涂层导体缓冲层传递织构性质

涂层导体缓冲层传递织构性质
涂层导体缓冲层传递织构性质

J Supercond Nov Magn(2012)25:811–816

DOI10.1007/s10948-011-1350-y

O R I G I NA L PA P E R

Texture Transfer Mechanism of Buffer Layer in Coated Conductors

Y.Wang·L.Zhou·C.S.Li·Z.M.Yu·J.S.Li·

L.H.Jin·P.F.Wang·Y.F.Lu

Received:9August2011/Accepted:21October2011/Published online:12November2011

?Springer Science+Business Media,LLC2011

Abstract We have studied the texture transfer process of buffer layers prepared by chemical solution deposition (CSD)methods on YSZ(00l)single crystal substrates and biaxial textured Ni–W substrates.The structure,texture,and surface morphology of the buffer layers were investigated by X-ray diffraction(XRD),atomic force microscopy(AFM), and scanning electron microscopy(SEM).Our results show that the degree of texture and the surface morphology of the buffer layers vary with the changes of the substrate and the lattice mismatch of the top buffer layers with La2Zr2O7 (LZO)after crystallization in argon–hydrogen atmosphere. Moreover,the growth mode of multi-layer?lms and the type of the lattice strain have strong in?uence on the formation and the transfer of the bi-axial texture in multi-layer buffer architecture.It suggests that there exists a possible connec-tion between the strain relaxation and the texture transfer in buffer layer fabricated by CSD https://www.360docs.net/doc/7d13716305.html,rmation on the texture transfer of buffer layer is important for optimizing the buffer layer architecture in coated conductors. Keywords Coated conductors·Buffer layer·Chemical solution deposition method

Y.Wang·L.Zhou·C.S.Li·Z.M.Yu·L.H.Jin·P.F.Wang·

Y.F.Lu( )

Northwest Institute for Nonferrous Metal Research,Xi’an, 710016,P.R.China

e-mail:wyspacestar@https://www.360docs.net/doc/7d13716305.html,

Y.Wang·L.Zhou·J.S.Li

State Key Laboratory of Solidi?cation Processing,

Northwestern Polytechnical University,Xi’an,710072,P.R.China P.F.Wang

Shaanxi Normal University,Xi’an,710062,P.R.China 1Introduction

Coated conductors composed of metal substrate/buffer layer/superconducting layer/protective layer are very attrac-tive for electrical power application and superconducting magnet technology[1–6].Buffer layer,which prevents oxy-gen and metal atoms diffusion and also transfers the biax-ial texture from metal substrate to superconducting layer,is one of the key functional layers in coated conductors[7,8]. Thus the multi-layer architecture is generally adopted to realize the above-mentioned two main functions of buffer layer.However,the thicher buffer layers can lead to a more complicated fabrication procedure and an increase in prepa-ration cost.Therefore,the simpli?cation of the buffer layer architecture is always the desired goal of buffer layer de-velopment.The knowledge of the texture transfer mecha-nism of buffer layer is very useful for the optimization of the buffer layer architecture in coated conductors.However, few studies about texture transfer mechanism of buffer layer, especially fabricated by chemical solution deposition(CSD) methods,have been reported.The study of the texture for-mation and the texture transfer of buffer layer are important for understanding the function of buffer layer and simplify-ing buffer layer architecture in coated conductors.

CSD methods offer the signi?cant potential cost and pro-cessing advantages over physical vapor deposition(PVD) processes[2,9].In addition,the preparation procedure of La2Zr2O7(LZO)thin?lm by CSD is readily controllable and rather mature.Although the LZO with pyrochlore struc-ture presents a relatively high lattice mismatch with YSZ (00l)single crystal substrates and Ni–W substrates,good epitaxial growth of LZO?lm is still possible[10–14].More-over,for the heteroepitaxy system,the lattice mismatch may lead to a series of changes,including the growth mode,mi-crostructure and so on.Therefore,LZO?lms on YSZ(00l)

single crystal substrates and Ni–W substrates were selected as the model to further deposit CeO2,Nd2Zr2O7(NZO),and Nd2Mo2O7(NMO)?lms with different lattice mismatch to LZO by CSD methods,respectively.Then the texture trans-fer mechanism of buffer layer is explored by investigating the texture and surface morphology evolution of buffer lay-ers on YSZ(00l)single crystals and Ni–W tapes.

2Experimental Procedures

All of the MOD precursor solutions were prepared in am-bient atmosphere.The stable yellow-colored LZO starting solution was produced by mixing a stoichiometric amount of reagents lanthanum(III)2,4-pentanedionate(La(acac)3) and zirconium(IV)2,4-pentanedionate(Zr(acac)4)(re-ceived from Strem)with propionic acid along with con-tinuous stirring at75?C for25min.Similarly,cerium (III)2,4-pentanedionate(Ce(acac)3)(received from Strem) was dissolved in propionic acid by heating with continu-ously stirring to synthesize a stable brown-colored CeO2 precursor solution.However,the NZO and NMO precur-sor solutions were prepared from neodymium(III)acetyl-acetonate(Nd(acac)3),Zr(acac)4and molybdenum(IV) dioxo acetylacetonate(MoO2(acac)2)in methanol and pro-pionic acid.Details of these solution preparation processes can be found elsewhere[15–20].Spin coating was used to deposit LZO on YSZ(00l)single crystal substrates and textured Ni–W substrates at a spin rate of2500rpm for30s.The spin coated?lms were then heat-treated at 900?C for40min in a?owing mixture of Ar-4%H2gas. Then the CeO2precursor solution was spin-coated onto the above-obtained crystallized LZO?lms,followed by heat treatment at1000?C for15min in Ar-4%H2to fab-ricate CeO2/LZO/YSZ and CeO2/LZO/NiW.On the other hand,the NZO and NMO precursor solutions were re-spectively spin coated onto the as-grown LZO/YSZ and LZO/Ni–W templates.Subsequently,these coatings were heated at550?C for1h and then annealed at1000?C for2h in a reducing forming gas atmosphere of Ar-4%H2.At the end of the heat-treatment cycles,the samples were quenched to room temperature in the same atmosphere to fabricate NZO/LZO/YSZ,NMO/LZO/YSZ,NZO/LZO/Ni–W,and NMO/LZO/Ni–W.

All the buffer?lms were characterized by X-ray diffrac-tion(XRD),which was performed to carry outθ–2θscan using CuKαradiation at40kV and50mA,for phase purity and texture.In addition,the out-of-plane and in-plane scans were also con?rmed by XRD for the degree of texture of buffer layer.The?lm thicknesses of all buffer layers were calibrated and determined byα-step apparatus.The surface homogeneity and microstructure analysis of these samples were performed by JSM-6700?eld emission scanning elec-tron microscopy(SEM)and a digital instruments nanoscope SPI3800-SPA-400atomic force microscopy(AFM)in con-tact mode.

3Results and Discussion

The typicalθ–2θscans for LZO/YSZ,CeO2/LZO/YSZ, NZO/LZO/YSZ,and NMO/LZO/YSZ samples are shown in Fig.1.All of the LZO,CeO2,NZO,and NMO?lms prepared in Ar-4%H2have been completely crystallized to form the c-axis orientation because only highly(00l) diffraction peaks of buffer layers and YSZ(00l)single crys-tal substrates are observed,and neither(111)nor(222)peak is present in the patterns.

