半導(dǎo)體材料發(fā)展前景范文
時(shí)間：2023-11-01 17:43:58
導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇半導(dǎo)體材料發(fā)展前景，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
關(guān)鍵詞：電子科學(xué)技術(shù)；半導(dǎo)體材料；特征尺寸；發(fā)展；趨勢(shì)
1 對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中所使用到的半導(dǎo)體材料進(jìn)行分析
1.1 元素類(lèi)半導(dǎo)體材料在我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展初級(jí)階段得到了較為廣泛的應(yīng)用
作為出現(xiàn)最早并且得到了最為廣泛的應(yīng)用的第一代半導(dǎo)體材料，鍺、硅是其中典型性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較強(qiáng)的元素半導(dǎo)體材料，第一代半導(dǎo)體材料硅因?yàn)榇鎯?chǔ)量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大、工藝也相對(duì)來(lái)說(shuō)比較成熟，成為了現(xiàn)階段我國(guó)所生產(chǎn)出來(lái)的半導(dǎo)體設(shè)備中得到了最為廣泛的應(yīng)用，鍺元素是發(fā)現(xiàn)時(shí)間最早的一種半導(dǎo)體材料。在我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展初級(jí)階段因其本身所具有的活潑，容易和半導(dǎo)體設(shè)備中所需要使用到的介電材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)從而形成GEO，使半導(dǎo)體設(shè)備的性能受到一定程度的影響，致使人們?cè)谑褂冒雽?dǎo)體設(shè)備的過(guò)程中出現(xiàn)各個(gè)層面相關(guān)問(wèn)題的幾率是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高的，并且鍺這種元素的產(chǎn)量相對(duì)于硅元素來(lái)說(shuō)是比較少的，因此在我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展初級(jí)階段對(duì)鍺這種半導(dǎo)體材料的研究力度是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小的。但是在上個(gè)世紀(jì)八十年代的時(shí)候，鍺這種半導(dǎo)體材料在紅外光學(xué)領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，并且發(fā)展速度是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較快的，在此之后，GE這種半導(dǎo)體材料在太陽(yáng)能電池這個(gè)領(lǐng)域中也得到了較為廣泛的應(yīng)用。
1.2 對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中所使用到大化合物半導(dǎo)體材料進(jìn)行分析
現(xiàn)階段我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中所使用到的化合物半導(dǎo)體一般情況下是可以分為第III和第V族化合物（例如在那個(gè)時(shí)期半導(dǎo)體設(shè)備中所經(jīng)常使用到的半導(dǎo)體材料GaAs Gap以及石墨烯等等），第II和第VI族化合物（例如在半導(dǎo)體設(shè)備中所經(jīng)常使用到的硫化鎘以及硫化鋅等等）、經(jīng)過(guò)了一定程度的氧化反應(yīng)后的化合物（Mn、Cu等相關(guān)元素經(jīng)過(guò)了一定程度的氧化反應(yīng)后形成的化合物）。在上文中所敘述的一些材料一般情況下都是屬于固態(tài)晶體半導(dǎo)體材料所包含的范疇之內(nèi)的，現(xiàn)階段我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中研發(fā)出來(lái)的有機(jī)半導(dǎo)體與玻璃半導(dǎo)體等非晶體狀態(tài)的材料也逐漸成為了半導(dǎo)體設(shè)備中所經(jīng)常使用到的一種材料。
2 對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中半導(dǎo)體材料使用階段發(fā)生變化的進(jìn)行分析
在現(xiàn)階段我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備中所經(jīng)常使用到的半導(dǎo)體材料硅遵循著摩爾定律所提出的要求發(fā)展進(jìn)程不斷的向前推進(jìn)，現(xiàn)階段我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備中所使用到的硅的集成度已經(jīng)逐漸接近了極限范圍，現(xiàn)階段我國(guó)所研發(fā)出來(lái)的晶體管逐步向著10nm甚至7nm的特征尺寸逼近。但是因?yàn)楣璨牧媳旧碓诮麕挾取⒖昭ㄟw移率等各個(gè)方面存在一定程度的問(wèn)題，難以滿足現(xiàn)階段我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中對(duì)半導(dǎo)體材料所提出的要求，在10nm這個(gè)節(jié)點(diǎn)范圍之中，GE/SIGE材料或許是可以代替硅材料成為半導(dǎo)體設(shè)備所需要使用到的主要材料的。在2015年的時(shí)候，IBM實(shí)驗(yàn)室在和桑心以及紐約州立大學(xué)納米理工學(xué)院進(jìn)行一定程度的相互合作之后推出了實(shí)際范圍內(nèi)首個(gè)7nm原型芯片，這一款芯片中所使用到的材料都是被人們稱作黑科技的“鍺硅”材料，取代了原本高純度硅元素在半導(dǎo)體材料中所占據(jù)的主導(dǎo)地位。
3 對(duì)現(xiàn)階段新興半導(dǎo)體材料的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析
因?yàn)樵诮?jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的背景之下，人們對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備的性能所提出的要求也在不斷的提升，人們對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備中所需要使用到的半導(dǎo)體材料在集成度、能耗水平以及成本等各個(gè)方面提出的要求到達(dá)了新的高度。現(xiàn)階段，第三代半導(dǎo)體材料已經(jīng)之間的成為了半導(dǎo)體設(shè)備中使用到的主要材料之一，作為在第三代半導(dǎo)體材料中典型性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較強(qiáng)的材料：GaN、SIC以及zno等各種類(lèi)型的材料在現(xiàn)階段發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的速度都是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較快的。
4 對(duì)現(xiàn)階段碳化硅這種材料的發(fā)展和在各個(gè)領(lǐng)域中得到的應(yīng)用進(jìn)行分析
碳化硅是一種典型性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高的在碳基化合物所包含的范圍之內(nèi)的半導(dǎo)體材料，其本身所具有的導(dǎo)熱性能相對(duì)于其它類(lèi)型的半導(dǎo)體材料來(lái)說(shuō)穩(wěn)定性是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較強(qiáng)的，所以在某些對(duì)散熱性要求相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高的領(lǐng)域中得到了較為廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)階段碳化硅這種半導(dǎo)體材料在太陽(yáng)能電池、發(fā)電傳輸以及衛(wèi)星通信等各個(gè)領(lǐng)域中得到了比較深入的應(yīng)用，在此之外，碳化硅這種半導(dǎo)體材料在軍工行業(yè)中所得到的應(yīng)用也是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較深入的，在某些國(guó)防建設(shè)相關(guān)工作進(jìn)行的過(guò)程中都使用到的了大量的碳化硅。因?yàn)楹吞蓟柽@種材料相關(guān)的產(chǎn)業(yè)的數(shù)量是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少的，現(xiàn)階段我國(guó)碳化硅行業(yè)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的速度是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較緩慢的，但是現(xiàn)階段我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中所重視的向著環(huán)境保護(hù)型的方向轉(zhuǎn)變，碳化硅材料能夠滿足這一要求，所以我國(guó)政府有關(guān)部門(mén)對(duì)碳化硅這一種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料越發(fā)的重視了，隨著半導(dǎo)體行業(yè)整體發(fā)展進(jìn)程不斷的向前推進(jìn)，在不久的將來(lái)我國(guó)碳化硅行業(yè)的的發(fā)展一定會(huì)取得相對(duì)來(lái)說(shuō)比較顯著的成果的。
5 對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)所研發(fā)出來(lái)的創(chuàng)新型半導(dǎo)體材料氧化鋅的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析
作為一種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料，氧化鋅在光學(xué)材料以及傳感器等各個(gè)領(lǐng)域中得到了較為廣泛的應(yīng)用，因?yàn)檫@種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料具有反應(yīng)速度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較快、集成度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高以及靈敏程度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高等一系列的特點(diǎn)，和當(dāng)前我國(guó)傳感器行業(yè)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中所遵循的微型化宗旨相適應(yīng)，因?yàn)檠趸\這種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料的原材料豐富程度是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高的、環(huán)保性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較強(qiáng)、價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低，所以氧化鋅這種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料在未來(lái)的發(fā)展前景是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較廣闊的。
6 結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)階段我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的速度是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定的，并且當(dāng)今我國(guó)所處的時(shí)代是一個(gè)知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，人們對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備中所需要使用到的半導(dǎo)體材料提出了更高的要求，針對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備中所需要使用到的半導(dǎo)體材料展開(kāi)的相關(guān)研究工作的力度也得到了一定程度的提升，摩爾定律在現(xiàn)階段電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中仍然是適用的，隨著人們針對(duì)半導(dǎo)體材料展開(kāi)的研究相關(guān)工作得到了一定的成果，使用創(chuàng)新型半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體設(shè)備的性能得到了大幅度的提升，相信在不久的將來(lái)，半導(dǎo)體材料市場(chǎng)的變化是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大的。
參考文獻(xiàn)
[1]王欣.電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢(shì)[J].通訊世界，2016，08：237.
[2]王占國(guó).半導(dǎo)體材料發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].世界科技研究與發(fā)展，
1998，05：51-56.
[3]楊吉輝.光伏半導(dǎo)體材料和Cu基存儲(chǔ)材料的第一性原理研究[D].復(fù)旦大學(xué)，2013.
[4]張紹輝，張金梅.主要半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].科技致富向?qū)В?013，12：72.
[5]蔣榮華，肖順珍.半導(dǎo)體硅材料的進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)[J].四川有色金屬，2000，03：1-7.
