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关键词： 涡轮增压器   价电子   气体密度   标准   电压   汽车   助推   增压系统  

摘要： 自从去年奥迪SQ7装备了双增压系统,增加了电子涡轮增压,带动了网络上千元级甚至百元级的所谓电子涡轮增压器也火了,各种评测相继推出。然而,这种低价电子涡轮增压器反而造成发动机在高转速时出现进气困难的问题。正牌的电子涡轮增压应该是什么样的呢？涡轮增压简称TURBO,它是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩,提高进入气缸的气体密度,减小气体的体积,这样,在单位体积里,气体的质量就大大增加了.

关键词： PN结   负电容   发光二极管(LED)   GaN  

摘要： GaN基发光二极管(LED)是典型的PN结型器件,本文以GaN-LED为例,系统阐述了PN结在交流小信号下的电容特性;首次区分、定义了‘电压区间',并阐明了不同‘电压区间'对电容起贡献的机制.指出:小电压下,PN结电容主要由耗尽层电容贡献,随电压几乎不发生变化;过渡区,PN结电容主要由扩散电容贡献,随电压近e指数增加.这些特性与经典Shockley理论一致.大电压下,PN结电容变为负值.精确分析负电容特性后,总结出了负电容随电压和频率的精确变化关系式.负电容的实验结果难以被经典Shockley的扩散电容理论解释,但为Hess教授的《Advanced Theory of Semiconductor Devices》提供了有力的实验基础,将为半导体器件物理的发展起到推动作用.

关键词： 小磁针   磁场方向   磁矩  

摘要： 介绍了磁场方向的几种定义方法，并从动力学和能量两个角度阐释了小磁针在磁场中静止时N极指向即为磁场的方向，有助于更好地理解磁感应强度的概念。

关键词： 概率筛选   丙烷脱氢机理   活性描述符   电离能   成键模型  

摘要： 近十多年来,密度泛函理论(Density functional theory,DFT)作为研究多相催化反应的有力工具发展迅速。密度泛函理论能够为多相催化反应提供更多原子级别的理解,结合具体的反应机理探讨和微观动力学模型,可以获得真实反应条件下的活性数据。再通过构建线性关系,可以将一个反应的活性和选择性这样多变量的问题凝练到以一个或者少数几个关键点决定的问题,即所谓的活性描述符。从而更好地理解催化反应,实现以计算为起点的催化剂设计。本论文的第一部分通过概率分析对丙烷脱氢催化剂进行了筛选,在一定程度上克服了传统计算筛选误差大的缺点。在筛选的结果中可以发现丙烷脱氢的活性和选择性相互制约,活性越高,选择性越低,并且大致呈现线性关系。通过概率分析,发现丙烯吸附能可以作为丙烷脱氢性能的描述符,用来估算整体的活性和选择性。通过初步的筛选和进一步的机理探讨,发现PtIn是丙烷脱氢的最优比例,能在有一定活性的损失情况下,获得选择性的极大提升。且第一步脱氢反应在大多数的晶面上均为速控步骤。d带中心和丙烯吸附能同样存在线性关系,结合前面丙烯吸附能和丙烷脱氢性能的关系,使得可以调控d带中心来获得更高的丙烷脱氢性能。复杂的丙烷脱氢反应性能可以很好地被降维到丙烯吸附能这样单一的活性描述中,大大简化了对丙烷脱氢催化剂筛选的难度。受此启发,第二部分工作通过构建电离能和反应中间体吸附能的线性关系,降维反应体系的复杂度,更好地理解表面氧化反应。从初始构想电离能和吸附能的类比,到用电子转移作为一个桥梁来理解电离能和吸附能之间的线性关系。更进一步,构建的成键模型结合晶体场理论,态密度分析和COHP分析,发现电离能越大,d能带就越低,和表面吸附质相互作用之后反键轨道的填充度就越高,吸附能就越小这一规律。目前为止,本描述符已经被广泛应用到了不同的氧化物,金属,氮摻杂的石墨烯和分子筛中。更有意思的是,这个活性描述符甚至不需要电子结构的计算,节省了大量计算时间。这个描述符也具有实用性,可以用来理解甲烷部分氧化制甲醇的反应的活性和选择性。这个模型在未来可以为其他多相催化领域氧化反应催化剂的探索提供新的指引。

关键词： 氢原子   电离能   能量差   动能转化   原子电离  

摘要： 有这样一道题:有一个电子与静止的氢原子发生碰撞,刚好使这个氢原子电离,电子的动能是多少?此题教学参考书上给出的答案是:13.6eV。原因是:取无穷远处为零电势能面,基态氢原子的能量为:-13.6eV。放电子的动能至少为13.6eV。这里,氢原子究竟怎样获得这些能量的呢?许多教师认为:是碰撞中入射电子的动能,转移给了氢原

