)內(nèi)溫度的適宜。
(5)半導(dǎo)體制冷裝置:其作用是將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為冷量或者熱量,從而調(diào)節(jié)車(chē)內(nèi)的溫度。
(6)溫度傳感器:把接收到的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào),傳輸給控制器部分。
3.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容
3.3.1 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)
所述太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)如圖2所示,由薄膜太陽(yáng)能電池1、太陽(yáng)能控制器4、太陽(yáng)能蓄電池3組成,其中:薄膜太陽(yáng)能電池組1與太陽(yáng)能控制器4的輸入端相連接。太陽(yáng)能控制器4的輸出端與太陽(yáng)能蓄電池3相連接,并且與半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)2中的電能輸入端相連接。在保證半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)正常工作的同時(shí),給太陽(yáng)能蓄電池充電。
①太陽(yáng)能電池組1由薄膜太陽(yáng)能電池構(gòu)成,它的面積大小可根據(jù)實(shí)際的制冷量確定。
②太陽(yáng)能蓄電池3,可與汽車(chē)電瓶相匹配,一定條件下為汽車(chē)運(yùn)行中火花塞點(diǎn)火提供所需電能,降低汽車(chē)油耗與排放。該太陽(yáng)能蓄電池可以有多個(gè),它們通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行串并聯(lián)連接,構(gòu)成太陽(yáng)能蓄電池組。
3.3.2 半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)
半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)2,其結(jié)構(gòu)如圖2所示,由半導(dǎo)體制冷裝置、抽風(fēng)送風(fēng)裝置、散熱裝置、溫度控制系統(tǒng)組成。散熱器6安裝在汽車(chē)前部的進(jìn)氣柵格處以輔助空調(diào)系統(tǒng)散熱。并由溫度傳感器9向溫度控制器8提供車(chē)內(nèi)溫度信息。
①半導(dǎo)體制冷裝置由半導(dǎo)體制冷片、控制線(xiàn)路、電源、控制開(kāi)關(guān)等構(gòu)成;
②抽風(fēng)送風(fēng)裝置由風(fēng)口、風(fēng)道、風(fēng)扇構(gòu)成;
③散熱裝置由導(dǎo)熱塊、換熱器、翅片、風(fēng)扇等構(gòu)成;
④溫度控制系統(tǒng)由溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)電路、控制面板等構(gòu)成,可以根據(jù)溫度傳感器提供的車(chē)內(nèi)溫度信息,自動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng),以保證車(chē)輛在停放過(guò)程中車(chē)內(nèi)保持較適宜的溫度。
3.3.3 控制電路
圖4為簡(jiǎn)易太陽(yáng)能控制器電路結(jié)構(gòu)圖,薄膜太陽(yáng)能電池板輸出的電壓經(jīng)過(guò)直流DC/DC變換后送給蓄電池充電。A/D采樣電路將采集到的模擬信號(hào)送給單片機(jī)進(jìn)行分析處理,通過(guò)調(diào)整PWM控制寄存器來(lái)調(diào)整PWM的占空比,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電壓和電流的控制,實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤(MPPT)。
4.設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)
運(yùn)用無(wú)毒、無(wú)污染、質(zhì)量輕的薄膜太陽(yáng)能電池,把太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)和半導(dǎo)體制冷技術(shù)結(jié)合起來(lái),設(shè)計(jì)出一款汽車(chē)輔助空調(diào)系統(tǒng)。能夠調(diào)節(jié)尤其是在夏季高溫下汽車(chē)內(nèi)的溫度。
5.結(jié)語(yǔ)
隨著人們生活水平的逐步提高,汽車(chē)正成為人們出行的必要工具。優(yōu)化汽車(chē)制冷系統(tǒng),能改善汽車(chē)的運(yùn)行效率,方便人們的生活,同時(shí)也能夠節(jié)約大量能源。太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷空調(diào)可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能,并給半導(dǎo)體制冷提供能量,這在汽車(chē)這一發(fā)展迅速的領(lǐng)域無(wú)疑是一次重大改革,具有廣泛的應(yīng)用前景和很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1]錢(qián)伯章.太陽(yáng)能技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社, 2010(8):73-76.