[6]王占國(guó).半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)（摘要）[J].新材料產(chǎn)業(yè)，
篇2
我國(guó)電工新技術(shù)的發(fā)展
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的電力企業(yè)也取得了較大的發(fā)展，這種情況下電力技術(shù)的發(fā)展，不僅能夠優(yōu)化供電結(jié)構(gòu)和形式，還能帶動(dòng)企業(yè)的更好更快的發(fā)展，下文中筆者將從幾個(gè)方面，就我國(guó)電工新技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析。
1超導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料在電力工業(yè)中被廣泛的應(yīng)用。下超導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料的應(yīng)用可以分為以下幾個(gè)階段，下文中筆者將進(jìn)行詳細(xì)論述。a.20世紀(jì)60年代初，實(shí)用超導(dǎo)體被研發(fā)出來(lái)并且應(yīng)用于電工領(lǐng)域，至此超導(dǎo)體材料進(jìn)入了電工生產(chǎn)，以其應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)逐漸的取代了其他材料。尤其是20世紀(jì)80年代中后期，高臨界溫度的超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，更奠定了超導(dǎo)體材料在電工生產(chǎn)中的地位。b.半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用給電力設(shè)備和儀器提供了新型的電子元件，使得電力設(shè)備在不斷的發(fā)展過(guò)程中，向著自動(dòng)化前進(jìn)。
2計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)在電力工業(yè)中被廣泛的應(yīng)用。下文中筆者將對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的分析：a.電磁場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算對(duì)于電力設(shè)備的發(fā)展有著非常重要的意義，也是近些年來(lái)有關(guān)單位和部門(mén)的研究重點(diǎn)，而計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用使得這一計(jì)算中的復(fù)雜分析和精密實(shí)驗(yàn)問(wèn)題都得到了解決，大大的推動(dòng)了電磁場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算的發(fā)展。b.數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展同樣使得電機(jī)控制向著更加自動(dòng)化和全面化的方向發(fā)展，使得電機(jī)系統(tǒng)的整體使用功能得到了很大的提升。c.電力電子技術(shù)作為能源擴(kuò)展的一個(gè)重要的技術(shù)，對(duì)于提高用電效率和能源的使用率都有著非常重要的意義。
對(duì)電工新技術(shù)未來(lái)的展望
上文中我們分析了電工新技術(shù)的發(fā)展的必要性和基本現(xiàn)狀，下文中筆者將結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，分析未來(lái)我國(guó)的電工新技術(shù)的發(fā)展的趨勢(shì)和方向，并將其同新能源的開(kāi)發(fā)和利用結(jié)合起來(lái)進(jìn)行探討。
1太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)。太陽(yáng)能作為目前最受矚目的新能源，其發(fā)電技術(shù)對(duì)于日后的新能源的發(fā)展和使用有著非常重要的意義。因?yàn)樘?yáng)能的獲取的便利以及利用形式的多樣化，使得其在眾多的新能源中成為了開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。而太陽(yáng)能的使用也將很大程度上改變現(xiàn)有的能源利用方式，所以太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的未來(lái)發(fā)展前景是十分廣闊的。
2風(fēng)能發(fā)電技術(shù)。風(fēng)能作為新能源的一種，其最主要的應(yīng)用特點(diǎn)就是其具有較好的清潔性和可再生性，因此也被廣泛的應(yīng)用于新能源的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。就目前風(fēng)能的發(fā)展速度來(lái)看，已經(jīng)超越了太陽(yáng)能，成為了世界上發(fā)展最快的可再生能源，我國(guó)對(duì)于風(fēng)能的發(fā)展也給予了多種政策上的支持，所以風(fēng)能發(fā)電將會(huì)取得更好的發(fā)展成就。
3核能發(fā)電技術(shù)。受控核聚變的發(fā)展以及利用可以提供取之不竭的清潔能源，從根源上解決經(jīng)濟(jì)與能源和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展問(wèn)題。核聚變具有極為重要的科學(xué)現(xiàn)實(shí)性，它依靠核工業(yè)技術(shù)以及電工新技術(shù)的結(jié)合，為能源的利用提供更加便利的方式，核聚變電站的建立還可以促進(jìn)新興電工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
4水力發(fā)電技術(shù)。我國(guó)的水力資源比較豐富，在水力資源集中的中南以及西南地區(qū)已經(jīng)建成了多所發(fā)電站。對(duì)于水力資源未來(lái)的發(fā)展以及開(kāi)發(fā)規(guī)劃已經(jīng)進(jìn)行了較為詳細(xì)的策劃和前期的準(zhǔn)備工作。重點(diǎn)對(duì)金沙江以及黃河上游和湘西等水電基地進(jìn)行開(kāi)發(fā)，這樣就可以在最大程度上對(duì)可開(kāi)發(fā)的資源進(jìn)行利用，促進(jìn)水力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。
5磁流體發(fā)電技術(shù)。磁流體發(fā)電是熱能轉(zhuǎn)化為電能的一種新型的發(fā)電方式，可以進(jìn)行高效率的熱電轉(zhuǎn)換，具有低污染以及用水少的特點(diǎn)。磁流體發(fā)電技術(shù)經(jīng)過(guò)發(fā)展已經(jīng)可以持續(xù)發(fā)電數(shù)百小時(shí)，最高的發(fā)電功率達(dá)到幾萬(wàn)千瓦。磁流體發(fā)電技術(shù)的發(fā)展必須依靠電工新技術(shù)以及化工新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于以燃煤為主的我國(guó)來(lái)說(shuō)，熱媒磁流體發(fā)電技術(shù)的利用以及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有極為重大的現(xiàn)實(shí)意義。
篇3
關(guān)鍵詞:LED;性能特點(diǎn);應(yīng)用;節(jié)電
LED(Lighting Emitting Diode)即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過(guò)載流子發(fā)生復(fù)合放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光。
發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。目前，發(fā)光半導(dǎo)體材料主要由III-V族元素組成，例如磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)，氮化鎵等等。
1 LED特點(diǎn)
LED的內(nèi)在特征決定了它是用最理想的光源去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源，有著廣泛的用途。
(1)體積小。LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹(shù)脂里面，所以它非常的小，非常的輕。
(2)耗電量低。高節(jié)能:LED耗電非常低，一般來(lái)說(shuō)LED的工作電壓是2 V~3.6 V。工作電流是0.02 A~0.03 A。這就是說(shuō):它消耗的電不超過(guò)0.1 W。
(3)使用壽命長(zhǎng)。在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合拢琇ED高亮度、低熱量，比HID或白熾燈更少的熱輻射，有人稱它為長(zhǎng)壽燈，意為永不熄滅的燈。
(4)環(huán)保。LED是由無(wú)毒的材料制成，不像熒光燈含水銀會(huì)造成污染，同時(shí)LED也可以回收再利用。
(5)堅(jiān)固耐用。LED是被完全的封裝在環(huán)氧樹(shù)脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅(jiān)固。燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，這些特點(diǎn)使得LED可以說(shuō)是不易損壞的。同時(shí)LED可控性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)各種顏色的變化。
基于LED光源的以上優(yōu)點(diǎn)，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)推廣使用LED，以此達(dá)到節(jié)約電力資源的目標(biāo)。
2 具體應(yīng)用
2.1 用作信號(hào)燈
LED信號(hào)燈較傳統(tǒng)信號(hào)燈有著明顯的優(yōu)勢(shì):
(1)由于LED發(fā)出的光束是向前的并具有一定發(fā)散角，這樣就可以不必像白熾燈需要加裝反光碗。而且LED本身發(fā)出的是色光，可根據(jù)實(shí)際情況隨意調(diào)節(jié)設(shè)置所需顏色，達(dá)到區(qū)別辨識(shí)的不同目的，減少重復(fù)設(shè)置多色彩燈的麻煩，提高光利用率。
(2)工作壽命長(zhǎng)，為5～10年，維修保養(yǎng)費(fèi)用低。而傳統(tǒng)信號(hào)燈每年至少需要更換3~4次，維修保養(yǎng)費(fèi)用高，需要耗費(fèi)相當(dāng)?shù)娜肆途︺@研此項(xiàng)工作。
(3)功耗小，一般約僅為白熾燈光源信號(hào)燈的10%～20%，這一點(diǎn)是符合國(guó)家的相關(guān)能源政策。
(4)由于單個(gè)LED僅為整個(gè)信號(hào)燈燈盤(pán)殊的一個(gè)發(fā)光單元，只要信號(hào)燈線路板設(shè)計(jì)合理，即使個(gè)別LED燒毀，也不會(huì)影響別的LED發(fā)光單元，從而影響信號(hào)燈整體效果。
2.2 用在照明領(lǐng)域
2.2.1 耗電量少
LED單管功率0.03 W～0.06 W，采用直流驅(qū)動(dòng)，單管驅(qū)動(dòng)電壓1.5 V～3.5 V，電流15 A～18 A，反應(yīng)速度快，可高頻操作。在同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的1/8，熒光燈管的1/2，初步估計(jì)，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的LED替代該礦一半的白熾燈和熒光燈，每年可節(jié)約35%的現(xiàn)用照明電量。
2.2.2 使用壽命長(zhǎng)
普通照明光源采用電子光場(chǎng)輻射發(fā)光，有燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。而采用LED燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹(shù)脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動(dòng)，不易破碎，平均壽命達(dá)10 萬(wàn)h。
2.2.3 安全可靠性強(qiáng)
發(fā)熱量低，無(wú)熱輻射，冷光源，可以安全觸摸;能精確控制光型及發(fā)光角度，光色柔和，無(wú)眩光;不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)。內(nèi)置微處理系統(tǒng)可以控制發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)光方式，實(shí)現(xiàn)光與藝術(shù)結(jié)合。
2.2.4 有利于環(huán)保
LED為全固體發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，沒(méi)有污染。光源體積小，可以隨意組合，易開(kāi)發(fā)成輕便薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護(hù)。
3 應(yīng)用前景
LED應(yīng)用前景廣闊，就拿白光LED來(lái)講，不過(guò)在講白光LED之前，我們先看看目前所用的照明燈光源的狀況:白熾燈和鹵鎢燈，其光效為12 lm/W～24 lm/W;熒光燈和HID燈的光效為50 lm/W～120 lm/W。對(duì)白光LED:光效為15 lm/W～50 lm/W，比一般家用白熾燈或鹵鎢燈相近甚至還高，這完全能達(dá)到照明領(lǐng)域的需要。而且隨著LED照明的技術(shù)日趨完善，逐步發(fā)展到大功率的LED，采用大功率LED為光源，人的視覺(jué)效果柔和、均勻，并且大功率LED均采用恒流驅(qū)動(dòng)，無(wú)頻閃，長(zhǎng)時(shí)間工作環(huán)境下眼睛沒(méi)有疲勞感，是未來(lái)綠色照明產(chǎn)品。
篇4
【關(guān)鍵詞】新專(zhuān)業(yè) 市場(chǎng) 可行性 分析 需求