In addition,Fig.1also shows the development of the FWHM values of the out-of-plane and in-plane texture of the buffer layers as a function of the lattice mismatch of the top buffer layers with LZO.The variation of the FWHM values of the top buffer layers represents mainly a texture transfer effect of the bottom buffer layer.Therefore,the relative FWHM from the omega and phi scans(derived from the speci?c value FWHM buffer(00l)/FWHM LZO(004), and FWHM buffer(111)/FWHM LZO(222)or FWHMLZO(111)/ FWHM LZO(222))are plotted in Fig.1,which reveals the tex-ture transfer of the buffer layer with the lattice mismatch of the top buffer layer to LZO.The relative FWHM value from omega scans in0.3%of lattice mismatch between

the Fig.1XRD patterns for the as-grown LZO/YSZ,CeO2/LZO/YSZ, NZO/LZO/YSZ,and NMO/LZO/YSZ samples in Ar-4%H2.The de-velopment of the relative FWHM from omega scans and phi scans of buffer layer as a function of the lattice mismatch of the top buffer layer with LZO

top buffer layer and LZO reaches a maximum value and then decreases as the lattice mismatch increases;?nally,it slightly increases when the lattice mismatch between the top buffer layer and LZO increases from 1.3%to 3.3%.How-ever,the relative FWHM value from phi scans drops moder-ately as the lattice mismatch increases and reaches a min-imum value in 1.3%of the lattice mismatch between the top buffer layer and LZO,and then increases markedly as the lattice mismatch increases to 3.3%.Compared with the LZO ?lm on YSZ substrate,the degraded out-of-plane tex-ture of CeO 2layer on the LZO/YSZ template may be related to its especial surface morphology presented below.How-ever,the larger lattice mismatch between NZO and LZO may increase the in?uence of surface energy on the ori-entation of buffer layer,which leads to a smaller FWHM value determined by rocking curve measurement [21].For NMO/LZO/YSZ sample,the worse out-of-plane and in-plane texture could be explained by the strain relaxation in NMO ?lm with increasing the thickness of the buffer layer [17].It should be pointed out that the thickness of the top and bottom buffer layers in these different architectures is almost the same value of around 50nm.

Figure 2shows the XRD patterns obtained from the LZO/Ni–W,CeO 2/LZO/Ni–W,NZO/LZO/Ni–W,and NMO/LZO/Ni–W multilayer architectures.Besides the ma-jor (002)diffraction peaks of the Ni–W substrates,only the (00l)re?ections of the buffer layers appear,which indicates the good c-axis texture of the buffer

?lms.

Fig.2Typical θ–2θscans of the as-prepared LZO/Ni–W,CeO 2/LZO/Ni–W,NZO/LZO/Ni–W,and NMO/LZO/Ni–W samples in Ar-4%H 2.Dependence of the relative FWHM from omega scans and phi scans of buffer layer on the lattice mismatch of the top buffer layer with LZO

Figure 2also presents the relationship between the rela-tive FWHM value of the omega scans as well as phi scans and the lattice mismatch of the top buffer layer with LZO.The relative FWHM value from omega scans slightly de-creases when the lattice mismatch between the top buffer layer and LZO increases to 0.31%.Furthermore,the rela-tive FWHM suddenly increases as the lattice mismatch in-creases.It should be pointed out that the variation trend in the relative FWHM value from phi scans is very similar to that of omega scans as the lattice mismatch between the top buffer layer and LZO increases but only the ?uctuation range of relative FWHM value is wider in omega scans than that in phi scans.We found that the FWHM values of out-of-plane and in-plane alignments of CeO 2?lm has improved compared with that of the bottom LZO buffer layer.This tex-ture improvement was generally observed in many samples,which was already reported by other researchers [22–24].This result is related to the lattice mismatch of the top buffer layer with LZO and the growth mode of the top buffer layer on LZO/Ni–W templates.

For LZO/YSZ,the round-shape grains have an average grain size of about 40nm and the root means square rough-ness value (R rms )of 0.63nm is calculated over an area of 5μm ×5μm,as seen in Fig.3(a).It indicates that this very smooth LZO surface is especially bene?cial for the subse-quent growth of the top buffer layers.Figure 3(b)–(d)shows the surface morphology of CeO 2,NZO,and NMO ?lms on LZO/YSZ template,and their R rms values are 2.10,0.51,and 1.42nm with a scan area of 5μm ×5μm,respectively.The CeO 2/LZO/YSZ grown in Ar-4%H 2indicates a volcanic-vent shaped surface structure,which results in a larger R rms value and is related to the large FWHM values from its omega and phi scans.In addition,NZO ?lm with a ?at crystalline plain has been obtained on LZO/YSZ template.In contrast to the surface morphology of NZO/LZO/YSZ,NMO layer deposited on LZO/YSZ presents a relatively rough topography along with large crystalline growing out of the coating volume.Thus,it can be considered that the surface and interface roughness have little effect on the epi-taxial growth of the buffer layers on LZO/YSZ templates due to the very smooth surface of the bottom buffer layer.This suggests that the surface morphology evolution is re-lated to the change of the epitaxial growth and texture trans-formation behavior of buffer layers.

SEM micrographs for LZO ?lm on Ni–W substrate,CeO 2,NZO,and NMO ?lms on LZO/Ni–W templates are shown in Fig.4.The grain boundary grooves of Ni–W sub-strates were found to be completely covered.Figure 4shows that all of the ?lm surfaces are homogenous as well as crack free.For CeO 2/LZO/Ni–W and NZO/LZO/Ni–W,there is no signi?cant difference with respect to the surface mor-phology compared with that of the LZO/Ni–W sample ex-cept that the average grain size increases to a certain ex-

Fig.3AFM images for as-grown(a)LZO/YSZ,(b)CeO2/LZO/YSZ,(c)NZO/LZO/YSZ,and(d)NMO/LZO/YSZ samples in Ar-4%H2,re-spectively

tent as the layer amount of the buffer layer increases.In ad-dition,we have noticed that the average grain size for the CeO2?lm is larger than that for NZO?lm on LZO/Ni–W. It suggests that the growth of NZO grains under the given conditions is slower than that of CeO2,which leads to a higher grain boundary concentration in NZO?lm than that in CeO2?lm.However,the larger grain size may result in the lager residual stress in?lms.It indicates that the part of strain relaxation takes place in NZO/LZO/Ni–W sam-ple because of the larger lattice mismatch of NZO with LZO than that of CeO2.This result is assigned to the larger FWHM values from omega and phi scans of NZO?lm than that of CeO2?lm on LZO/Ni–W.It is expected that a larger strain relaxation in the NZO?lm is not in fa-vor of the texture transfer in NZO/LZO/Ni–W architecture. However,some large grains bulge on the surface of the NMO/LZO/Ni–W,which is very similar to the surface mor-phology of NMO/LZO/YSZ,can be related to its especial epitaxial growth mode on LZO?lm with a large lattice mis-match of3.3%.The strain energy in strained?lm increases as the lattice mismatch of epitaxial?lm with substrate in-creases.The result reveals that the growth of CSD-NMO ?lms on LZO/Ni–W and LZO/YSZ templates does not take a two-dimensional layer-by-layer mode.It may result in the decrease of texture degree of NMO layers,which was concluded from the largest FWHM values in out-of-plane scans and in-plane scans of NMO?lms on LZO/Ni–W and LZO/YSZ.Therefore,we believe that their surface morphol-ogy evolution is associated with the texture transfer of the buffer layers.