关键词： 黑硅   pn结   TiO2   太阳能电池   钙钛矿   光电化学  

摘要： 本文主要研究了黑硅太阳能电池的制绒工艺,优化了 HF/HNO3溶液修正刻蚀(MACE)工艺,拓展了黑硅在光电化学中的应用,对钙钛矿太阳能电池的致密层制备工艺也做了一些研究。针对以上研究,得出以下结论:1.针对金刚线切割多晶硅片制绒难的问题,对两步MACE法制备黑硅工艺进行了改进,采用富HNO3(HF:HNO3=1:6)扩孔刻蚀溶液对黑硅进行修正刻蚀,制备了反射率为15.05%左右、孔径大小和深度均为550 nm左右的多孔状黑硅;采用该反射率的硅片所制备的黑硅太阳能电池效率高达18.90%,比金刚线切割硅片直接酸制绒所制备的电池的效率高出0.28%,效率提升幅度达1.5%。同时溶液能稳定工作超8 h。在提升了黑硅太阳能电池效率的同时,降低了生产成本。2.针对湿法黑硅在太阳能领域的光电化学(PEC)中的应用,本文采用廉价p型铸造多晶硅片为原料,通过MACE、热扩散工艺制备了黑硅pn结并且将其作为电极应用于PEC电池中。结果表明,在材料结构、反射率不变的情况下,pn结黑硅比p型黑硅有着更好的PEC活性。原因在于形成pn结以后电极表面的电荷能更有效地分离。此外,研究还发现p型Si或pn结显示了 n型半导体的特征,提出能带结构模型对该现象进行合理解释。3.致密层对于钙钛矿太阳能电池(PSC)至关重要。本文首先优化了旋涂法和喷涂法制备致密层的工艺,分别取得最佳效率为13.12%和14.21%的器件。再通过超声雾化法,制备了膜厚仅为50 nm的TiO2致密层,并获得了光电转换效率为15.42%的PSC器件,其短路电流密度更是高达21.85 mA/cm2。同时,基于超声雾化致密层的PSC的迟滞率仅为3.5%,远低于旋涂法的30.9%和喷涂法的19.2%。这些研究也为大面积钙钛矿太阳能电池致密层制备提供了新的方案。

关键词： 碲化钼   电学极性控制   快速退火   位错   过渡族金属硫化物   PN结   反相器  

摘要： 接触金属与纳米材料之间界面问题的研究对微纳电子器件的研究和发展起到很重要的作用。在很多情况下,金属与二维材料之间的接触可以极大的影响场效应晶体管的电学特性。本文经研究发现,快速退火效应通过改变碲化钼的位错来改变碲化钼场效应晶体管的空穴和电子的掺杂,继而使得肖特基势垒发生变化,最终改变了电学极性。同时,本论文通过利用快速退火效应在碲化钼场效应晶体管中的效应,完成了碲化钼同质PN结及碲化钼同质反相器的设计及制作。论文第二章介绍了场效应晶体管的工作原理。同时介绍了场效应晶体管的技术指标和相关微纳加工工艺,包括光刻、物理气象沉积、电子束光刻等。论文第三章进行了退火效应在碲化钼场效应晶体管中的研究。通过利用不同的金属做电极来进行横向对比,数据显示,尽管不同器件的接触金属的功函数不同,器件的电学极性几乎相同。未经过退火处理的碲化钼场效应晶体管的电学极性都呈现出N型,而经过退火处理之后的器件的电学特性全部变成以P型为主导。通过控制不同的退火温度及退火时间,分析了退火过程影响碲化钼场效应晶体管的关键工艺参数。通过低温环境下的电学性能测试,本文发现退火效应改变了接触界面的肖特基势垒,升高了对电子的肖特基势垒,降低了对空穴的肖特基势垒。根据对高倍率透射电子显微镜的观察,本文得到了碲化钼场效应晶体管的电极与半导体材料的接触界面的碲化钼晶格结构形成位错来对界面进行空穴的掺杂。本文的第四章对碲化钼场效应晶体管的退火效应在PN结及互补型反相器方面的应用进行了介绍。第四章第一部分,首先介绍如何利用退火效应制作碲化钼同质PN结,然后对器件进行了光电测试,观测了PN结在光电池方面的应用。第四章第二部分,利用退火效应制作了碲化钼同质反相器,退火后的器件作为互补型反相器的P型晶体管,未经过退火处理的器件作为N型晶体管。最后,通过理论分析,提出了对器件性能进行优化的方案。第五章对本文的工作进行了总结并对未来的规划进行了阐述。