【中圖分類(lèi)號(hào)】U472 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2012）04-0117-01
一、開(kāi)設(shè)新專(zhuān)業(yè)的指導(dǎo)思想
在職業(yè)院校開(kāi)設(shè)新的專(zhuān)業(yè)，應(yīng)以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以社會(huì)需求為準(zhǔn)則，充分發(fā)揮地方資源優(yōu)勢(shì)和人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)。積極地探尋市場(chǎng)、發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)，把供需鏈條緊緊連在一起。在北京市同層次院校的專(zhuān)業(yè)中，做到人無(wú)我有，人有我強(qiáng)，人強(qiáng)我特，形成品牌，形成特色。專(zhuān)業(yè)設(shè)置逐步從“條件驅(qū)動(dòng)”型向“發(fā)展需求驅(qū)動(dòng)”型轉(zhuǎn)變，即根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求確定專(zhuān)業(yè)設(shè)置。從強(qiáng)調(diào)我能做什么，能培養(yǎng)什么樣的人才，轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)調(diào)需要我做什么，需要培養(yǎng)什么樣的人才。本著以上指導(dǎo)思想，現(xiàn)提出開(kāi)設(shè)微電子技術(shù)與器件專(zhuān)業(yè)的一些方案設(shè)想。
二、市場(chǎng)需求分析
微電子技術(shù)與器件專(zhuān)業(yè)，其就業(yè)導(dǎo)向涵蓋了集成電路和半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)。根據(jù)首都“十一五”電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，集成電路、TFT?鄄LCD、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)、數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體照明材料產(chǎn)業(yè)和智能交通及汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)等7個(gè)產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)下一步發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。其中集成電路排在了第一位，半導(dǎo)體照明材料排在了第六位。早在2000年，北京市委、市政府就首次向全球宣布：北京將建設(shè)中國(guó)北方微電子產(chǎn)業(yè)基地。從那時(shí)到現(xiàn)在，北京集成電路產(chǎn)業(yè)走過(guò)了蓬勃興起的10年，初步建立起了集成電路設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試以及裝備材料互動(dòng)協(xié)調(diào)發(fā)展的良好格局，確立了北京在全國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)中的重要地位。
以2010年為例，該年北京集成電路產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入245億元，比2009年增長(zhǎng)了31%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模是2000年的20倍左右，占全國(guó)的17%。在北京市，電子信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品銷(xiāo)售收入排名位居全市工業(yè)第一，占全市工業(yè)23%，而集成電路產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的銷(xiāo)售就占了近四分之一。
目前，北京有各類(lèi)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)約80多家，年總銷(xiāo)售收入約90億元，占全國(guó)的1/4。集成電路制造企業(yè)3-4（大型）家，實(shí)現(xiàn)總銷(xiāo)售收入約60億元，約占全國(guó)14%。集成電路封裝測(cè)試企業(yè)2-3家（大型），實(shí)現(xiàn)總銷(xiāo)售收入約90億元，約占全國(guó)15%。集成電路裝備制造企業(yè)3-4家（大型），實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售20多億元，多項(xiàng)裝備在全國(guó)處于領(lǐng)先地位。另外，還建有生產(chǎn)集成電路關(guān)鍵原料的硅材料科研、生產(chǎn)基地。
當(dāng)前，北京集成電路產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)跨越式發(fā)展的新機(jī)遇。國(guó)務(wù)院2011年4號(hào)文為集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供優(yōu)越的外部環(huán)境。相信要不了多久北京就會(huì)建成具有全球影響力的集成電路產(chǎn)業(yè)基地。
政府的大力支持，堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，廣闊的發(fā)展前景，優(yōu)惠的國(guó)家政策，可以說(shuō)集成電路產(chǎn)業(yè)在北京具有得天獨(dú)厚的條件。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必然伴隨著人才的巨大需求，雖然集成電路產(chǎn)業(yè)是知識(shí)和資金密集型產(chǎn)業(yè)，但它同樣需要大量應(yīng)用型技術(shù)人才。比如集成電路設(shè)計(jì)，需要大量的程序錄入和輔助支持技術(shù)人員；集成電路制造，需要大量的高科技設(shè)備儀器操作員、工藝技術(shù)員、質(zhì)量檢驗(yàn)員和設(shè)備維護(hù)技術(shù)人員；集成電路封裝測(cè)試，同樣需要大量的高科技設(shè)備儀器操作員、工藝技術(shù)員、質(zhì)量檢驗(yàn)員和設(shè)備維護(hù)技術(shù)人員。另外，半導(dǎo)體硅材料及單晶硅片的生產(chǎn)等，都需要大量的應(yīng)用型技術(shù)人才。
三、可行性分析
在我院設(shè)置微電子技術(shù)與器件專(zhuān)業(yè)具有非常好的條件并且可行，其理由主要有以下幾個(gè)方面：
1.我院在中專(zhuān)學(xué)校升高職院校之前，南校區(qū)就有這個(gè)專(zhuān)業(yè)。因此，在師資力量、教學(xué)資源、實(shí)訓(xùn)資源、招生分配等方面都有一定的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置微電子技術(shù)與器件專(zhuān)業(yè)可以說(shuō)是駕輕就熟。
2.該專(zhuān)業(yè)的設(shè)置符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，契合北京“十一五”電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，因此，獲得上級(jí)單位批準(zhǔn)的幾率大。
3.在北京“十一五”電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，7個(gè)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，集成電路產(chǎn)業(yè)排第一，半導(dǎo)體照明材料產(chǎn)業(yè)排第六，因此，設(shè)置該專(zhuān)業(yè)可獲得國(guó)家和北京市資金的大力支持。
4.分配就業(yè)前景良好，正如市場(chǎng)需求分析中所提到的，集成電路產(chǎn)業(yè)在整個(gè)電子信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)占到了四分之一左右，而且，今后將跨越式發(fā)展，必然需要大量的應(yīng)用型技術(shù)人才，因此，該專(zhuān)業(yè)畢業(yè)學(xué)生的就業(yè)前景良好。
四、困難及解決途徑
在我院設(shè)置微電子技術(shù)與器件專(zhuān)業(yè)也會(huì)遇到一些困難，仔細(xì)分析有以下幾個(gè)方面：
1.生源問(wèn)題。微電子技術(shù)與器件這一名稱，屬于比較新的科技名詞，一般人在日常生活中很少接觸，理解起來(lái)有一定困難，不知道這一專(zhuān)業(yè)到底學(xué)什么，畢業(yè)后干什么。因此，會(huì)出現(xiàn)專(zhuān)業(yè)招生困難，或招不到相對(duì)高素質(zhì)的學(xué)生。
解決辦法：一是改專(zhuān)業(yè)名稱，起一個(gè)即通俗易懂，又能代表專(zhuān)業(yè)含義的名稱，這有一定困難。二是加強(qiáng)宣傳，在招生時(shí)，宣傳材料、現(xiàn)場(chǎng)解說(shuō)、視頻資料等全方位進(jìn)行，使考生了解北京市的產(chǎn)業(yè)政策和就業(yè)前景，提高對(duì)該專(zhuān)業(yè)的認(rèn)知度。
2.實(shí)訓(xùn)問(wèn)題。微電子技術(shù)與器件專(zhuān)業(yè)的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)比較困難，我們知道現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)實(shí)訓(xùn)模擬真實(shí)場(chǎng)景，而集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的工序非常多，每一道工序的設(shè)備儀器都非常昂貴，動(dòng)則幾百萬(wàn)，建立校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地，場(chǎng)地和資金都是問(wèn)題。
解決辦法：一是計(jì)算機(jī)模擬，現(xiàn)在多媒體教學(xué)設(shè)備完善，各種模擬軟件很多，通過(guò)購(gòu)買(mǎi)和教師制作等方式來(lái)模擬實(shí)際工藝，替代昂貴的真實(shí)設(shè)備儀表。二是下廠實(shí)訓(xùn)，校企合作辦學(xué)是學(xué)院發(fā)展的方向，我院有良好的基礎(chǔ)和得天獨(dú)厚的條件，北京分布著眾多的集成電路設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測(cè)試企業(yè)可供我們選擇實(shí)習(xí)參觀，而且，我院已經(jīng)和許多這方面的企業(yè)簽有校外實(shí)訓(xùn)基地協(xié)議，如中國(guó)電子集團(tuán)微電子所，北京飛宇微電子科技有限公司，中國(guó)科學(xué)院微電子所，燕東微電子有限公司等。我院應(yīng)充分利用這一優(yōu)勢(shì)，解決微電子技術(shù)與器件專(zhuān)業(yè)的實(shí)訓(xùn)問(wèn)題。
參考文獻(xiàn):
[1]尹建華，李志偉 半導(dǎo)體硅材料基礎(chǔ)，北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2012
篇5
[關(guān)鍵詞]太陽(yáng)能；光伏發(fā)電技術(shù)；應(yīng)用；前景
中圖分類(lèi)號(hào)：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）18-0149-01
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)于能源的需求也在不斷增大。但資源的匱乏、能源的緊缺以及生態(tài)問(wèn)題的日益突出成為目前最大的問(wèn)題，引起了全世界的關(guān)注和擔(dān)憂。此時(shí)人們認(rèn)識(shí)到可持續(xù)發(fā)展的重要性，并開(kāi)始關(guān)注資源的有效利用和管理。太陽(yáng)能資源是一種干凈、無(wú)污染、分布廣泛的一種可再生資源，符合了當(dāng)前環(huán)保節(jié)約的生產(chǎn)要求，逐漸被人們所認(rèn)可和采用，并成為公認(rèn)的理想化替代性能源之一。人們?cè)谔?yáng)能研究基礎(chǔ)上研究了光伏發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了從太陽(yáng)能到電能的有效轉(zhuǎn)變，這對(duì)于人類(lèi)生活來(lái)說(shuō)具有重大意義。如果對(duì)于太陽(yáng)能加大研究和探索，用它來(lái)代替石油、煤炭等不可再生資源將是全人類(lèi)的福音。
一、太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的原理