For the heteroepitaxy system,the lattice distortion gener-ates the tensile stress or compressive stress in the?lm by the short range attractive interactions.The lattices distor-tion may be enhanced as the lattice mismatch of buffer layer

Fig.4SEM micrographs of as-prepared(a)LZO/Ni–W,

(b)CeO2/LZO/Ni–W,

(c)NZO/LZO/Ni–W,and

(d)NMO/LZO/Ni–W samples in Ar-4%H2,

respectively

with LZO increases,which may be in favor of the coher-ent epitaxial growth of buffer layer during the high tempera-ture heat-treatment process.However,the strain relaxation can occur when the stress in the?lms overstep a limita-tion value,which may disfavor the epitaxial growth of buffer layer and the texture transfer from the substrate to the buffer layer.The larger lattice mismatch of buffer layer with sub-strate leads to the smaller the critical thickness of epitaxial ?lm,at which the lattice relaxation takes place.After the buffer layer deposited on LZO?lm,the lattice distortion of LZO layer may be relaxed because of an opposite effect in the mis?t strain between LZO and the underlying substrate, which results in extending the strain to the top buffer layer during the subsequent epitaxial growth of buffer layer[25]. In addition,surface energy of precursor?lm,which may be related to the growth mode of buffer layer,could in?u-ence the orientation growth of buffer layer on template layer. Therefore,the texture transfer in multi-layer architecture of buffer layer is not only in?uenced by the lattice mismatch between the buffer layer and LZO,but also affected by the growth mode of buffer layer,especially for the buffer layer on LZO/Ni–W template.In other words,compared with the epitaxial growth of buffer layer on LZO/YSZ,the mismatch between the buffer layer and LZO is a minor contribution to the texture transfer from Ni–W substrate to the top buffer layer,which is mainly determined by growth mode of the top buffer layer.4Conclusions

We have obtained LZO,CeO2,NZO,and NMO?lms with strong(00l)orientation for further fabrication of coated con-ductors by the CSD route and studied the texture transfer mechanism of buffer layer in the CSD process.The XRD patterns,AFM images,and SEM micrographs have shown that the texture and surface morphology are dependent on the lattice mismatch of the top buffer layers with LZO and their growth mode.The lattice mismatch of the top buffer layer with LZO in?uences the strain relaxation process, which could be related to the texture formation and texture transfer of buffer layer in coated conductors. Acknowledgements This work was?nancially supported by the Na-tional Science Fund Program and the National High Technology Re-search and Development Program China(Grant No.50872115and 2009AA03Z203).

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半导体材料硅的基本性质

半导体材料硅的基本性质 一.半导体材料 1.1 固体材料按其导电性能可分为三类:绝缘体、半导体及导体,它们典型的电阻率如下: 图1 典型绝缘体、半导体及导体的电导率范围 1.2 半导体又可以分为元素半导体和化合物半导体,它们的定义如下: 元素半导体:由一种材料形成的半导体物质,如硅和锗。 化合物半导体:由两种或两种以上元素形成的物质。 1)二元化合物 GaAs —砷化镓 SiC —碳化硅 2)三元化合物 As —砷化镓铝 AlGa 11 AlIn As —砷化铟铝 11 1.3 半导体根据其是否掺杂又可以分为本征半导体和非本征半导体,它们的定义分别为: 本征半导体:当半导体中无杂质掺入时,此种半导体称为本征半导体。 非本征半导体:当半导体被掺入杂质时,本征半导体就成为非本征半导体。 1.4 掺入本征半导体中的杂质,按释放载流子的类型分为施主与受主,它们的定义分别为: 施主:当杂质掺入半导体中时,若能释放一个电子,这种杂质被称为施主。如磷、砷就是硅的施主。 受主:当杂质掺入半导体中时,若能接受一个电子,就会相应地产生一个空穴,这种杂质称为受主。如硼、铝就是硅的受主。

图1.1 (a)带有施主(砷)的n型硅 (b)带有受主(硼)的型硅 1.5 掺入施主的半导体称为N型半导体,如掺磷的硅。 由于施主释放电子,因此在这样的半导体中电子为多数导电载流子(简称多子),而空穴为少数导电载流子(简称少子)。如图1.1所示。 掺入受主的半导体称为P型半导体,如掺硼的硅。 由于受主接受电子,因此在这样的半导体中空穴为多数导电载流子(简称多子),而电子为少数导电载流子(简称少子)。如图1.1所示。 二.硅的基本性质 1.1 硅的基本物理化学性质 硅是最重要的元素半导体,是电子工业的基础材料,其物理化学性质(300K)如表1所示。

半导体材料课程教学大纲

半导体材料课程教学大纲 一、课程说明 (一)课程名称:半导体材料 所属专业:微电子科学与工程 课程性质:专业限选 学分: 3 (二)课程简介:本课程重点介绍第一代和第二代半导体材料硅、锗、砷化镓等的制备基本原理、制备工艺和材料特性,介绍第三代半导体材料氮化镓、碳化硅及其他半导体材料的性质及制备方法。 目标与任务:使学生掌握主要半导体材料的性质以及制备方法,了解半导体材料最新发展情况、为将来从事半导体材料科学、半导体器件制备等打下基础。 (三)先修课程要求:《固体物理学》、《半导体物理学》、《热力学统计物理》; 本课程中介绍半导体材料性质方面需要《固体物理学》、《半导体物理学》中晶体结构、能带理论等章节作为基础。同时介绍材料生长方面知识时需要《热力学统计物理》中关于自由能等方面的知识。 (四)教材:杨树人《半导体材料》 主要参考书:褚君浩、张玉龙《半导体材料技术》 陆大成《金属有机化合物气相外延基础及应用》 二、课程内容与安排 第一章半导体材料概述 第一节半导体材料发展历程 第二节半导体材料分类 第三节半导体材料制备方法综述 第二章硅和锗的制备 第一节硅和锗的物理化学性质 第二节高纯硅的制备 第三节锗的富集与提纯

第三章区熔提纯 第一节分凝现象与分凝系数 第二节区熔原理 第三节锗的区熔提纯 第四章晶体生长 第一节晶体生长理论基础 第二节熔体的晶体生长 第三节硅、锗单晶生长 第五章硅、锗晶体中的杂质和缺陷 第一节硅、锗晶体中杂质的性质 第二节硅、锗晶体的掺杂 第三节硅、锗单晶的位错 第四节硅单晶中的微缺陷 第六章硅外延生长 第一节硅的气相外延生长 第二节硅外延生长的缺陷及电阻率控制 第三节硅的异质外延 第七章化合物半导体的外延生长 第一节气相外延生长(VPE) 第二节金属有机物化学气相外延生长(MOCVD) 第三节分子束外延生长(MBE) 第四节其他外延生长技术 第八章化合物半导体材料(一):第二代半导体材料 第一节 GaAs、InP等III-V族化合物半导体材料的特性第二节 GaAs单晶的制备及应用 第三节 GaAs单晶中杂质控制及掺杂 第四节 InP、GaP等的制备及应用 第九章化合物半导体材料(二):第三代半导体材料 第一节氮化物半导体材料特性及应用 第二节氮化物半导体材料的外延生长 第三节碳化硅材料的特性及应用 第十章其他半导体材料

高二物理选修3-1 专题静电平衡

高二物理选修3-1 专题:静电平衡 【教学三维目标】 1.知道静电感应产生的原因,理解什么是静电平衡状态 2.理解静电平衡时,净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零 3.知道静电屏蔽及其应用 【重点难点】 静电平衡状态 电场中导体的特点 【教学方法】 推理归纳法、问题解决法、实验法 【教具准备】 验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干 【教学过程】 (一)复习提问 1、什么是静电感应现象? 2、静电感应现象的实质是什么? 3、在静电感应时用手摸一下导体,再移走源电荷,则导体带什么电? 若将导体接地则情况如何?左端接地呢? (二)新课教学 一、电场中的导体 1、 金属导体的特征: 由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成 2、 静电感应现象 问题:在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗? 是什么作用使金属内的电子定向移动的?此移动一直进行吗? 金属导体内部有电场吗? 答:使空间电场重新分布 源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动 静电平衡状态:导体(包括表面)

中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态 4、静电平衡状态下导体的特点: ⑴内部场强处处为零(不为0则自由电子将继续移动直至合场强为0) ⑵导体中没有自由电荷定向移动 ⑶净电荷分布在导体表面 实验证明:法拉第圆筒实验 ⑷导体表面附近电场线与表面垂直 理论证明:中性导体带电后,由于同种电荷相互排斥,净电荷只能分布在表面 反证法:若内部有自由电荷,则内部场强不为0,导体就不是处于静电平衡状态 5 上图空间实际电场分布,不会出现虚线电场线 二、静电屏蔽 1、 空腔导体的特点: 净电荷只分布在外表面,内表面不带电,空腔内没有电场 2、 静电屏蔽 外部电场对内部仪器没有影响 若将源电荷置于空腔内,则外对内没有影响, 但内对外有影响 实验演示:将收音机置于金属网罩内则声音大小减小