關(guān)鍵詞:新型納米半導(dǎo)體 制備 實(shí)驗(yàn) 光催化技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào):O643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2014)01(c)-0001-02
隨著新型材料的不斷涌現(xiàn),各生產(chǎn)、加工行業(yè)對(duì)其各項(xiàng)性能的關(guān)注程度也大大提升,其中針對(duì)半導(dǎo)體材料光催化性能的研究也越來(lái)越多。氧化鋅作為光催化劑有著價(jià)格實(shí)惠、無(wú)毒、高效等優(yōu)點(diǎn),雖然其催化機(jī)理與氧化鈦相似,但是氧化鋅光催化劑的吸光效率更好,因此有可能會(huì)成為取代氧化鈦的新型光催光劑。
氧化鋅自然條件下,氧化鋅主要以纖鋅礦的結(jié)構(gòu)形式存在,其光電性能、電磁波吸收能力以及熱穩(wěn)定性都非常好,在壓電傳感器、紫外光發(fā)射器、顯示器、導(dǎo)電薄膜、表面波吸收以及太陽(yáng)能電池等方面都有著非常廣泛的應(yīng)用,是一種應(yīng)用潛力很大的新型半導(dǎo)體材料。在對(duì)太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)力度不斷加大的未來(lái),半導(dǎo)體材料的發(fā)展空間更大。
1 半導(dǎo)體光催化的機(jī)理、特點(diǎn)
1.1 半導(dǎo)體光催化的機(jī)理
在半導(dǎo)體中,未被占的高能導(dǎo)帶以及被占的低能價(jià)帶組成了其能帶結(jié)構(gòu),由于價(jià)帶和導(dǎo)帶處于分離狀態(tài),它們之間的能級(jí)距離就叫做帶隙寬度。半導(dǎo)體的這種結(jié)構(gòu)就是其光特性的基礎(chǔ),當(dāng)與半導(dǎo)體帶隙寬度匹配的光波照射半導(dǎo)體光催化劑時(shí),價(jià)帶電子就會(huì)吸收光的能量而發(fā)生躍遷,直接跨過(guò)能級(jí)距離躍遷到導(dǎo)帶上去,價(jià)帶就會(huì)因此出現(xiàn)空穴,引起光電子和空穴的競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)它們分離時(shí),能夠運(yùn)動(dòng)到半導(dǎo)體表面,能量匹配的電子就會(huì)被空穴捕獲使得空穴具有強(qiáng)氧化性,而電子本身就具有較強(qiáng)的還原性,因此半導(dǎo)體內(nèi)部就產(chǎn)生了電子對(duì)。
1.2 半導(dǎo)體光催化的特點(diǎn)
首先,半導(dǎo)體所使用的光催化劑的污染小,并且沒(méi)有毒性,催化效率高;其次,半導(dǎo)體光催化幾乎沒(méi)有選擇性,因此適用范圍較廣,降解效率與除凈度都比較高。在光催化過(guò)程中能將大部分有機(jī)污染物氧化,產(chǎn)生水、二氧化碳以及無(wú)機(jī)鹽等無(wú)害物質(zhì);再次,半導(dǎo)體的光催化反應(yīng)一般在室溫條件下進(jìn)行,條件溫和并且操作簡(jiǎn)單;最后,半導(dǎo)體光催化技術(shù)除了可以利用紫外光,也可以利用太陽(yáng)光進(jìn)行反應(yīng)。在太陽(yáng)的照射下,半導(dǎo)體催化劑可以將太陽(yáng)光吸收并轉(zhuǎn)化為化學(xué)能或者電能,而由于太陽(yáng)能取之不盡用之不竭的特點(diǎn),半導(dǎo)體光催化技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用也有了更加廣闊的空間。
2 氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的制備方法
氧化鋅納米半導(dǎo)體材料的準(zhǔn)備方法主要有兩種,分別是草酸沉淀法和檸檬酸絡(luò)合法。
(1)草酸沉淀法制備氧化鋅納米半導(dǎo)體材料。
將濃度為0.5 mol/L的硝酸鋅溶液置于燒杯中,然后將鋅離子與草酸物質(zhì)量之比為1.0∶1.5的草酸溶液加入其中,產(chǎn)生白色沉淀以后繼續(xù)攪拌2 h,然后對(duì)沉淀進(jìn)行分離、洗滌以及干燥操作,并在500 ℃的溫度下煅燒1 h,就可以得到氧化鋅試樣,將其記為試樣A。
(2)檸檬酸絡(luò)合法制備氧化鋅納米半導(dǎo)體材料。