太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是由光伏電池板、控制器和電能儲(chǔ)存及變換環(huán)節(jié)構(gòu)成的。這種新型的發(fā)電體系中太陽(yáng)能電池起著調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換的作用，也被稱為光伏電池，太陽(yáng)能電池之所以能夠產(chǎn)生電源其主要的原因是光生伏特效應(yīng)導(dǎo)致的。當(dāng)太陽(yáng)光線或其他一些光源照在這種特殊性能的電池上的時(shí)候，它會(huì)將全部的光線吸收到體內(nèi)，從而形成光生電子―空穴對(duì)。光生電子和空穴在里面經(jīng)過(guò)一些特殊的化學(xué)反應(yīng)以后會(huì)出現(xiàn)相互離散的現(xiàn)象，異號(hào)電荷會(huì)不斷地積累然后集中分布在兩頭，所謂的“光生電壓”也就產(chǎn)生了，這就是太陽(yáng)能發(fā)電的原理“光生伏特效應(yīng)”[1]。要是把電極內(nèi)部的兩極進(jìn)行導(dǎo)出處理，然后和負(fù)載連接在一起，“光生電流”就會(huì)從負(fù)載流出，在這種情況下就會(huì)引起功率的流失。可以無(wú)限獲取的太陽(yáng)的能量就能轉(zhuǎn)換成我們?nèi)粘Ｉ钜约吧a(chǎn)所需的源源不斷的能量了。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間仔細(xì)研究與分析我們總結(jié)出了這一偉大的轉(zhuǎn)換工作之所以能夠順利完成的基本原理：①當(dāng)電池板吸收了足夠的太陽(yáng)光線的時(shí)候，在其內(nèi)部就會(huì)形成電子―空穴對(duì)產(chǎn)生，也就是所謂的“光生負(fù)載電子”，它們的主要區(qū)別就是電性是相反的，空穴帶正電，電子帶負(fù)電；②在半導(dǎo)體節(jié)中生成的具有特殊性的電場(chǎng)在化學(xué)反應(yīng)的影響之下會(huì)將光生電流的兩種性能卻別開(kāi)來(lái)[2]；③太陽(yáng)能電池的正、負(fù)極分別收集光生載流子和空穴，在這種情況下電路中就會(huì)有電流出現(xiàn)，我們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)活動(dòng)所需的電量就會(huì)出現(xiàn)。
二、太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的具體應(yīng)用
2.1 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的建立
獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)由于不與公共電網(wǎng)相連接，因此其建設(shè)地點(diǎn)一般選在與電網(wǎng)隔離的偏遠(yuǎn)地區(qū)，比如海島、移動(dòng)通訊站及邊防哨所等。儲(chǔ)能元件是獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的，這是由于太陽(yáng)能發(fā)電一般選擇在白天，然而負(fù)荷用電是全天24h實(shí)施，這就需要在光伏系統(tǒng)中設(shè)置必要的儲(chǔ)能元件。在氣象環(huán)境影響下，其供電可靠性很難得到保障，然而對(duì)于偏遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)而言這一系統(tǒng)的建立已然產(chǎn)生十分重要的社會(huì)價(jià)值。
2.2 光伏建筑一體化應(yīng)用
關(guān)于光伏建筑的一體化應(yīng)用主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：通過(guò)在建筑物屋頂安裝光伏器件的方式實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與光伏陣列的并聯(lián)，進(jìn)而構(gòu)成光伏建筑一體化系統(tǒng)；通過(guò)建筑和光伏器件集成化的方式于屋頂位置設(shè)置光伏電池板，利用光伏玻璃幕墻替代原有幕墻，提高墻面積屋頂?shù)奶?yáng)能吸收量，這就同時(shí)實(shí)現(xiàn)了建材功能與發(fā)電功能，是對(duì)光伏發(fā)電成本的有效控制。與此同時(shí)，在墻體外飾材料研究方面也出現(xiàn)了全新的彩色光伏模塊，這在充分利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理的同時(shí)也使得建筑物外觀更具美學(xué)欣賞價(jià)值。
2.3 混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建
所謂的混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)是將多種發(fā)電方式相互融合并應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的過(guò)程，混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建旨在發(fā)揮不同發(fā)電模式的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，從而更加有效地提高電能的利用率。例如光伏發(fā)電經(jīng)常會(huì)受到天氣狀況的影響，在冬季風(fēng)力較大地區(qū)，就可通過(guò)光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的混合模式，盡可能減少天氣變化對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的影響，進(jìn)而達(dá)到控制負(fù)載發(fā)電率的目的。
2.4 光伏發(fā)電在LED照明中的應(yīng)用
作為半導(dǎo)體材料制作而成的組件，LED 與光伏發(fā)電的結(jié)合可實(shí)現(xiàn)電能至光能的轉(zhuǎn)化。這一半導(dǎo)體照明技術(shù)不僅有著環(huán)保、節(jié)能、高效的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且照明周期較長(zhǎng)，且易于維護(hù)。光伏發(fā)電在LED照明系統(tǒng)中的應(yīng)用突出了光生伏特效應(yīng)的技術(shù)原理，通過(guò)太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能至電能的轉(zhuǎn)化，再借助LED照明系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)化為最終的光能。由于 LED 照明和光伏發(fā)電技術(shù)同是直流電，因此轉(zhuǎn)化過(guò)程并不需要借助變頻器，這明顯提高了整個(gè)過(guò)程的執(zhí)行效率。除此之外，在可充放蓄電池的輔助下，光伏發(fā)電在 LED照明中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)必將更加突出。
三、太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用普及障礙及發(fā)展趨勢(shì)
3.1 我們都知道太陽(yáng)能屬于一種綠色資源，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展我國(guó)利用太陽(yáng)能技術(shù)滿足生活生產(chǎn)所需的技術(shù)水平也在不斷提高，但是在這種新型的發(fā)電系統(tǒng)中還是存在各種不足之處需要我們進(jìn)行調(diào)整和完善，主要表現(xiàn)在：使用策略、環(huán)保型和社會(huì)需求等，這些因素都在某一些程度上影響了這種新型發(fā)電體系的普及，另外，由于太陽(yáng)能發(fā)電成本太高；制作所需的材料還是銷(xiāo)售所需的市場(chǎng)都不再本土市場(chǎng)中，產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)倒掛現(xiàn)象嚴(yán)重；太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)投資出現(xiàn)的潮涌現(xiàn)象，這些都在很大程度上制約著太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用的普及。
3.2 發(fā)展趨勢(shì)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電還有很多需要完善的地方，需要政府及相關(guān)部門(mén)予以政策和資金上的支持，以保證新能源和可再生能源得以良好地發(fā)展。目前，我國(guó)政府對(duì)新能源和可再生能源的發(fā)展給予了高度重視，面對(duì)化石能源的枯竭，大量化石能源對(duì)環(huán)境的影響逐漸加劇，國(guó)家起草了可再生能源開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃，為我國(guó)新能源以及可再生能源的長(zhǎng)期發(fā)展制定了指導(dǎo)方針。在規(guī)劃當(dāng)中，對(duì)于新能源的利用效率提出了要求，其中發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到了6000萬(wàn)kW，太陽(yáng)能光伏發(fā)電達(dá)到45萬(wàn)k W。未來(lái)我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的總量將逐漸提升，覆蓋的范圍也將更為廣泛，成為我國(guó)電業(yè)行業(yè)發(fā)展的主要能動(dòng)力。相信通過(guò)各方面的協(xié)調(diào)配合以及努力，我國(guó)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)將向著更快、更好的方向發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
篇6
【關(guān)鍵詞】量子點(diǎn)；性質(zhì)；合成；表面修飾
量子點(diǎn)主要是由Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族元素組成的均一或核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒，又稱半導(dǎo)體納米晶體。由于發(fā)生結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生宏觀到微觀的轉(zhuǎn)變，其擁有獨(dú)特的光、電、聲、磁、催化效應(yīng)，因此成為一類(lèi)比較特殊的納米材料。自1990年7月美國(guó)召開(kāi)第一屆納米會(huì)議[1]，各國(guó)都在納米技術(shù)方面給予巨大的投入，使得包括量子點(diǎn)技術(shù)在內(nèi)的納米技術(shù)飛速發(fā)展，其應(yīng)用已突破原來(lái)的微電子和光電材料領(lǐng)域[2-3]。
1 量子點(diǎn)的基本特性
量子點(diǎn)的基本特性有：量子尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)，量子限域效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)，除此之外，量子點(diǎn)具有一些獨(dú)特的光學(xué)效應(yīng)[4]，這使得量子點(diǎn)較傳統(tǒng)的熒光染料用來(lái)標(biāo)記生物探針具有以下優(yōu)勢(shì)：
（1）量子點(diǎn)具有寬的激發(fā)光譜范圍，可以用波長(zhǎng)短于發(fā)射光的光激發(fā)，并產(chǎn)生窄而對(duì)稱的發(fā)射光譜，避免了相鄰探測(cè)通道之間的干擾。而有機(jī)染料熒光分子激光光譜較窄，每一種熒光分子必須用固定波長(zhǎng)的光來(lái)激發(fā)，而且產(chǎn)生的熒光峰較寬，且不對(duì)稱，有些拖尾，這給區(qū)分不同的探針?lè)肿訋?lái)了困難，故很難用有機(jī)染料分子同時(shí)檢測(cè)多種組分。
（2）量子點(diǎn)還可以“調(diào)色”，即通過(guò)調(diào)節(jié)同一組分粒徑的大小或改變量子點(diǎn)的組成，使其熒光發(fā)射波長(zhǎng)覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)。尺寸越小，發(fā)射光的波長(zhǎng)越小。因此可用一個(gè)激發(fā)光源同時(shí)激發(fā)多個(gè)不同尺寸的量子點(diǎn)，使它們發(fā)出不同顏色的光進(jìn)行多通道檢測(cè)。這樣可以同時(shí)使用不同光譜特征的量子點(diǎn)，而發(fā)射光譜不出現(xiàn)交疊或者只有很小程度的重疊，使標(biāo)記生物分子的熒光光譜的區(qū)分、識(shí)別都會(huì)變得更加容易。
（3）量子點(diǎn)的穩(wěn)定性好，抗漂白能力強(qiáng)，熒光強(qiáng)度強(qiáng)，具有較高的發(fā)光效率。半導(dǎo)體量子點(diǎn)的表面上包覆一層其他的無(wú)機(jī)材料，可以對(duì)核心進(jìn)行保護(hù)和提高發(fā)光效率，從而進(jìn)一步提高光穩(wěn)定性。Chan和Nie通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明ZnS包覆的CdSe比羅丹明6G分子要亮20倍和穩(wěn)定100～200倍，可以經(jīng)受多次激發(fā)而其光學(xué)特性沒(méi)有顯著變化，且標(biāo)記后對(duì)生物大分子的生理活性影響很小，因此為研究生物大分子之間的長(zhǎng)期作用提供了可能。
正是由于量子點(diǎn)具有以上特性使其在生物識(shí)別及檢測(cè)中具有潛在的應(yīng)用前景，可望成為一類(lèi)新型的生化探針和傳感器，因此備受關(guān)注。
2 量子點(diǎn)的合成
根據(jù)原料的不同分為無(wú)機(jī)合成路線和金屬-有機(jī)物合成路線。兩種合成方法各有利弊，但目前水相體系的合成為主[5]。
2.1 金屬-有機(jī)相合成
主要采用有機(jī)金屬法，是在高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑中利用前驅(qū)體熱解制備量子點(diǎn)，前驅(qū)體在高溫環(huán)境下迅速熱解并結(jié)成核晶體緩慢成長(zhǎng)為納米晶粒。通過(guò)配體的吸附作用阻礙晶核成長(zhǎng)，并穩(wěn)定存在于溶劑中。其制備的量子點(diǎn)具有尺度范圍分布窄，熒光量子產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。但其成本較高且是油溶性的，與生物相溶性差，不能直接應(yīng)用到生物體系，經(jīng)過(guò)水溶性基團(tuán)修飾轉(zhuǎn)移到水相中，量子產(chǎn)率降低，甚至發(fā)生完全熒光淬滅現(xiàn)象。因此針對(duì)上述特點(diǎn)，量子點(diǎn)有機(jī)制備的兩個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：一是合成方法的改革，使用一些低成本，低污染的綠色環(huán)保型試劑代替昂貴的試劑。例如，油酸，液體石蠟的使用代替TOPO，TOP等；二是合成量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的變化，從最初的單核量子點(diǎn)到核殼式結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)再到近來(lái)比較熱門(mén)的混合多晶量子點(diǎn)，使其具有更加優(yōu)異的光學(xué)性能，通過(guò)改變組成比例而不改變量子點(diǎn)尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射光譜的調(diào)節(jié)獲得覆蓋近紅外以及整個(gè)可見(jiàn)區(qū)光譜，這是二元量子點(diǎn)無(wú)法做到的。在操作過(guò)程中，改變組成的比例往往比調(diào)節(jié)尺寸更容易控制而且精確度較高。