缓冲材料种类

缓冲材料种类很多,难以尽述,下面就包装上常用的几种缓冲材料作一介绍: (1)聚苯乙烯泡沫塑料 聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主体,加入发泡剂等添加剂制成,它是目前使用最多的一种缓冲材料。它具有闭孔结构,吸水性小,有优良的抗水性;密度小,一般为0.015~0.03;机械强度好,缓冲性能优异;加工性好,易于模塑成型;着色性好,温度适应性强,抗放射性优异等优点。但燃烧时会放出污染环境的苯乙烯气体。 聚苯乙烯泡沫塑料广泛用于各种精密仪器、仪表、家用电器等的缓冲包装,也可用其直接制成杯、盘、盒等包装容器来包装物品。 (2)聚乙烯泡沫塑料 聚乙烯泡沫塑料是以聚乙烯树脂为主体,加发泡剂、交联剂和其它添加剂制成,是十分重要的一种缓冲材料。它具有密度小,最小可达0.01/cm3;缓冲性、耐热性、吸水性小;化学性能稳定,不易受腐蚀;机械性能好,坚韧、有挠性、耐摩擦;加工性能好,易于成型;价格较便宜等优点。 聚乙烯泡沫塑料在包装上广泛用于精密仪器仪表、家用电器、玻璃和陶瓷制品、工艺品、贵重物品等的缓冲包装;可制成缓冲衬垫,作为包装内衬材料;也可制成缓冲袋、缓冲板箱等包装容器;还可制成冷冻食品和热食品的绝热容器等。 (3)聚氨酯泡沫塑料 聚氨酯泡沫塑料是异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成,按其硬度

可分为软质和硬质两类,其中软质为主要品种。一般来说,它具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度;化学稳定性好,耐许多溶剂和油类;耐磨性优良,较天然海绵大20倍;还有优良的加工性、绝热性、粘合性等性能,是一种性能优良的缓冲材料,但价格较高。 聚氨酯泡沫塑料一般只用于高档精密仪器、贵重器械、高档工艺品等的缓冲包装或衬垫缓冲材料,也可制成精致的、保护性极好的包装容器;还可采用现场发泡对物品进行缓冲包装。 (4)聚氯乙烯泡沫塑料 聚氯乙烯泡沫塑料是以聚氯乙烯树脂为主体,加入发泡剂及其它添加剂制成,是一种使用较早的泡沫塑料。分硬质和软质两类,而以软质居多。它具有良好的机械性能和冲击吸收性;是一种闭孔型柔软的泡体;其密度在0.05~0.1g/cm3之间;化学性能稳定,耐腐蚀性强;不吸水,不易燃烧,价格便宜。但它的耐候性差,有一定毒性等。 聚氯乙烯泡沫塑料是一种较普通的缓冲材料,可制成盒、箱等包装容器,也可制成衬垫、衬板等,用以包装一般物品。 (5)聚丙烯泡沫塑料 聚丙烯泡沫塑料是以聚丙烯树脂为主体,加入发泡剂及其它添加剂制成。它机械强度较好,有优良的抗拉强度、柔韧性和弹性摩擦系数大,耐磨性能好,有助于制止与其相接触的光滑表面的滑动密度小,绝热性优良;无毒、无味等。但它对光的稳定性差。 聚丙烯泡沫塑料是一种性能优良的缓冲材料,由于其对光洁表面的优良保护性能,已广泛用于家俱、镶板、高档仪器和具有光洁面的金属

第9章导体和电介质中的静电场

第第九九章章 导导体体和和电电介介质质中中的的静静电电场场 引言: 一、导体、电介质、半导体 导体:导电性能很好的材料;例如:各种金属、电解质溶液。 电介质(绝缘体):导电性能很差的材料;例如:云母、胶木等。 半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的材料; 二、本章内容简介 三、本章重点和难点 1. 重点 (1)导体的静电平衡性质; (2)空腔导体及静电屏蔽; (3)电容、电容器; 2. 难点 导体静电平衡下电场强度矢量、电势和电荷分布的计算; 第一节 静电场中的导体 一、静电感应 静电平衡 1. 静电感应 (1)金属导体的电结构 从微观角度来看,金属导体是由带正电的晶格点阵和自由电子构成,晶格不动,相当于骨架,而自由电子可自由运动,充满整个导体,是公有化的。例如:金属铜中的自由电子密度为: () 328108-?=m n Cu 。 当没有外电场时,导体中的正负电荷等量均匀分布,宏观上呈电中性。 (2)静电感应 当导体处于外电场E 0中时,电子受力后作定向运动,引起导体中电荷的重新分布。结果在导体一侧因电子的堆积而出现负电荷,在另 一侧因相对缺少负电荷而出现正电荷。这就是静电感应现象,出现的电荷叫感应电荷。 2. 静电平衡 不管导体原来是否带电和有无外电场的作用,导体内部和表面都没有电荷的宏观定向运动的状态称为导体的静电平衡状态。

(a )自由电子定向运动 (b )静电平衡状态 3. 静电平衡条件(静电平衡态下导体的电性质) (1)导体内部任何一点处的电场强度为零;导体表面处电场强度的方向,都与 导体表面垂直。 (2)在静电平衡时,导体内上的电势处处相等,导体是一个等势体。 证明: 假设导体表面电场强度有切向分量,即0≠τE ,则自由电子将沿导体表 面有宏观定向运动,导体未达到静电平衡状态,和命题条件矛盾。 因为00==τE E ,内,所以0,0==τd dU dl dU ,即导体为等势体,导体表面为等势 面。 二、静电平衡时导体上电荷的分布 1. 实心导体 (1)处于静电平衡态的实心导体,其内部各处净电荷为零,电荷只能分布于导体外表面。 证明:在导体内包围P 点作闭合曲面S ,由静电平衡条件 =内E ,所以由高斯定理: ==?? ∑S q S d E ε内内 ,得0 =∑内q 。 (2)处于静电平衡的导体,其表面上各点的电荷面密度与表面邻近处场强大小成正比。 证明:在导体表面任取无限小面积元ΔS ,认为它是电荷分布均匀的带电平面,电荷面密度为σ,作高斯面(如图:扁平圆柱面),轴线与表面垂直,Δl 很小,由高斯定理: 2 cos 0εσπ S S E S E S S E S d E S d E S d E S d E S ?= ?=?+??+?=?+?+?=??? ??表侧表表侧 表下底 内上底 由此得 表E 0εσ=,即n E 0 εσ=表 (9-1) 注意和结论: ★ 表E ∝σ; ★ n 为导体表面的外法线方向单位矢量; ★ 表E 由导体上及导体外全部电荷所产生的合场强,而非仅由导体表面该 点处的电荷面密度所产生。 例如:孤立的半径为R 的均匀带电球面,球面外邻近处P 点的场强大小为 02 04εσ πε= = R q E P 由整个球面上电荷共同产生。 带电球附近有点电荷q 1时,同一P 点处的场强由球面上原有电荷q 和点