將濃度為0.5 mol/L的硝酸鋅溶液置于燒杯中,然后將鋅離子與檸檬酸物質(zhì)量之比為1.0∶1.5的檸檬酸溶液加入其中,然后再加入適量的乙二醇,攪拌溶液讓其均勻分散,之后將其置于超聲波中進(jìn)行超聲分散半個(gè)小時(shí),形成均勻的溶膠,接著在80 ℃的恒溫下讓溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槟z。將凝膠狀態(tài)的混合物置于100 ℃的烤箱中加熱變成干凝膠,然后將其研碎,并在500 ℃的溫度下煅燒一個(gè)小時(shí),所得到的氧化鋅試樣記為B。
3 氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的光催化性能研究
納米材料由于粒徑非常小,因此空穴和電子從半導(dǎo)體內(nèi)部躍遷到表面的時(shí)間更短,產(chǎn)生光電子流的速度就更快。此外,半導(dǎo)體材料的比表面積較大,因此催化劑的吸附性能會(huì)更好。因此猜測(cè),納米半導(dǎo)體材料具有非常好的光催化效果。以下通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)其光催化性進(jìn)行驗(yàn)證。
3.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
為了研究氧化鋅的光催化性能,我們還需要將其置于光催化反應(yīng)器上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先將15 mg氧化鋅催化劑加入到50 ml質(zhì)量濃度為20 mg/L的甲基橙溶液中,置于超聲波中進(jìn)行超聲分散,15 min以后放到暗處攪拌大約10 min左右時(shí)間,讓氧化鋅催化劑與染料充分混合并達(dá)到吸附與脫附平衡。然后打開(kāi)光催化反應(yīng)器的高壓泵燈,每間隔一定時(shí)間就取一次樣。取來(lái)的試樣首先進(jìn)行離心,然后利用分光計(jì)測(cè)定其吸光度,在吸光度基礎(chǔ)上計(jì)算甲基橙溶液的降解率。此外,為了突出實(shí)驗(yàn)效果,還需要進(jìn)行一組僅有光照以及在暗處加入氧化鋅催化劑的對(duì)比實(shí)驗(yàn),并在溶液光催化降解以后進(jìn)行可見(jiàn)光吸收光譜測(cè)試。
3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及光催化性能分析
由圖1、圖2我們可以知道,沒(méi)有光照時(shí)甲基橙的降解率非常低,也就說(shuō)明在無(wú)光照條件下,氧化鋅的催化性能比較差。在僅有光照的情況下,甲基橙幾乎沒(méi)有降解率,而在既有光照也有光催化劑的情況下,甲基橙的降解率明顯升高。并且圖中顯示,光照時(shí)間為30 min時(shí),試樣A的甲基橙降低率在94.36%,而試樣B的降解率則為81.75%。這說(shuō)明氧化鋅催化劑對(duì)甲基橙的降解作用屬于光降解,并且催化活性非常好。草酸沉淀法制備得到的氧化鋅顆粒由于粒徑較小,并且中間部分空心,比表面積更大,因此光催化性能更好。
4 結(jié)語(yǔ)
在時(shí)代的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步下,研究新型材料來(lái)滿(mǎn)足人們不斷上升的各種需求已經(jīng)是一項(xiàng)非常重要的時(shí)代性課題。而隨著能源危機(jī)的出現(xiàn),世界各國(guó)均已開(kāi)始投入對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與利用研究工作中。在這樣的發(fā)展形勢(shì)下,研究新型納米半導(dǎo)體材料及其光催化性能對(duì)于緩解能源危機(jī)有著重要意義。氧化鋅作為一種新型納米半導(dǎo)體材料,有著非常多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),開(kāi)發(fā)潛力非常大。其制備方法主要有草酸沉淀法以及檸檬酸絡(luò)合法,通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們知道,氧化鋅催化劑的催化活性非常好,并且兩種氧化鋅半導(dǎo)體的制備方法中,草酸沉淀法不僅操作簡(jiǎn)單,催化效率也更好。
參考文獻(xiàn)
[1] 禹崇菲.新型納米BiVO_4的制備、表征及其光催化性能研究[D].河南師范大學(xué),2013.
[2] 楊艷青.粘土―等離子體復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究[D].武漢理工大學(xué),2012.