2.2 無(wú)機(jī)合成路線
目前常用水溶性硫基化合物，檸檬酸等做為保護(hù)劑在水相中制備量子點(diǎn)。硫基化合物，檸檬酸等與量子點(diǎn)的穩(wěn)定性、功能化有關(guān)，因此選擇帶有適當(dāng)官能團(tuán)的保護(hù)劑對(duì)于控制量子點(diǎn)的表面電荷及其他表面特征極為重要。水相合成量子點(diǎn)操作簡(jiǎn)便，重復(fù)性高，成本低，表面電荷和表面性質(zhì)可控，很容易引入官能團(tuán)分子。量子點(diǎn)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到其應(yīng)用研究的開(kāi)展和研究成果的優(yōu)劣。
3 量子點(diǎn)的表面修飾
通常制備的量子點(diǎn)水溶性較差，不能直接與生物物質(zhì)相互相互作用，從而得到探針，因此，首先對(duì)制得的量子點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫘揎梉6]。通過(guò)特定的表面修飾和表面處理以獲得其對(duì)某個(gè)分析物品的識(shí)別功能，目前使用的量子點(diǎn)表面改性技術(shù)可歸納為表面無(wú)機(jī)修飾和表面有機(jī)修飾兩大類(lèi)。
量子點(diǎn)表面的無(wú)機(jī)修飾，單獨(dú)的量子點(diǎn)顆粒容易收到雜質(zhì)和晶格缺陷的影響，熒光量子產(chǎn)率很低。但當(dāng)以其為核心，用另一種半導(dǎo)體材料包覆，形成核殼結(jié)構(gòu)后，就可以將量子產(chǎn)率提高。并在消光系數(shù)上有很強(qiáng)的增加，因而有很強(qiáng)的熒光發(fā)射。
量子點(diǎn)表面的有機(jī)修飾，量子點(diǎn)表面配位不足容易產(chǎn)生帶隙表面態(tài)，通過(guò)加入有機(jī)表面活性等有機(jī)配位體與量子點(diǎn)表面離子鍵合，可以提高表面原子配位的飽和程度。但是，有機(jī)配位體不能同時(shí)將表面陰陽(yáng)粒子完全鈍化，表面依然殘留有較多的懸鍵，鈍化效果不理想，量子產(chǎn)率同樣不能大幅度提高。
如果選擇量子效率最高的樣品，經(jīng)過(guò)表面修飾作用，可將量子效率提高到40%。
4 結(jié)論
量子點(diǎn)具有尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)，量子限域效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)、特殊的光學(xué)效應(yīng)，使得量子點(diǎn)在光、電、磁、生物等領(lǐng)域得到廣泛的研究與應(yīng)用。無(wú)機(jī)相和有機(jī)相均能制備不同性質(zhì)的量子點(diǎn)，進(jìn)而通過(guò)特殊的表面修飾，提高量子點(diǎn)的親水性；引入特殊的官能團(tuán)擴(kuò)大量子點(diǎn)的應(yīng)用范圍，其生物應(yīng)用得到進(jìn)一步深入，總而言之，量子點(diǎn)隨著研究的進(jìn)一步深入，在多學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用將進(jìn)一步拓展。
【參考文獻(xiàn)】
[1]白春禮.納米科技及其發(fā)展前景[J].科學(xué)通報(bào)，2001，2.
[2]周瑞發(fā)，韓雅芳，陳祥寶.納米材料技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003.
[3]何曉曉，王柯敏，譚蔚泓，等.基于生物熒光納米顆粒的新型熒光標(biāo)記方法及其在細(xì)胞識(shí)別中的應(yīng)用[J].科學(xué)通報(bào)，2001，46（16）：1353-1356.
[4]彭英才.半導(dǎo)體量子點(diǎn)的電子結(jié)構(gòu)[J].固體電子學(xué)研究與進(jìn)展，1997，17（2）：165-172.
篇7
關(guān)鍵詞：LDE；照明；舞臺(tái)；應(yīng)用
Abstract: LED is known as the "green light", as a new generation of light source, its low power consumption. The long life. Shock resistance, fast response characteristics, in the traditional stage lighting lamps and lanterns with the competition. LED light source since birth, in building lighting, landscape lighting, multimedia display, and other areas to be widely used. In recent years, with high power LED lighting technology maturity, the LED lighting lamps and lanterns in TV stage stage lighting field gradually replacing the traditional lamps and lanterns. Become mainstream light source.
Key words: LDE; Lighting; Stage; application
中圖分類(lèi)號(hào)：TU731.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
概述
近年來(lái)，半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展極大的促進(jìn)了大功率LED照明燈具的進(jìn)步，LED的應(yīng)用已從起初的數(shù)碼顯示屏、信號(hào)指示向更多的領(lǐng)域拓展。由于其在光學(xué)上的優(yōu)良品質(zhì)，LED燈具在舞臺(tái)照明方面表現(xiàn)出良好的特性，到越來(lái)越多的廣應(yīng)用。舉世矚目的08年北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)閉幕式和近年來(lái)的央視、地方春晚都開(kāi)始大量采用LED照明燈具，LED取代傳統(tǒng)舞臺(tái)燈具，逐步成為舞臺(tái)照明的主流。
以前，影視舞臺(tái)照明用專(zhuān)業(yè)照明燈光設(shè)備多為1 ～18kW的大功率鹵鎢光源燈具，但鹵鎢光源由于其自身結(jié)構(gòu)缺陷，做舞臺(tái)照明時(shí)存在許多問(wèn)題。首先，傳統(tǒng)光源光效低，產(chǎn)熱多，電力消耗的95%以上轉(zhuǎn)化成為熱能，能源浪費(fèi)嚴(yán)重 ；其次，傳統(tǒng)光源將大量的電能轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生巨大的熱污染和紅外輻射，另演員產(chǎn)生不適，影響演出效果。為保證演出效果，往往需要高負(fù)荷的空調(diào)降溫，提高了演出成本；最后，傳統(tǒng)鹵鎢光源壽命一般為200h左右，照明的可靠性低，照明運(yùn)營(yíng)成本高。其他光源，如熒光燈、高壓鈉燈等，盡管光效較高，但一般較難滿足影視舞臺(tái)照明所需的光源照度和顯色效果等特殊要求，也難以適用。
一、LED作為舞臺(tái)照明燈具的優(yōu)勢(shì)
LED燈具之所以受到青睞，是由于它與傳統(tǒng)燈具相比有著不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。
首先，LED燈具是半導(dǎo)體元件，利用不同的半導(dǎo)體材料制成的LDE燈管直接生成紅、藍(lán)、綠光，色彩飽和度高，達(dá)90％以上，單色性好。光學(xué)上，利用三基色可以組合出更加艷麗多彩的光色。因此，采用LED燈具可以完全替代傳統(tǒng)燈具，產(chǎn)生更絢麗多彩的燈光效果，能廣泛地應(yīng)用于劇場(chǎng)、電視、電影等演出場(chǎng)合。
其次，LED光源比普通自熾燈泡節(jié)能70％～80％，高效節(jié)能環(huán)保。對(duì)LED進(jìn)行的的光譜分析顯示，其中中不含有紫外線和紅外線，暈光小，熱輻射低。另外，LED為半導(dǎo)體器件，不含有害金屬，屬于真正的綠色照明冷光源。在新一輪的低碳經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中，節(jié)能環(huán)保是目前人類(lèi)資源和我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的主流，能源無(wú)疑會(huì)越來(lái)越多的收到社會(huì)的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有劇院、演播廳、演出場(chǎng)所萬(wàn)余家，照明光源錯(cuò)綜復(fù)雜，總的電力資源消耗極高，若全部采用高效節(jié)能的LED燈，每年可節(jié)電800億千瓦時(shí)，減少二氧化碳排放8000萬(wàn)噸，將對(duì)我國(guó)節(jié)能環(huán)保作出重要貢獻(xiàn)。
再次，由于發(fā)光原理不同，傳統(tǒng)的照明燈具需預(yù)熱，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。相比之下LED光源無(wú)需預(yù)熱時(shí)間，可瞬間啟動(dòng)，因此LED光源可更好的利用數(shù)字控制技術(shù)。采用LED燈具后調(diào)光系統(tǒng)可以直接用調(diào)光控制臺(tái)對(duì)LED光源的燈具進(jìn)行控制，提高了工程控制與設(shè)備的可靠性，簡(jiǎn)化了燈具的控制系統(tǒng)。LED照明燈具與傳統(tǒng)舞臺(tái)照明燈具性能對(duì)比，見(jiàn)下表
此外，額定工作條件下壽命可以達(dá)到5萬(wàn)小時(shí)，是鹵鎢光源的200百，使用壽命長(zhǎng)，是目前光源中使用壽命最長(zhǎng)的光源。LED光源是半導(dǎo)體元件，每千小時(shí)亮度衰減僅為5％，制作無(wú)需玻璃、鎢絲等易損部件，工作穩(wěn)定。舞臺(tái)用大功率LED燈具的電源驅(qū)動(dòng)采用PWM技術(shù)，恒流驅(qū)動(dòng)，也提高了LED燈具的穩(wěn)定性能，減少了用戶的日常維護(hù)費(fèi)用。以中型劇場(chǎng)為例，在同樣光學(xué)要求下的燈光配置，傳統(tǒng)照明燈具與LED燈具運(yùn)營(yíng)費(fèi)用如下表
由表可知，初始投資LED燈具是傳統(tǒng)燈具的兩倍左右，但由于運(yùn)行費(fèi)用每年節(jié)省90多萬(wàn)元，兩年時(shí)間即可見(jiàn)效。
二、影視舞臺(tái)劇場(chǎng)用大功率LED燈具的研況及應(yīng)用實(shí)例
目前，LED已大量應(yīng)用于景觀照明、顯示屏、路燈、交通指示等場(chǎng)所。在舞臺(tái)照明方面，由于演出需要，多采用大功率照明燈具。在國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目支持下，我國(guó)先后研制出100W的LED柔光燈和聚光燈、 400W聚光燈、300W光束燈、400W變色聚光燈等舞臺(tái)燈具，并成功應(yīng)用。本文以長(zhǎng)安劇院為例，具體闡述LED照明燈具在舞臺(tái)應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)。
長(zhǎng)安大戲院，建于1937年，為世界第一個(gè)LED綠色照明劇場(chǎng)。其中，長(zhǎng)安大戲院主舞臺(tái)采用LED的400W變色聚光燈、300W光束燈具、400W聚光燈具等，其余采用LED的筒燈、燈管、平板燈等。后期跟蹤數(shù)據(jù)顯示 ：安裝LED舞臺(tái)燈具后，戲院舞臺(tái)工作溫度由52℃ (空調(diào)降溫）下降到31℃ (無(wú)空調(diào)降溫），面光橋內(nèi)溫度由50℃ (空調(diào)降溫）下降到34℃ (無(wú)空調(diào)降溫）。
三、大功率LED舞臺(tái)燈應(yīng)用前景廣闊
統(tǒng)計(jì)顯示， 2011年我國(guó)總發(fā)電量達(dá)4.6萬(wàn)億千瓦時(shí)，照明耗電約占其10%～12%。按占全國(guó)總發(fā)電量的10%計(jì)算，2011年我國(guó)照明耗電達(dá)4600億kWh，是三峽水力發(fā)電工程年發(fā)電能力（847億kWh）的5.43倍左右。隨著我國(guó)社會(huì)文化事業(yè)的發(fā)展，影視舞臺(tái)照明耗電量在整體照明領(lǐng)域中所占比重越來(lái)越大，。以一場(chǎng)100分鐘的舞臺(tái)演出為例，其耗電量達(dá)到2200千萬(wàn)時(shí)以上。全國(guó)共有劇場(chǎng)、舞臺(tái)、禮堂等演出場(chǎng)所數(shù)萬(wàn)家，各類(lèi)大型文化演出累出不窮，演出照明用電驚人。預(yù)測(cè)顯示，若舞臺(tái)影視照明全部采用LED燈具，按節(jié)電80%計(jì)算，預(yù)期節(jié)電近100億千瓦時(shí)，節(jié)能效果顯著。
LED照明燈具因其自自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)今舞臺(tái)照明設(shè)備的主流，在新一輪低碳經(jīng)濟(jì)環(huán)境下必將顯現(xiàn)出更強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。
參考文獻(xiàn):
【1】 李澤青. LED燈具在數(shù)字化演播室中的應(yīng)用.