半导体的基本特性

半導體的基本特性 自然界的物質依照導電程度的難易,可大略分為三大類:導體、半導體和絕緣體。顧名思義,半導體的導電性介於容易導電的金屬導體和不易導電的絕緣體之間。半導體的種類很多,有屬於單一元素的半導體如矽(Si)和鍺(Ge),也有由兩種以上元素結合而成的化合物半導體如砷化鎵(GaAs)和砷磷化鎵銦(GaxIn1-xAsyP1-y)等。在室溫條件下,熱能可將半導體物質內一小部分的原子與原子間的價鍵打斷,而釋放出自由電子並同時產生一電洞。因為電子和電洞是可以自由活動的電荷載子,前者帶負電,後者帶正電,因此半導體具有一定程度的導電性。 電子在半導體內的能階狀況,可用量子力學的方法加以分析。在高能量的導電帶內(Ec以上),電子可以自由活動,自由電子的能階就是位於這一導電帶內。最低能區(Ev以下)稱為「價帶」,被價鍵束縛而無法自由活動的價電子能階,就是位於這一價帶內。導電帶和價帶之間是一沒有能階存在的「禁止能帶」(或稱能隙,Eg),在沒有雜質介入的情況下,電子是不能存在能隙裡的。 在絕對溫度的零度時,一切熱能活動完全停止,原子間的價鍵完整無損,所有電子都被價鍵牢牢綁住無法自由活動,這時所有電子的能量都位於最低能區的價帶,價帶完全被價電子占滿,而導電帶則完全空著。價電子欲脫離價鍵的束縛而成為自由電子,必須克服能隙Eg,提升自己的能階進入導電帶。熱能是提供這一能量的自然能源之一。 近導電帶,而游離後的施體離子則帶正電。這種半導體稱為n型半導體,其費米能階EF比較靠近導電帶。一般n型半導體內的電子數量遠比電洞為多,是構成電流傳導的主要載子(或稱多數載子)。

1. 導電性介於導體和半導體之間的物體,稱為半導體 2. 此物體需要高溫和高電量才能通電的物體. 3.在溫度是0和電導率是0,當溫度上升後,價能帶內的電子,由於熱激發躍進到導帶,致使導帶內充滿一些電子,導電率隨之增加----------這就是半導體. #半導體的特性: 1. 溫度上升電阻下降的特性 2. 整流效應 3 光伏特效應 4. 光電導效應

缓冲材料力学性能的测试方法研究

缓冲材料力学性能的测试方法研究 摘要 缓冲材料一直伴随着人类社会的进步而在不断地发展着,从以前的碎纸屑、木屑、泡沫塑料发展到现在的很多绿色的缓冲包装材料,比如有蜂窝纸板、玉米秸秆缓冲材料、瓦楞纸板、纸浆模塑制品、珍珠棉以及发泡聚乙烯缓冲材料等,这些新型环保缓冲材料的出现,大大促进了包装工业的发展。 为了能在日常生活中更好的利用缓冲包装材料,所以对缓冲材料力学性能的测试是非常必要的。本文介绍了缓冲材料的主要力学性能包括:压缩性能、拉伸性能、弯曲性能、剪切性能、缓冲性能等,并对各力学性能的测试方法进行了对比分析,尤其是对正交试验、曲线拟合法、计算机仿真设计以及数字相关测量方法等等进行了详细地介绍,为现代缓冲包装材料的开发和研究提出了新的方向。 关键词:缓冲材料,力学性能,测试方法研究

BUFFER MATERIAL MECHANICS PERFORMANCE TESTING METHOD ABSTRACT Buffer material has been accompanied by the progress of human society and developing, and from the previous paper, broken wood, foam development of many green until now, for instance a cushion packaging material of honeycomb paperboard, corn straw cushioning material, corrugated, paper pulp molding products, pearl cotton and foaming polyethylene buffer material, these new environmental buffer material greatly promoted the development of packaging industry. In daily life, in order to better use and so on cushion packaging material buffer material mechanics performance test is very necessary. The paper introduces the main buffer material mechanics properties including compression performance, tensile properties, bending, cutting performance and buffering properties, and the performance of the mechanical properties test methods were analyzed, especially the orthogonal experiment, curve-fitting method of computer simulation, the design and digital correlation method etc. Carried on the detailed introduction to modern cushion packaging material, for the development and research of new direction. KEYWORDS: cushioning materials, mechanical properties, test methods

缓冲材料

11061206 孙旭强 1.缓冲材料的种类 (1)泡沫塑料 泡沫塑料由于其良好的缓冲性能和吸振性能成为近代广泛使用的缓冲材料。泡沫塑料具有重量轻、易加工、保护性能好、适应性广、价廉物美等优势,但是也存在着体积大、废弃物不能自然风化、焚烧处理会产生有害气体等缺点。在环境污染严重、自然界资源匮乏的情况下泡沫塑料对环境的危害引起人们的极大重视。虽然随着科技的发展已经研制出降解的塑料,但是这种塑料价格昂贵,处理的条件要求严格,且不能百分之百地降解,因此这种可降解塑料的大范围推广应用受到限制。所以,泡沫塑料将逐渐被其它环保缓冲材料所替代。 (2纸质缓冲包装材料 纸质缓冲包装材料的使用已有一段历史。但是,由于泡沫塑料在价格和性能上的优势,纸质缓冲包装材料的发展受到了限制。近几年来,严重的环境污染问题促使人们把目光转移到环保型缓;中包装材料的发展上。纸质缓冲包装材料就是其中一类。目前市场上使用较多的纸质缓冲包装材料有瓦楞纸板和蜂窝纸板。 瓦楞纸板具有加工性良好、成本低,使用温度范围比泡沫塑料宽、没有包装公害等优点。但也存在一些缺点:如表面较硬,在包装高级商品时不能直接接触内装物的表面,使内装物与缓冲纸板之间出现相对移动而损坏内装物表面;耐潮湿性能差;复原性小等。冲纸板之间出现相对移动而损坏内装物表面;耐潮湿性能差;复原性小等。 蜂窝纸板的强度和刚度高,材耗少、重量轻、内芯密度几乎可与发泡塑料相当。蜂纸板由于内芯中充满空气且互不流通,因此具有良好的防震、隔音性能。蜂窝纸板的生产采用再生纸板材料和水溶胶粘剂,可以百分之百回收,克服了泡沫塑料衬垫对人和自然环境的危害,它是包装领域替代木箱、塑料箱(含塑料托盘、泡沫塑料)的一种新型绿色包装材料。适用于精密仪器、仪表、家用电器及易碎物品的运输包装。 蜂窝纸板因其独特的结构使其较瓦楞板具有更强的抗压、抗拆能力。在生产成本上,蜂窝纸板生产设备的生产效率远不如瓦楞纸板高,所以在材料加工费上瓦楞纸板要比蜂窝纸板低得多。

导体静电平衡时的讨论方法(精)

导体静电平衡时的讨论方法 高中阶段,关于静电平衡状态及其应用,历来是物理教学中的难点,同时,也是历年高考的一个热点。由于中学生知识储备所限,教师不能用高斯定律及环路定理来讨论静电学的问题。这就遇到一个困难:正确地讨论必须遵从静电学的这两个基本定律,而应用这两个规律又常涉及过多的数学知识。笔者发现,克服这个困难的办法就是,从静电平衡的性质出发,必要时借助电场线这一形象工具,就可以定性讨论有关静电平衡的问题。现通过几个具体实例分析说明如下。 例1 证明在图1的静电感应现象中,导体B左端的感应负电荷绝对值qB 小于或等于施感电荷qA。 证明:根据电场线的性质,B的左端一定有电场线终止于其负电荷。这些电场线不能从没有电荷的地方发出,它们的发源地只有三种可能:①A上的正电荷;②B右端的正电荷;③无穷远。下面先用反证法排除掉②③两种可能。 假设终于B左端的电场线发自B右端的正电荷,根据电场线的性质,同一条电场线上不能有电势相等的点,于是B的左、右两端电势不等,这就与导体在静电平衡时是等势体的结论矛盾,可见第②种可能性不成立。再假定终于B 左端的电场线发自无穷远,根据电场线的性质,就有U∞>UB。另一方面,B右端的正电荷发出的电场线既然不能终止于B左端的负电荷,就只能终止于无穷远,于是又有U∞UB矛盾,可见第③种可能性也不成立,于是,我们肯定终于B左端的电场线全部发自A上的正电荷。再根据电场线的性质,电场线的条数与电荷量有关,由于终止于B左端的电场线的条数必然小于或等于A发出的电场线条数,因此可得出结论qB≤qA。 一般来说,施感电荷发出的电场线总有一些不终止于B的左端,故往往有qB 例2,中性封闭金属壳内有一个电荷量为q的正电荷,如图2,求壳内、外感应电荷的数量。 解析:根据电场线的性质,假设 q的电荷总共发出n条电场线,这n条电场线既不能在无电荷处中断,又不能穿过导体(内部场强为零),就只能终于壳的内壁,故壳内壁的总电量一定为-q。已知壳为中性,内外壁电荷代数和一定为零,故外壁的总电量为 q。需要说明的是,以上证明并没有要求壳外一定没有带电体,因此所得结论不论在壳外有无带电体的情况下都是正确的。壳外带 A和B按图3中位置安放。如果用导线将A球与P的内壁。点相连,则下列说法中正确的是( ) A 两球都不带电,电势都为零 B 两球都不带电,电势相同 C 两球都带正电,电势与P的电势相同 D A球带正电,B球不带电,两球电势相同解析:因A在P的外部空间处,由于静电感应,有电场线落在A球上如图4。电场线的指向是电势降低的方向,从图中可见此时A的电势低于P的电势。当用导线将A与P的内壁相接时,正电荷在电场力作用下将从电势高的P移向电势低的A(实质上是自由电子