关键词： 硼烯团簇   Monte Carlo方法   磁矩   内能   阶梯效应  

摘要： 最近科技工作者成功地制备了硼烯团簇及其纳米带,并且发现其具有优良的物理和化学性能,是继石墨烯之后又一个新颖的二维材料,在磁学、电子学、生物学、能源科学等诸多领域具有潜在应用价值。研究硼烯团簇磁性及其磁性产生的机制,对完善相关的理论和实验具有重要的意义。本文利用Monte Carlo模拟方法,研究以B为基本单元的硼烯团簇及其纳米带结构,详细讨论了交换耦合作用和各向异性对系统的阶梯效应、磁矩、磁化率、阻碍温度、内能和比热等磁学性质和热力学性质的影响。论文首先研究了以B为基本单元形成的硼烯团簇,结果表明:在低温情况下,随着交换作用和各向异性的改变,系统的总平均磁矩曲线随外场的变化出现了多个阶梯现象,这种现象可归因于子格高低自旋态间的翻转;磁矩随着温度的变化出现了两种类型:一是磁矩随温度的升高而降低,二是在低温区磁矩出现一个极大值随后迅速下降;磁化率随温度变化曲线峰值所对应的温度称之为阻碍温度,其随着反铁磁交换作用|J|和铁磁交换作用J(J)的增加而升高,随着各向异性|D|(|D|)的增加而降低,因此,可通过干预交换作用、各向异性实现对阻碍温度的调控;内能随着温度的增加而增加至出现拐点,随后缓慢增加;在比热曲线上出现了一个明显的峰,且峰值对应的温度随交换作用|J|(J和J)的增加而升高,随各向异性|D|(|D|)的增加而降低。论文研究了B为基本单元形成的硼烯纳米带,结果表明:在低温条件下,系统的总平均磁矩也会出现阶梯效应,阶梯数随着交换作用|J|(J)增加而减少,随着各向异性数值的增加而减小;磁矩除了随温度的升高而降低,也出现了新的曲线类型,即在一定的参数下曲线出现一个极大值;当取不同的各向异性时,体系将出现两个不同的饱和磁矩;交换作用和各向异性对阻碍温度有较大影响;各向异性D、D和D对系统的内能在全温区都有很大的影响;在比热随温度变化曲线上出现一个明显的峰,且峰值对应的温度随各种参数变化而变化。

关键词： 石墨烯   非平衡格林函数   自旋阀   PN结   辐射场  

摘要： 石墨烯由于其独特的六角晶格结构,许多新奇的特性,例如:半整数量子霍尔电导平台、高载流子迁移率等相继被发现。因此石墨烯被视为传统半导体产业革命的有力候选材料。石墨烯新奇的特性归因于零能位(狄拉克点)的线性色散结构,由于狄拉克点受到空间反演以及时间反演对称性的保护,十分稳定。因此,为了调控石墨烯的特性,需要寻找一些外部手段,精确调控狄拉克点附近的色散关系。近年来,很多这方面的方法相继被报道,包括应力、特殊的裁剪方向、化学修饰(掺杂或吸收)等。其中,外加辐射场是一种最为简便而又十分有效的手段。本论文中,我们采用Floquet定理结合紧束缚以及非平衡格林函数方法,研究了高频辐射场对石墨烯纳米带的能带以及输运性质的调控,主要工作概括如下:1、利用Floquet定理和非平衡态Green函数方法,研究了垂直磁场作用下交流驱动的石墨烯p-n结的电子输运。我们发现,在p-n区域中,受到横向或纵向极化的ac场的影响,电导随右电极位能的变化呈现零值平台和振荡峰结构,其中,平台宽度被交流场大大压制。对于n-n区域,在横向极化交流场作用下,电导平台G=(n+1/2)(4e2/h)(n为整数)收缩。而在纵向极化的交流场作用下,出现新的量子化平台G=n(4e2/h)。交流场与无序的联合影响引起了 p-n界面处空穴和电子态的混合的变化,这导致电导随无序强度的变化,原有的平台结构被破坏,以新的电导平台出现取而代之。2.我们研究了在磁场的作用下交流驱动的石墨烯自旋阀器件中的自旋极化输运。随着交流电场振幅的增大,电导平台移动,并且在较强的交变场下,出现新的平台。原因是鞍点被拉下,两个Dirac点变得彼此非常接近。在足够大的交变场作用下,两个狄拉克点合并为一个,在这种情况下,每个电导平台一分为二。我们还计算了交变场作用下石墨烯纳米带的能带结构,进一步解释了观察到的输运特征。

关键词： 第一性原理   点缺陷   电离能   形成能   载流子浓度  

摘要： 基于密度泛函理论和第一性原理,对4H-SiC晶格中5种点缺陷（VC,VC-C,填隙B,替位B和替位P）的晶格常数、电荷布居、能带等微观电子结构进行了计算,并从缺陷形成能、杂质电离能和载流子浓度等角度分析了这些点缺陷对材料性能的影响。计算结果表明:在这些点缺陷中,C空位的形成能最低,仅为5.929 1 eV,属于比较容易形成的一类点缺陷。同时在能带图中可以看到填隙B的禁带中央附近出现了一条新能带,这条新能带的产生促使填隙B成为5种缺陷中禁带宽度最小的缺陷,有利于SiC半导体器件中载流子的输运。在3种杂质点缺陷中,替位P的电离能最小。掺杂杂质电离能越小,电离程度越深,产生的载流子浓度也越大,这一结论在载流子浓度的计算结果中也得到了验证。