【2】 萬(wàn)榮.凌玲.影視舞臺(tái)用大功率LED照明發(fā)展前景廣闊.
【3】 戴牡香. 舞臺(tái)新光源新燈具動(dòng)態(tài)
篇8
Abstract： Temperaturegeneration is a kind of recovery way of waste energy， gasoline engine exhaust pipe temperature is 77℃. The generation efficiency is 3.2W of the 4 piece power parallel connection of the temperaturegeneration by this heat source， it is higher than 1.9W of series connection. When the power generation is increased to 8 pieces， parallel and serial power generation efficiency will also increase， but because of the increasing of internal resistance， the generation efficiency is less than 2 times.
關(guān)鍵詞：并聯(lián)；串聯(lián)；溫差發(fā)電；發(fā)電效率
Key words： parallel；series；temperaturegeneration；power generation efficiency
中圖分類(lèi)號(hào)：TQ163 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）07-0133-02
0 引言
溫差發(fā)電由于具有廢棄能量利用，減少能源利用帶來(lái)二次污染，等優(yōu)秀性質(zhì)，在汽車(chē)、鍋爐等實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中有著較大的發(fā)展前景。因而受到諸多能源研究學(xué)者的青睞。許艷艷[1]等通過(guò)模擬的方法研究了發(fā)電片矩形柵格增加吸收幅度，冷熱端平均溫差比無(wú)格柵時(shí)提高了49.33%，從而提高其能量吸收與發(fā)電效率；程富強(qiáng)[2]等研究了碲化鉍半導(dǎo)體材料的溫差發(fā)電特性，結(jié)果表明輸出功率隨熱電元件截面積的增大而減小，面積比功率和能量轉(zhuǎn)化效率則緩慢下降；導(dǎo)熱基底越厚，輸出功率和能量轉(zhuǎn)化效率均越減小；賈磊[3]等對(duì)半導(dǎo)體熱電材料在低溫下的塞貝克系數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明N型半導(dǎo)體塞貝克系數(shù)隨溫度上升而減小，P型半導(dǎo)體塞貝克系數(shù)隨溫度上升而增加；Douglas[4]等針對(duì)動(dòng)態(tài)變化熱源設(shè)計(jì)出多模塊交互回路溫差發(fā)電器，將輸出功率大幅度提高，terasaki[5]等首次發(fā)現(xiàn) NaCo2O4單晶在室溫下具有較高的塞貝克系數(shù)，這使得溫差發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用變成了可能的現(xiàn)實(shí)。就目前情形來(lái)看，溫差發(fā)電能量實(shí)際產(chǎn)出率較低，因此未被大規(guī)模使用，因此國(guó)內(nèi)部分學(xué)者對(duì)溫差發(fā)電的投入產(chǎn)出比進(jìn)行了研究[6]，結(jié)果表明能量產(chǎn)出對(duì)設(shè)備資本回收周期較長(zhǎng)。
本課題研究建立在利用汽車(chē)尾氣所包含余熱發(fā)電，并利用所產(chǎn)生電量為汽車(chē)尾氣監(jiān)測(cè)與減污供能，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證能夠提供足夠的能量，此方法不需要在汽車(chē)上更改供能線路，對(duì)已經(jīng)投入使用的汽車(chē)有更加實(shí)際的經(jīng)濟(jì)意義。在此基礎(chǔ)上本文利用汽油機(jī)代替汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，電風(fēng)扇代替汽車(chē)行駛中的自然風(fēng)冷，對(duì)溫差發(fā)電的功率進(jìn)行了研究。
1 實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)采用汽油機(jī)替代汽車(chē)，并對(duì)尾氣排放部分利益金屬進(jìn)行填充和銑磨平整，利于放置溫差發(fā)電片，溫差發(fā)電片厚度3mm。實(shí)驗(yàn)中尾氣經(jīng)內(nèi)部冷卻后在尾氣排放管附近溫度為85℃，室溫為11℃；溫差發(fā)電片放置分并排放置與2層疊加放置2種放置方法，發(fā)電片的連接有串聯(lián)和并聯(lián)兩種方法；功率測(cè)量時(shí)間間隔為1min。經(jīng)上述裝置所產(chǎn)生電量利于萬(wàn)用表測(cè)出其電動(dòng)勢(shì)與電流，得到發(fā)電功率，并比較不同放置情況下功率隨時(shí)間變化規(guī)律。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
2.1 發(fā)電片熱端溫度變化規(guī)律
發(fā)電片熱端溫度為排氣口尾氣溫度不經(jīng)過(guò)任何處理，汽油機(jī)本身尾氣排放口溫度在85℃左右。如圖1可見(jiàn)，自汽油機(jī)發(fā)動(dòng)起發(fā)電片熱端溫度隨時(shí)間推移而逐步升高；初始階段呈近似指數(shù)曲線升高至70℃，而在70℃之后升高速率明顯下降，在上升至77℃時(shí)，溫度不再上升，其主要原因是發(fā)電片冷端風(fēng)冷也會(huì)再一定程度上影響到熱端溫度，因此熱端溫度不能達(dá)到85℃。
2.2 4塊溫差發(fā)電片組合發(fā)電效率
圖2為4塊溫差發(fā)電片并聯(lián)連接與串聯(lián)連接后的發(fā)電功率隨汽油機(jī)使用時(shí)間的變化規(guī)律。從圖2中可以看出并聯(lián)連接發(fā)電功率從0開(kāi)始緩慢上升，此時(shí)發(fā)電片冷熱端溫度均在常溫；隨時(shí)間推移，熱端溫度升高，溫差拉大升，發(fā)電功率迅速提升，但是持續(xù)時(shí)間僅在26min至32min之間，在32min時(shí)功率達(dá)到最大值為4.8W。其主要原因?yàn)槌跏茧A段冷熱端溫差幾乎不存在，兩者溫度均為常溫，隨時(shí)間推移熱端溫度率先升高，在此過(guò)程中冷端溫度滯后于熱端溫度升高，此時(shí)發(fā)電功率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；到32min之后熱端溫度穩(wěn)定，冷端溫度繼續(xù)升高，冷熱端溫差降低，因此發(fā)電功率呈現(xiàn)出降低趨勢(shì)；當(dāng)冷端溫度升高到一定值時(shí)不再升高，發(fā)電功率穩(wěn)定在3.2W。從圖2中還可看出串聯(lián)連接4塊發(fā)電片后發(fā)電功率變化規(guī)律與并聯(lián)相似，但其峰值明顯低于并聯(lián)，從電路連接上看，串聯(lián)時(shí)能夠提供更高的輸出電壓，但是其內(nèi)阻疊加導(dǎo)致發(fā)電片內(nèi)部消耗了一部分功率，輸出降低，而發(fā)電片并聯(lián)連接內(nèi)部電阻減小，是以內(nèi)阻消耗功率降低。
2.3 8塊溫差發(fā)電片組合發(fā)電效率
圖3為8塊溫差發(fā)電片組合發(fā)電效率，從圖3中可以看出疊加串聯(lián)與并聯(lián)及并排串聯(lián)與并聯(lián)方式放置與連接，其單個(gè)曲線變化規(guī)律與4塊連接相似，均為先緩慢上升，后急劇升高，到達(dá)最大值后由于溫差減小發(fā)電功率降低。分別比較2層疊加排布與并排排布印證了3.2中串聯(lián)連接穩(wěn)定功率低于并聯(lián)連接穩(wěn)定功率。比較疊加放置與并排放置可以發(fā)現(xiàn)并排放置發(fā)電片時(shí)最高發(fā)電功率可達(dá)7.8W，穩(wěn)定時(shí)發(fā)電功率為并聯(lián)7.2W、串聯(lián)5.6W；疊加放置最高發(fā)電功率在3.8W左右，穩(wěn)定時(shí)并聯(lián)連接發(fā)電功率為2.8W、串聯(lián)2.2W，疊加放置發(fā)電效率低于并排放置，其主要原因在于疊加放置以第一層冷端為第二層熱端，而發(fā)電片本身厚度較小，因此放置一層與兩層最里側(cè)與最外側(cè)溫差相差不大，因此降低了第二層的發(fā)電效率。同時(shí)比較圖2與圖3，利用8塊發(fā)電片效率相較于4塊，其峰值與穩(wěn)定功率均有大幅度上漲，但是漲幅不足2倍，說(shuō)明發(fā)電片增加的同時(shí)發(fā)電功率上漲，但是從成本角度來(lái)說(shuō)發(fā)電成本亦增加。
3 結(jié)論
①汽車(chē)尾氣出口發(fā)電片熱端溫度先升高，升高至77℃后不再上升趨于穩(wěn)定狀態(tài)。②串聯(lián)連接發(fā)電片發(fā)電效率低于并聯(lián)連接。③單純靠增加發(fā)電片來(lái)增加發(fā)電功率會(huì)影響其能量產(chǎn)出成本。④并排連接時(shí)發(fā)電效率高于疊加連接。因此在一定資金范圍內(nèi)需要增加發(fā)電效率，可將發(fā)電片串聯(lián)連接改為并聯(lián)連接。
參考文獻(xiàn)：
[1]許艷艷，王東生，等.基于余熱回收的半導(dǎo)體溫差發(fā)電模型及數(shù)值模擬[J].節(jié)能技術(shù)，2010，28（2）：168-172.