28.3缓冲材料性能

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 28.3缓冲材料性能 第三章缓冲材料? 第一节 ? 第二节缓冲材料的力学特性组合材料的力学特性? 第三节缓冲特性与缓冲系数 1/ 28

第一节缓冲材料的力学特性一、常用缓冲材料分类二、缓冲材料变形特点

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 第一节缓冲材料的力学特性一、常用缓冲材料分类缓冲材料的作用:延长冲击时间,减小作用在产品上的冲击力,从而使产品得到有效的保护。 缓冲材料的力学性质可以由应力—应变曲线来描述。 常用的缓冲材料:有塑料缓冲材料和纸制品缓冲材料。 通常,塑料缓冲材料质量轻、缓冲、防潮、防水性能好,但不可自然降解,回收成本高,许多塑料缓冲材料国际上已禁用。 纸制品缓冲材料具有环保、成本低廉、原材料来源广泛、缓冲性能好、能够自然降解的优点,属绿色包装材料。 缺点是防潮防水性较差。 3/ 28

EPE缓冲结构EPS缓冲结构缓冲材料缓冲包装材料的种类 1 塑料类缓冲材料: EPS(发泡聚苯乙烯,丽龙),EPE(发泡聚乙烯,珍珠棉), EPU(发泡聚氨甲酸酯,聚氨酯,人造海绵),EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物橡塑制品),EPDM(三元乙丙人造橡胶,多孔橡胶)、CR (人造橡胶),EPP(发泡聚丙烯,拿普龙),EPO(聚苯乙烯/乙烯互聚物),气垫塑料薄膜,塑料薄膜悬挂缓冲包装。 2 纸质缓冲材料:瓦楞纸板,蜂窝纸板,纸浆模塑,纸浆发泡块,纸纤维成型材料XPEP U 现场发泡

半导体FAB里基本的常识简介

CVD 晶圆制造厂非常昂贵的原因之一,是需要一个无尘室,为何需要无尘室 答:由于微小的粒子就能引起电子组件与电路的缺陷 何谓半导体? 答:半导体材料的电传特性介于良导体如金属(铜、铝,以及钨等)和绝缘和橡胶、塑料与干木头之间。最常用的半导体材料是硅及锗。半导体最重要的性质之一就是能够藉由一种叫做掺杂的步骤刻意加入某种杂质并应用电场来控制其之导电性。 常用的半导体材料为何 答:硅(Si)、锗(Ge)和砷化家(AsGa) 何谓VLSI 答:VLSI(Very Large Scale Integration)超大规模集成电路 在半导体工业中,作为绝缘层材料通常称什幺 答:介电质(Dielectric) 薄膜区机台主要的功能为何 答:沉积介电质层及金属层 何谓CVD(Chemical Vapor Dep.) 答:CVD是一种利用气态的化学源材料在晶圆表面产生化学沉积的制程 CVD分那几种? 答:PE-CVD(电浆增强型)及Thermal-CVD(热耦式) 为什幺要用铝铜(AlCu)合金作导线? 答:良好的导体仅次于铜 介电材料的作用为何? 答:做为金属层之间的隔离 何谓PMD(Pre-Metal Dielectric) 答:称为金属沉积前的介电质层,其界于多晶硅与第一个金属层的介电质 何谓IMD(Inter-Metal Dielectric) 答:金属层间介电质层。 何谓USG? 答:未掺杂的硅玻璃(Undoped Silicate Glass) 何谓FSG? 答:掺杂氟的硅玻璃(Fluorinated Silicate Glass) 何谓BPSG? 答:掺杂硼磷的硅玻璃(Borophosphosilicate glass) 何谓TEOS? 答:Tetraethoxysilane用途为沉积二氧化硅 TEOS在常温时是以何种形态存在? 答:液体 二氧化硅其K值为3.9表示何义 答:表示二氧化硅的介电质常数为真空的3.9倍 氟在CVD的工艺上,有何应用 答:作为清洁反应室(Chamber)用之化学气体 简述Endpoint detector之作用原理. 答:clean制程时,利用生成物或反应物浓度的变化,因其特定波长光线被detector 侦测到强度变强或变弱,当超过某一设定强度时,即定义制程结束而该点为endpoint.

于静电平衡中导体感应电荷分布的问题

于静电平衡中导体感应电荷分布的问题 (2008-09-10 15:54:39) 转载 分类:教学资料 标签: 静电平衡 导体 点电荷 电场线 从“处于静电平衡的导体,内部场强处处为零,导体是等势体”等性质出发,并利用电场线这一形象工具,可以定性地讨论导体静电平衡的一些问题,但是,在高中物理教学中,对于导体表面上感应电荷的分布问题,常常会由于“想当然”而出现错误提出了这样的讨论题:在带正电的点电荷(带电量为Q) 的电场中,不带电的导体球处于静电平衡状态,设球的半径为R ,点电荷到球心的距离为 a = 2 R (1) 画出导体球面感应电荷的分布情况; (2) 将导体球接地, 问:稳定后球面上最左边(远端) 的感应电荷面密度是σ> 0、σ= 0、还是σ< 0 ? (3) 若把(2) 中的导体球改为一般形状的导体, 情况又如何? 1 接地前导体球面上感应电荷的分布情况 对于问题(1) ,在研讨课上, 有教师介绍了他们在高中物理教学中的一种方法(并得到许多人的赞同) :“处于静电平衡的导体, 内部的场强必定处处为零,这说明感应电荷在导体内产生的附加场与点电荷Q 的电场刚好抵消,即感应电荷在导体内的电力线刚好与点电荷Q 的电场线相反,因此, 导体球面的感应电荷的分布情况如图2 所示,而Q 的电场线与球面的切点T(即θ= 60°)处就是感应电荷正负号的转换点(线) . ” 但是,以上结论是不对的.根据电磁场理论〔1〕, 不接地时, 球外 ( r ≥R)任一点的电势为:σ随θ的变化关系实线为未接地σ1 ;虚线为接未接地时导体球面,地后σ2. 取Q = 1 , R = 1 , a = 2 .上感应电荷分布情况由(2) 式容易求得:当R/ a = 1/ 2 时, 正负电荷的分界点(线) 为θ= 1. 13 弧度= 65°(而不是60°!) . 可见, 所示的感应电荷分布图是错误的.那么,问题出在哪里呢?诚然,感应电荷在导体内产生的电场线刚好与点电荷Q 的电场线相反(如图2 所示) ,但是每条电场线的形状都是全体感应电荷共同作用的结果,而不是由左右一对正负感应电荷决定的,图2 所示的感应电荷分布图的错误在于:把集体共同作用的结果归功于个别感应电荷(即左右一对正负感应电荷) . 2 接地稳定后导体球面上感应电荷的分布情况 对于问题(2) ,在研讨课上, 许多高中物理教师都认为:接地稳定后球面上最左边无感应电荷(即σ=0) . 他们的理由是:“接地前, 导体的电势高于地球电势;接地后,地球上的负电荷(电子) 移到导体球上,与左边的正电荷中和