另外,全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備制造商美國(guó)應(yīng)用材料公司于3月21日宣布,將投資8300萬(wàn)美元在西安建立第一個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中心。應(yīng)用材料公司CEO Michael Splinter表示:“我們?cè)谥袊?guó)正由簡(jiǎn)單的銷(xiāo)售和服務(wù)向技術(shù)開(kāi)發(fā)和外包轉(zhuǎn)型。在建設(shè)開(kāi)發(fā)中心的第一階段,公司將投入3300萬(wàn)美元,隨后的第二階段,即未來(lái)的兩到五年內(nèi),公司將再投入5000萬(wàn)美元。
不管如何,這一切都表明中國(guó)的產(chǎn)業(yè)環(huán)境正處在一個(gè)極好的發(fā)展時(shí)期,對(duì)于下一步中國(guó)半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展有積極的示范作用。
英特爾項(xiàng)目具有示范作用
全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移是一個(gè)總趨勢(shì)。但是,之前向中國(guó)轉(zhuǎn)移的主要集中在芯片的后序封裝測(cè)試段,全球10大芯片制造商中幾乎都已在中國(guó)設(shè)有封裝基地。如英特爾在上海及成都分別就有三個(gè)封裝廠(chǎng),總投資已達(dá)13億美元。至于芯片制造部分,美國(guó)一直控制以0.18微米為限,如今除了臺(tái)灣地區(qū)的臺(tái)積電及和艦在中國(guó)設(shè)廠(chǎng)之外,只有韓國(guó)的海力士與歐洲的意法在無(wú)錫合資新建一個(gè)存儲(chǔ)器芯片制造廠(chǎng)。
根據(jù)西方國(guó)家對(duì)于半導(dǎo)體技術(shù)的對(duì)華出口限制(瓦圣納條約),英特爾在華可以采用小于0.18微米線(xiàn)寬的半導(dǎo)體工藝。這成為英特爾在華建廠(chǎng)的最大障礙,也是整個(gè)事件異常低調(diào)的原因。
英特爾的主流處理器已經(jīng)全部轉(zhuǎn)移到65納米生產(chǎn)工藝,今年下半年將進(jìn)入45納米量產(chǎn)階段。此次英特爾承諾在大連生產(chǎn)的是芯片組,是聯(lián)系計(jì)算機(jī)處理器與內(nèi)存芯片和輸入設(shè)備等的“紐帶”,采用的是上一代的90納米生產(chǎn)工藝。英特爾芯片組在2006年時(shí)營(yíng)收為80億美元,英特爾在芯片組市場(chǎng)的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手包括Nvidia和ATI,后者已經(jīng)成為其主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手AMD的旗下部門(mén)。
根據(jù)英特爾最近向美國(guó)證券交易委員會(huì)提交的文件,該公司2006年來(lái)自中國(guó)內(nèi)地和臺(tái)灣的營(yíng)收超過(guò)121億美元,占其總營(yíng)收354億美元中的34%。由于戴爾、Gateway、惠普及蘋(píng)果等廠(chǎng)商的大多數(shù)PC,90%以上的筆記本都由中國(guó)內(nèi)地和臺(tái)灣公司代工,因此在大連興建芯片制造工廠(chǎng),在產(chǎn)業(yè)鏈配套方面具有十分重要的意義。
根據(jù)瓦圣納條約的原則,控制兩代以上的技術(shù)向中國(guó)出口似乎也能自圓其說(shuō)。因?yàn)榇筮B項(xiàng)目要執(zhí)行22個(gè)月,那時(shí)已進(jìn)入2009年,根據(jù)英特爾的技術(shù)路線(xiàn)圖,那時(shí)已進(jìn)入32納米時(shí)期。90納米完全可解釋為兩代以上的技術(shù)。
無(wú)論英特爾,還是海力士都是在中國(guó)興建獨(dú)資公司,其間并不存在任何技術(shù)轉(zhuǎn)讓問(wèn)題,因此美國(guó)也不用擔(dān)心。加上中國(guó)在保護(hù)IP問(wèn)題的認(rèn)識(shí)上也逐年提高,所以瓦圣納條約的精髓,在貿(mào)易和控制之間平衡也能得到妥善解決??梢灶A(yù)期,英特爾、應(yīng)用材料等世界頂級(jí)公司在中國(guó)的投資活動(dòng),將有示范及引導(dǎo)作用。尤其對(duì)于臺(tái)積電松江廠(chǎng)仍緊守O.18微米為限,可能喪失競(jìng)爭(zhēng)能力。另外,隨著第5條12英寸芯片生產(chǎn)線(xiàn)在中國(guó)落戶(hù),中國(guó)12英寸專(zhuān)業(yè)人才的競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。