[2]程富強(qiáng)，洪延姬，等.碲化鉍溫差發(fā)電模塊構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].高電壓技術(shù)，2014，40（5）：1599-1604.
[3]賈磊，胡M，等.溫差發(fā)電的熱力過(guò)程研究及材料的塞貝克系數(shù)測(cè)定[J].中國(guó)工程科學(xué)，2005，7（12）：31-34.
[4]CRANT D T，BELL L E.Design to maximaze performance of a thermoelectric power generator with a dynamic thermal power source[J].journal of energy resource technology，2009，131（1）：1-8.
篇9
【關(guān)鍵詞】光伏產(chǎn)業(yè) 光伏技術(shù) 太陽(yáng)能電池 光伏并網(wǎng)
中圖分類(lèi)號(hào)：D80 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009―914X（2013）35―371―01
引言
近年來(lái)頻頻出現(xiàn)常規(guī)能源危機(jī)嚴(yán)重影響了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民的日常生活，能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。為了擺脫能源短缺的困擾，開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)力成為各國(guó)能源發(fā)展的主要課題。為了達(dá)到對(duì)清潔能源及電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的要求，世界各國(guó)紛紛將目光聚焦在太陽(yáng)能發(fā)電上。太陽(yáng)能取之不盡、用之不竭，能緩解能源危機(jī)和減少環(huán)境污染，是理想的可再生能源。隨著近年來(lái)光伏發(fā)電效率的不斷提高和太陽(yáng)能板造價(jià)的降低，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的應(yīng)用前景空前廣闊。而光伏并網(wǎng)發(fā)電作為太陽(yáng)能發(fā)電的主要形式之一，也受到越來(lái)越多的關(guān)注。
我國(guó)地處北半球，有著廣闊的土地，大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4kwh/m 以上，青藏高原日輻射量最高達(dá)7kwh/m。對(duì)太陽(yáng)能這種可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用主要表現(xiàn)在太陽(yáng)能光伏發(fā)電上，在我國(guó)西部發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)有著有利因素：光伏電站適合西部特殊的居住環(huán)境，特別是青藏高原有著得天獨(dú)厚的地理環(huán)境優(yōu)勢(shì)。國(guó)家能源政策的支持，國(guó)家將開(kāi)發(fā)利用新能源和可再生能源放到國(guó)家能源建設(shè)開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的優(yōu)先地位，這為發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)提供了巨大的政策支持。
1 光伏技術(shù)概述
太陽(yáng)能光伏技術(shù)是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電力的技術(shù)，其核心是可釋放電子的半導(dǎo)體物質(zhì)。最常用的半導(dǎo)體材料是硅，地殼中硅儲(chǔ)量豐富。太陽(yáng)能光伏電池有兩層半導(dǎo)體，一層為正極，一層為負(fù)極，陽(yáng)光照射在半導(dǎo)體上時(shí)，兩極交界處便產(chǎn)生電流。太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中最重要的是電池，是收集陽(yáng)光的基本單位。大量的電池合成在 起構(gòu)成光伏組件，有時(shí)還用逆變器對(duì)電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以適合不同電器的使用要求或與電網(wǎng)相匹配。太陽(yáng)能光伏電池主要?jiǎng)澐譃椋壕w硅電池（包括單晶硅、多晶硅、帶狀硅）、非晶硅電池、非硅光伏電池。此外，薄膜電池可大大節(jié)約原材料使用，成為太陽(yáng)能電池的發(fā)展方向，但是其技術(shù)要求非常高，而非晶硅薄膜電池作為目前技術(shù)最成熟的薄膜電池…，成為目前薄膜電池中最富增長(zhǎng)潛力的品種。
2 光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與分析
近些年，太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)形成了爆炸性增長(zhǎng)，全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)量增加，而中國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)量更是猛增，成為全球名列前茅的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)國(guó)。在國(guó)際市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)政策的推動(dòng)下，中國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)了發(fā)展高峰期，太陽(yáng)能電池和組件產(chǎn)量位居世界前列。
3 產(chǎn)能與市場(chǎng)分析
在世界光伏市場(chǎng)的拉動(dòng)下，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)量己位居世界前列。
3.1光伏發(fā)電之所以能在有些國(guó)家迅速進(jìn)入千家萬(wàn)戶，主要得益于這些國(guó)家政府行之有效的引導(dǎo)與激勵(lì)措施。我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目有一定的鼓勵(lì)措施，在對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目，上網(wǎng)電價(jià)方面都有優(yōu)惠政策和鼓勵(lì)措施。
3.2在全球能源緊張的狀況下，新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是大勢(shì)所趨，目前出現(xiàn)的產(chǎn)能過(guò)剩現(xiàn)象豐要受限于各國(guó)對(duì)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品的推廠力度。
4 光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景分析
光伏首先是一個(gè)能源行業(yè)，而能源是無(wú)限量的行業(yè)，在全球能源緊張的狀況下，新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢(shì)不可擋。新材料和新技術(shù)的進(jìn)步是未來(lái)光伏產(chǎn)業(yè)最主要的發(fā)展動(dòng)力。技術(shù)的進(jìn)步將促使上游產(chǎn)品供給的穩(wěn)定和價(jià)格的下調(diào)，使大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用具備必要的條件；光能轉(zhuǎn)換率的不斷提高則意味著新型太陽(yáng)能電池相對(duì)于傳統(tǒng)能源將具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。隨著多晶硅供應(yīng)瓶頸的解決及化合物薄膜電池技術(shù)的不斷發(fā)展，光伏發(fā)電成本不斷降低是必然的趨勢(shì)。
5 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)
5.1光伏并網(wǎng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
典型的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：光伏陣列、DC-DC變換器、逆變器和集成的繼電保護(hù)裝置。變換器將光伏電池所發(fā)電能逆變成正弦電流并入電網(wǎng)中。通過(guò)DC—DC升壓斬波變換器，可以在變換器和逆變器之間建立直流環(huán)，升壓斬波器根據(jù)電網(wǎng)電壓的大小來(lái)提升光伏陣列的電壓以達(dá)到一個(gè)合適的水平，同時(shí)DC—DC變換器也作為最大功率點(diǎn)跟蹤器。控制器控制光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤、控制逆變器并網(wǎng)電流的波形和功率，使向電網(wǎng)轉(zhuǎn)送的功率與光伏陣列所發(fā)的最大功率電能相互平衡。
5.2光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)
光伏并網(wǎng)發(fā)電的優(yōu)勢(shì)有：能源效益。特別是夏季，光伏電能在用電高峰時(shí)段創(chuàng)造的價(jià)值可達(dá)平時(shí)的3～4倍。
光伏并網(wǎng)發(fā)電的不足有：光伏發(fā)電成本高。如果沒(méi)有相關(guān)政策支持，光伏發(fā)電難以推廣普及。光伏發(fā)電受地理位置、日照強(qiáng)度、光伏電池特性等因素的制約。
6 光伏并網(wǎng)策略
傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)往往是為了滿足“單點(diǎn)供電，多點(diǎn)用電”的運(yùn)行模式。光伏發(fā)電等分布式發(fā)電系統(tǒng)的加入，使得電網(wǎng)中的供電源變得多而分散。對(duì)電網(wǎng)而言，分布式發(fā)電功率越大，其對(duì)電網(wǎng)的影響也逐漸增大。對(duì)于光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)要求，國(guó)際上已經(jīng)有了很多的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)主要分散在一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)里，也正在制訂一些專(zhuān)用的標(biāo)準(zhǔn)。
6.1 網(wǎng)點(diǎn)選擇
根據(jù)光伏并網(wǎng)的容量不同，選擇相應(yīng)的入網(wǎng)點(diǎn)：
容量幾兆至幾十上百兆的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)一般都是大型光伏電站，和普通發(fā)電站不同，光伏電站占地面積大，且需要有充足的日照時(shí)間，因此，一般選擇在光照充足、土地面積充足的郊區(qū)。
6.2光伏并網(wǎng)效率
光伏并網(wǎng)的效率主要與兩個(gè)方面有關(guān)：一是光電轉(zhuǎn)換效率，二是將電能按電網(wǎng)電能質(zhì)量要求傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的效率。光伏器件的輸出功率是其所受日照強(qiáng)度、器件內(nèi)部結(jié)溫的非線性函數(shù)。
6.3并網(wǎng)控制方案
電網(wǎng)必須將光伏發(fā)電站當(dāng)作真正的“發(fā)電站”來(lái)對(duì)待，這就對(duì)光伏電站提出了更高的要求，不單是被動(dòng)地滿足電能質(zhì)量要求，而是主動(dòng)地對(duì)電站進(jìn)行調(diào)度和管理。
一般來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)對(duì)光伏發(fā)電輸入容量的控制模式有：
（1）正常運(yùn)行。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)傳輸盡可能多的電能，此時(shí)光伏電池工作效率最高，發(fā)出的電能不通過(guò)蓄電池，直接經(jīng)過(guò)逆變器輸送給電網(wǎng)。
（2）受限運(yùn)行。光伏發(fā)電站按照電網(wǎng)設(shè)置的預(yù)期輸入功率運(yùn)行，從而達(dá)到削峰、主動(dòng)負(fù)荷控制等目的。由于此時(shí)系統(tǒng)操作員可能會(huì)持續(xù)更改分配入網(wǎng)電量，光伏發(fā)電系統(tǒng)中電力波動(dòng)不可避免。
（3）均衡運(yùn)行。該模式用于緩解光伏電源的電力波動(dòng)，即減輕與電網(wǎng)在公共耦合點(diǎn)的電壓和諧波不平衡，使其向電網(wǎng)傳輸更多高質(zhì)量電能。
7 結(jié)語(yǔ)
我國(guó)是太陽(yáng)能資源相當(dāng)豐富的國(guó)家，在大力發(fā)展智能電網(wǎng)的背景下，光伏并網(wǎng)發(fā)電得到了前所未有的關(guān)注。而且隨著光伏器件價(jià)格的不斷下降和國(guó)家對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的政策扶持，光伏發(fā)電必將會(huì)成為能源結(jié)構(gòu)中的重要組成因素。我們還要對(duì)電量預(yù)測(cè)技術(shù)。保證光伏電站和水電、火電等電站的配合發(fā)電，最大程度地減小由于光伏電站發(fā)電量波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的影響。
參考文獻(xiàn)：
[1] 薛俊明，麥耀華，趙穎，等.薄膜非晶硅/微晶硅疊層太陽(yáng)電池的研究[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2005，26（2）：166—169.