静电平衡状态下导体特点与应用

难点11 静电平衡状态下导体特点与应用 以静电平衡状态下的导体为命题点的考题时现于高考卷面,充分表明当今高考已无热点,然而该类命题以其背景的抽象性、知识的综合性,始终是考生应考的难点。 ●难点展台 1.(★★★)一金属球,原来不带电,现沿球的直径的延 长线放置一均匀带电细杆MN ,如图11-1所示,金属球上感应 电荷产生的电场在球内直径上a ,b ,c 三点的场强大小分别为 E a ,E b ,E c ,三者相比 A.E a 最大 B.E b 最大 C.E c 最大 D.E a =E b =E c 2.(★★★★)在正电荷附近有两个绝缘导体M 、N ,由于静电感应发生了如图11-2的电荷分布,当用导 线将a b 两点联接起来时,导线中是否有电流流过,如果有电流, 电流的方向是怎样的? 3.(★★★)如图11-3所示,面积足够大的、板间距离为d 的两平行金属板竖直放置,与直流电压为U 的电源连接,板间放 一半径为R (2R <d )的绝缘金属球壳,C 、D 是球壳水平直径上的 两点,则以下说法正确的是 A.由于静电感应,球壳上C 、D 两点电势差为 d RU B.由于静电感应,球壳中心O 点场强为零 C.用手摸一下球壳,再拿去平行金属板,球壳带正电 D.用手摸一下球壳,再拿去平行金属板,球壳带负电 ●案例探究 [例1](★★★★)如图11-4所示,水平放置的金属板 正上方有一固定的正点电荷Q ,一表面绝缘的带电的小球(可视为质点且不影响Q 的电场),从左端以初速度v 0滑上金属板,沿光滑的上表面向右运动到右端,在该运动过程中 A.小球做匀速直线运动 B.小球做先减速,后加速运动 C.小球的电势能保持不变 D.电场力对小球所做的功为零 图 11-1 图11— 2 图 11-3 图11-4

缓冲材料静态缓冲性能的测定

缓冲材料静态缓冲性能的测定 1、实验内容 理解缓冲系数的概念,掌握静态缓冲系数的测试方法 2、实验目的 1)、熟悉仪器的原理及使用方法,学习分析实验结果 2)、了解流通环境中缓冲包装对运输包装件的作用 3)、掌握国家标准测试方法,了解分析实验产生误差的原因 3、实验原理及相关标准 1)、本实验原理是通过拉力试验机对试样世家静态压缩负荷时测定缓冲材料的变形情况,经过数据分析和处理后得出的静态性能的方法。 可分为A法(不进行预处理)和B法(进行预处理后再实验) 2)相关标准 ①按GB/T 4857.17的规定准备试验样品,数量一般不少于3件; ②按GB/T 4857.1 的规定,对试验样品各部位进行编号(只要求了解); ③按GB/T 4857.2的规定,选定试验样品的实际工作环境对试验样品进行温湿度预处理(只要求了解); ④按GB/T 8168-2008的规定,对试样进行静态压缩试验 4、实验设备 HD-604S电脑式伺服拉力试验机 游标卡尺 5、实验步骤 A法(不进行预处理) 1)试样的采集:试样尺寸为100*100mm,高度25±0.2mm(当厚 度小于25mm时允许叠放)。试样各处高度相差不大于0.1 mm,两端面与主轴必须垂直。每组试样不少于3个(为节省材料和时间,只做一次)。 2)环境预处理:在标准环境湿度(23℃±2℃,50%±2%)下进行状 态调节,时间为24小时。

3)测试试样厚度:在试样样品的上表面上放置一块平整的刚性平板, 使试验样品受到0.2±0.02kpa的压缩载荷。30s后在载荷状态下测量试样四角的厚度,求出平均值(T)(精确到0.1mm) 4)将拉伸机的开关拨到“1”位置,打开计算机和软件 5)将试样放在两平压板件,使试样上下端面与平压板重合。通过微调 按钮,使上平板贴近试样上端面,但不产生压力。 6)进入软件工作界面,先进行测前设置 (1)点击“试样资料选择”旁边的修改按钮,输入试样的宽度、厚度及标距,点击“确定”按钮。 (2)在“控制方案选择”中选择“压缩”,再点击“修改”按钮,将“定速度的控制值”改为15mm/min,在“切换条件”中选中“位移≥”,条件值设为24mm(此值根据试样标距而定,此次试样的标距为30mm左右),点击“确定”按钮。 7)进行测试结果设置:点击“测试结果”按钮,进入设置界面。点击“修改”按钮,在“名称列表中”选中第二个“自动取点”;在Word报表模板中选择“T3.doc”模板;在“报表图形选择”中选中“应力-应变”;在“测试自动切换到”中,选择“应力-应变”;点击“确定”按钮。 8)设置好后,点击“开始测试”按钮,开始试验。 9)待测试完成自动停止后,点击“复位”按钮,使上压板回位,系统返回待机状态。 10)在“测试结果”界面中,点击“输出Word报表”及“原始数据Excel”,保存试验数据。 B法(进行预处理) 该试验的1)、2)步与A法相同;第三步以试样标距的20%的变形载荷反复压缩10次(为节省材料和时间,只做一次),卸载30min后按A法的第三步测试厚度;此后的4)~10)与A法相同。

缓冲包装材料的品种及性能

缓冲包装材料的品种及性能 缓冲材料种类很多,难以尽述,下面就包装上常用的几种缓冲材料作一介绍: (1)聚苯乙烯泡沫塑料ps 聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主体,加入发泡剂等添加剂制成,它是目前使用最多的一种缓冲材料。它具有闭孔结构,吸水性小,有优良的抗水性;密度小,一般为0.015~0.03;机械强度好,缓冲性能优异;加工性好,易于模塑成型;着色性好,温度适应性强,抗放射性优异等优点。但燃烧时会放出污染环境的苯乙烯气体。 聚苯乙烯泡沫塑料广泛用于各种精密仪器、仪表、家用电器等的缓冲包装,也可用其直接制成杯、盘、盒等包装容器来包装物品。 (2)聚乙烯泡沫塑料pe 聚乙烯泡沫塑料是以聚乙烯树脂为主体,加发泡剂、交联剂和其它添加剂制成,是十分重要的一种缓冲材料。它具有密度小,最小可达0.01/cm3 ;缓冲性、耐热性、吸水性小;化学性能稳定,不易受腐蚀;机械性能好,坚韧、有挠性、耐摩擦;加工性能好,易于成型;价格较便宜等优点。 聚乙烯泡沫塑料在包装上广泛用于精密仪器仪表、家用电器、玻璃和陶瓷制品、工艺品、贵重物品等的缓冲包装;可制成缓冲衬垫,作为包装内衬材料;也可制成缓冲袋、缓冲板箱等包装容器;还可制成冷冻食品和热食品的绝热容器等。 (3)聚氨酯泡沫塑料pu 聚氨酯泡沫塑料是异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成,按其硬度可分为软质和硬质两类,其中软质为主要品种。一般来说,它具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度;化学稳定性好,耐许多溶剂和油类;耐磨性优良,较天然海绵大20倍;还有优良的加工性、绝热性、粘合性等性能,是一种性能优良的缓冲材料,但价格较高。 聚氨酯泡沫塑料一般只用于高档精密仪器、贵重器械、高档工艺品等的缓冲包装或衬垫缓冲材料,也可制成精致的、保护性极好的包装容器;还可采用现场发泡对物品进行缓冲包装。 (4)聚氯乙烯泡沫塑料pvc 聚氯乙烯泡沫塑料是以聚氯乙烯树脂为主体,加入发泡剂及其它添加剂制成,是一种使用较早的泡沫塑料。分硬质和软质两类,而以软质居多。它具有良好的机械性能和冲击吸收性;是一种闭孔型柔软的泡体;其密度在0.05~0.1g/cm3之间;化学性能稳定,耐腐蚀性强;不吸水,不易燃烧,价格便宜。但它的耐候性差,有一定毒性等。 聚氯乙烯泡沫塑料是一种较普通的缓冲材料,可制成盒、箱等包装容器,也可制成衬垫、