一切轉(zhuǎn)移都遵循著價(jià)值規(guī)律,即當(dāng)芯片制造業(yè)開(kāi)始轉(zhuǎn)移中國(guó)時(shí),表明其利潤(rùn)點(diǎn)已不可能再維持很高,而轉(zhuǎn)移者將進(jìn)入產(chǎn)業(yè)鏈中附加值更高的部分。如IBM,摩托羅拉,NXP,安捷倫等都是如此。IBM是全球掌握IP最多的公司,然而它并不都自己使用,而進(jìn)行IP貿(mào)易,年?duì)I收已可達(dá)數(shù)億美元。
面對(duì)如此良好的契機(jī),中國(guó)無(wú)疑應(yīng)積極吸收,以提升自身的競(jìng)爭(zhēng)能力。歸根結(jié)底,產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)移將永遠(yuǎn)繼續(xù)下去,今天到中國(guó),明天很可能又轉(zhuǎn)到印度或者越南。
發(fā)展本土半導(dǎo)體工業(yè)才是根本
發(fā)展工業(yè)離不開(kāi)兩條路徑,首先積極開(kāi)放,通過(guò)技術(shù)引進(jìn)站在高起點(diǎn)上。但這還不能獲得真正的先進(jìn)技術(shù),需要通過(guò)消化,吸收才能使自身實(shí)力提高。此外,就是通過(guò)自行研發(fā),可能慢一點(diǎn),困難大點(diǎn),但這才是中國(guó)工業(yè)發(fā)展的根本路徑。
因此,中國(guó)半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展不可陶醉于英特爾,或者日月光等在中國(guó)設(shè)多少?gòu)S,尤其是獨(dú)資廠(chǎng)。除了看似中國(guó)半導(dǎo)體工業(yè)產(chǎn)值能提高,解決部分就業(yè),頂多培養(yǎng)了一批中下級(jí)人才。它們都把核心技術(shù)牢牢地掌握在自己手中,實(shí)質(zhì)上對(duì)于中國(guó)半導(dǎo)體業(yè)本土化進(jìn)步,并無(wú)多少實(shí)質(zhì)性的幫助,可以比喻為僅交換了一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的地點(diǎn)。
英特爾在中國(guó)興建的12英寸,90納米制程生產(chǎn)線(xiàn),要到2010年才投產(chǎn),中間的變數(shù)還可能很多。非常有可能是由8英寸升級(jí)改造至12英寸的二手設(shè)備芯片生產(chǎn)線(xiàn)。雖然英特爾中國(guó)區(qū)公共事務(wù)部總監(jiān)陸郝安博士對(duì)此持否定態(tài)度,再三表示“這完全是誤解,我們是在新的廠(chǎng)址,建新的工廠(chǎng)。”
最根本的還是“要?jiǎng)?chuàng)新,創(chuàng)新,再創(chuàng)新”。積極培育與壯大本土的半導(dǎo)體制造大廠(chǎng),如中芯國(guó)際,華虹,宏力,華潤(rùn),先進(jìn)等。只有中國(guó)的芯片制造廠(chǎng)強(qiáng)大,有實(shí)力,才能更有效地支持國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì),封裝以及設(shè)備,材料,包括配套支持產(chǎn)業(yè)均衡地發(fā)展。
中國(guó)的芯片制造廠(chǎng)不能僅停留在實(shí)現(xiàn)盈利這一階段,而是要?jiǎng)?chuàng)立國(guó)際的品牌,有幾個(gè)在國(guó)際上能站得穩(wěn)的大廠(chǎng)。否則,在日益競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境中,很易被對(duì)手?jǐn)D出市場(chǎng)。當(dāng)然,企業(yè)要盈利是首位,但是中國(guó)半導(dǎo)體業(yè)必須差異化,也需要有部分企業(yè)一定要有抱負(fù),立足于行業(yè)的前列。所以中國(guó)半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展,從策略上要培育多個(gè)如中芯國(guó)際式的企業(yè),唯此中國(guó)半導(dǎo)體業(yè)才有真正的希望。最近連臺(tái)灣地區(qū)的廠(chǎng)商也坦陳中國(guó)要發(fā)展本土化的半導(dǎo)體封裝大廠(chǎng)。