瓦楞纸板缓冲设计

瓦楞纸板缓冲设计 折叠瓦楞纸板缓冲衬垫具有良好的承载强度和缓冲性能,可以应用于大型、重型电子产品的缓冲包装。合理的结构设计、尺寸设计可以大大提高衬垫的缓冲性能,对其力学性能的科学评价、缓冲结构的优化和模块化研究将极大地推动其在工业生产中的应用。作为一种绿色环保型包装材料,折叠瓦楞纸板缓冲结构件将有广阔的发展前景。 缓冲设计需要考虑的因素十分复杂,好了解产品的许用脆值、形状、尺寸、重量、重心位置、数量和其它有关特征;要调查流通过程的环境条件,如运输区间、运输方式、装卸方式与次数,从而确定等效跌落高度、冲击方向、振动频率等设计依据,同时还要了解气候条件、仓储条件;要了解缓冲材料、外包装容器等的结构、形状与特性;要考虑操作的方便性、符合环保条件、销售地等标签与标志等有关法规条款;最后当然要做到减量化和成本合理。本教程主要分为一下几节: 一. 瓦楞纸板作为缓冲材料分析 二.缓冲结构设计 三.缓冲尺寸设计 四.缓冲内衬改进 五.提高产品脆值节约包材成本

一. 瓦楞纸板作为缓冲材料分析 保护产品在流通过程中免遭冲击、振动等机械载荷损坏的目前最有效的常用办法,是在包装中添加缓冲材料。缓冲材料可以大量吸收冲击能量,缓冲材料也可以起到隔振作用,避免内装物因冲击振动引起损伤。采用什么缓冲材料、结构尺寸如何确定、如何评价缓冲包装的合理性等一系列缓冲包装设计问题,就是我们本次需要讨论的内容。 瓦楞纸板一般先从最弱部分被压坏,然后由这部分开始连续破坏。例如,当瓦楞纸板叠层进行静压试验时,当压缩量小于35%时,主要显示出弹性和部分塑性;当压缩量超过35%时,叠层逐层破坏,表现出蠕变态;当压缩量达到80%以上时,载荷急剧上升。动态压缩试验时,变形量达到一半时,便出现弹性破坏。 在众多的缓冲材料中,瓦楞纸板优缺各占一半; 其缺点有: 1.3.1.表面较硬,缺乏柔韧性.主要限于平面使用,包装商品时容易对商品表面造成损失; 1.3. 2.湿度对其影响较大,湿度愈大其性能愈显恶劣; 1.3.3.复原性能差,一旦受载荷变形,各项性能数值下降迅速; 1.3.4.多次跌落后缓冲性能会下降1/3左右; 其优点有: 1.2.1.废气物无须特殊处理,回收简单; 1.2.2.加工性能好,裁切,模切,粘合均容易; 1.2.3.储存,运输成本低,节省空间,使用时再折叠成型较为方便; 1.2.4.可与外包装瓦楞纸箱配合使用,一起处理; 1.2.5.可展开运输,节省空间占用率,减少物流成本; .瓦楞纸板的瓦楞参数 在结构设计中,瓦楞纸板的厚度决定了其缩位尺寸,缓冲性能等相关参数;因此,需要了解各种瓦楞纸板的参数规格等. .纸张材料的定量及质量要求 .瓦楞纸板的动态缓冲性能曲线

常用缓冲材及结构设计

一、确定流通环境 对物流环境的残酷程度的判定是缓冲设计的重要的一步,主要是判定存在的何种运输危险和危险情况。它包括搬运过程的偶然跌落,汽车震动,冲击,温湿度极限和对马压力。我们在这里主要设计冲击和震动,但其他的因素在包装设计中也非常重要。 冲击冲击可能出现在运输过程中的任何一个环节,最严重的冲击是出现在搬运环节上。它包括一个包装件在装卸,中转过程中跌落的次数,最关键的要知道包装件可能跌落的高度。震动在汽车运输过程中在不经历震动是不可想象的,汽车引擎的转动和车车轮的转动也会硬气车厢的震动。不确定的震动会引起车辆的悬浮系统的反应和车厢的变形。这些不确定的震动可能是周期的,还有一些震动可能是随机性的。 在真空运输环境中的震动是极其复杂的,她的震动激励是各种因素混合成的频带上输出的。这种震动通常是被认为是时间域的随机的震动。因为无法预测到任一时刻会发生什么情况,然而,从频域的角度上来讲,一部车辆很容易显示出频率极其水平(或强度)。 在运输国产过程中稳定的震动通常发生在低频,在低频是(3~5Hz)车辆运行的最严重的震动的垂直加速度值0.5g,在震动试验中我们选择0.5g的加速度值也正因为如此。 二、冲击确定产品的特性 冲击作为设计基础我们要输入诸如:包括物态理化特性,由此来确定决定采用何种包装方式,确定产品的结构特性,如尺寸,重量,重心,形状等等以及产品的机械特性,如脆值,固有频率和抗压强度等等。 震动寻找共振点,通常认为在产品不敏感的频率上震动,不会使产品损坏,因此找到一个产品的敏感的频率(共振点)是产品设计的关键,对产品进行震动试验的目的,就是要找到产品的固有频率或共振频率。 三、重新改进产品 根据我们测试的产品的脆值,有时增加产品本身的强度比把它永昂贵的包装包起来更理想。我们需要在产品的成本,产品的可靠性和包装成本之间进行权衡,有时对产品进行小的改进和从新设计,可以适当的增加产品的脆值;虽然这样每个产品的成本稍微升高了,但如果这样做能大大的降低产品的包装成本,那整个包装件的成本也就相应的降低了。 根据生产厂(或公司)对包装设计的反馈的意见,对产品进行可行性的改进,会有很大的变化。对一些公司来说,这种给包装设计者的反馈意见是新产品设计的一个重要的步骤。这样做能够使他们的产品质量更高,包装费用更低。 四、评估缓冲材料的性能 材料的性能应该由生产该材料的厂商提供。特殊的情况下,必须由自己测得这些数据他们包括材料吸收冲击的能力和对震动的传递特性。 冲击我们知道缓冲材料可以使包装件跌落时传递到产品上的冲击力减小,冲击缓冲的曲线就是描述不同重量的货物跌落到缓冲材料上时,冲击力是如何通过该材料来传递的。她是由材料的类型,厚度和跌落高度来决定的。 震动一条缓冲材料的震动曲线描述了在不同的频率下,材料对震动的扩大和减弱,它由材料的厚度和类型来决定的。 通常的情况下,缓冲材料的曲线图随静压载荷的增加而下降的趋势。这是由其缓冲的特性决定的。当静压不断的增加时,质量块得到的缓冲力也在增加,由于材料的缓冲的特性没有改变,所以整个包装件的固有频率下降了! 五、包装设计 包装设计者掌握了所有的能给产品提供保护的资料。第一步确定了包装件输入运输环境的类型,第二步判定了产品承受这种运输环境的强度和能力,第三步评价了对产品尽心改进后的强度承受的能力,第四步确定了包装材料的性能。她就可以使用上述的资料进行包装设计。

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