篇10
關(guān)鍵詞： ZnS薄膜；In摻雜；真空熱蒸發(fā)；光電性能；退火
中圖分類(lèi)號(hào)：TN304.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
Influence of Annealing Temperature on Photoelectric Properties of ZnS：In Thin Film by Thermally Evaporation Method
CHEN Jin-huo， LI Wen-jian， CHENG Shu-ying
（College of Physics and Information Engineering， Fuzhou University， Fuzhou Fujian 350108， China）
Abstract： By thermally vacuum-evaporation technology， the thin film of ZnS layer and In layer were fabricated on ITO glass， which further was annealed under different condition to form ZnS：In thin film. In this work， 2% concentration of In atoms was adopted to obtain carrier concentration as high as possible. Furthermore， the influence of annealing temperature on Photoelectric Properties of ZnS：In Thin Film was studied.
Keywords： thin film of ZnS； In doping； thermally vacuum-evaporation； photoelectric properties； annealing
引 言
II-VI族化合物ZnS具有優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，由于它同時(shí)具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，含量豐富，無(wú)毒環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展前景被非常看好，目前ZnS在光學(xué)鍍膜、光電導(dǎo)體及光伏器件等諸多領(lǐng)域均獲得重要應(yīng)用[1，2]。在光伏電池方面，基于ZnS作為窗口層的太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率較高，接近于有毒CdS材料的太陽(yáng)能電池[3]，因而ZnS被認(rèn)為是無(wú)毒環(huán)保型太陽(yáng)能電池窗口層材料的最佳選擇。為進(jìn)一步發(fā)揮ZnS在該方面的應(yīng)用潛力，通過(guò)合適的制備工藝獲取高質(zhì)量ZnS薄膜，并以合適的摻雜工藝及后處理措施獲取較高載流子濃度、較高遷移率和較高的光學(xué)透過(guò)率能力是ZnS在光伏領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。但另一方面，目前關(guān)于ZnS的摻雜研究大多集中于發(fā)光型ZnS材料方面，而對(duì)作為半導(dǎo)體材料的ZnS摻雜研究則較少，更甚的是，僅有的一些關(guān)于半導(dǎo)體材料型ZnS摻雜研究又較多集中于Al摻雜方面[4-6]。本文考慮到In離子和Zn離子在物理和化學(xué)性質(zhì)上具有較高的相似性，并綜合考慮真空熱蒸發(fā)法在工藝和成膜質(zhì)量上的優(yōu)勢(shì)，擬用真空熱蒸發(fā)工藝制備ZnS：In薄膜，并研究了退火工藝對(duì)ZnS：In薄膜光電性質(zhì)的影響。該方法尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道，具有一定的研究意義。
1 ZnS：In薄膜的制備
本文采用ITO基片作為襯底制備ZnS薄膜。制備前對(duì)ITO進(jìn)行常規(guī)物理清洗后，分別在甲醛溶液和丙酮溶液中各超聲清洗10分鐘，之后烘干基片，將之送入真空腔體開(kāi)始采用真空熱蒸發(fā)工藝制備ZnS薄膜（采用ZnS塊體材料作為蒸發(fā)源）。制備過(guò)程中的控制主要工藝條件如下：腔體真空度為3×10-5Torr，基片溫度為200℃，沉積速率為2.5A/秒。待ZnS薄膜厚度達(dá)120nm后，關(guān)閉ZnS蒸發(fā)源，進(jìn)而以ZnS膜層為襯底并以1A/秒的速率在其上方沉積In原子金屬層，當(dāng)In層厚度達(dá)到所需厚度后（由需要添加的摻雜量確定），接著以同樣的工藝在上方繼續(xù)沉積120nm厚的ZnS薄膜。之后關(guān)閉蒸發(fā)源并使其自然冷卻到室溫，并送入硫化爐在Ar2氣氛中進(jìn)行退火處理。在退火工藝結(jié)束后，使樣品自然冷卻到室溫，取出樣品，分別測(cè)量基片的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)中采用X射線衍射儀對(duì)ZnS樣品物相結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試分析；采用kethely 4200半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量樣品電阻；采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)量樣品的紫外、可見(jiàn)光和近紅外區(qū)的透光率。
為達(dá)分析目的，本文分別制備本征ZnS薄膜和ZnS：In薄膜，并對(duì)比分析光電性能的變化情況。
2 結(jié)果與討論
本文在前期工作基礎(chǔ)上，分別研究了1%、2%、4%、6%、8%、10%濃度的In摻雜對(duì)ZnS導(dǎo)電能力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2%濃度In離子的ZnS具有最佳導(dǎo)電能力。為此，本文根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)原理，用摻雜為2%的In原子來(lái)制備ZnS薄膜，在此基礎(chǔ)上研究了不同退火工藝對(duì)ZnS薄膜的光電性能的影響。
首先，本文采用XRD手段研究了ZnS：In薄膜的物相結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖1所示。
圖1表明，在450℃退火溫度下，未摻雜ZnS薄膜和2%濃度In摻雜ZnS薄膜的兩個(gè)樣品均顯現(xiàn)（111）方向優(yōu)先生長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)中未見(jiàn)其它方向的衍射峰，可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)樣品中沒(méi)有其它物相存在。摻雜前后，ZnS薄膜的衍射峰的峰高和半峰寬均未見(jiàn)明顯改變，說(shuō)明2%濃度的In原子摻雜并未明顯改變ZnS薄膜的物相結(jié)構(gòu)。除此之外，本文還研究了其它退火溫度（300℃、350℃、400℃、450℃、500℃）下ZnS薄膜和ZnS：In薄膜的XRD圖像，它們均獲得了同樣的結(jié)果（因篇幅限制，圖譜不予顯示）。
在確認(rèn)薄膜成分的（ZnS薄膜）的前提下，本文研究了不同退火溫度對(duì)ZnS光電性能的影響。
圖2所示為不同退火溫度下ZnS：In薄膜的吸收光譜。由圖2可知，不同退火溫度對(duì)ZnS：In薄膜的吸收曲線略有影響，尤其在退火溫度達(dá)450℃時(shí)，ZnS：In薄膜的吸收曲線已有相對(duì)明顯的變化。另外，隨著退火溫度的增加，圖2還表明ZnS：In材料的禁帶寬度也跟著發(fā)生改變，分別從300℃時(shí)的3.56eV降低到450℃時(shí)的3.49eV。不同的禁帶寬度通常被認(rèn)為與晶粒尺寸效應(yīng)和Burstein-Moss效應(yīng)有關(guān)[7-9]，此處不予贅述。
為進(jìn)一步研究ZnS的光電性能，本文采用肖特基方法測(cè)量了ZnS薄膜的載流子濃度n，并用吉時(shí)利4200半導(dǎo)體參數(shù)儀測(cè)量了“相同尺寸”下ZnS薄膜的電阻R。根據(jù)R和n的關(guān)系，可進(jìn)一步分析出載流子遷移率隨退火溫度的變化情況。
表1表明，未摻雜時(shí)ZnS顯n型，這主要是來(lái)源于ZnS薄膜中的S空位缺陷的緣故，S原子的逸出使Zn原子能提供出額外的自由電子。表1還表明，隨退火溫度增加，載流子濃度跟著增加，說(shuō)明S空位濃度隨退火溫度增加存在增大的趨勢(shì)。此外值得注意的是，在較低退火溫度（如350℃）下，實(shí)驗(yàn)表明，增加退火溫度不但能提升載流子濃度，而且能使載流子遷移率也獲得增加。然而當(dāng)退火溫度超過(guò)400℃時(shí)，雖然本征ZnS載流子濃度能繼續(xù)獲得提升，但載流子遷移率卻出現(xiàn)了降低的情況。這說(shuō)明雖然一定的退火溫度可有效提升載流子濃度及載流子遷移率（這與晶粒變化情況，如晶界上的缺陷減少存在一定的關(guān)系），但較高的退火溫度（如超過(guò)400℃以上）下，盡管ZnS薄膜中的載流子濃度仍可有一定程度的上升，不過(guò)此時(shí)膜層質(zhì)量不但沒(méi)有提升，反而一定程度有所劣化。由上述研究可知，對(duì)ZnS：In的研究中應(yīng)在500℃左右對(duì)退火溫度作折中選擇。
表2給出了2%摻雜下，ZnS：In薄膜載流子濃度與退火溫度的關(guān)系。測(cè)試結(jié)果表明，與摻雜前情況相比，摻雜后的ZnS薄膜載流子濃度普遍增加了約2個(gè)數(shù)量級(jí)左右（如圖3所示）。對(duì)比表1結(jié)果可知，如此大幅度的載流子濃度提升只可能來(lái)自于源于摻雜原子In離子的貢獻(xiàn)（即+3價(jià)的In3+替代了+2價(jià)的Zn2+），而非來(lái)自于S空位影響關(guān)顧。與本征ZnS薄膜類(lèi)似，ZnS：In薄膜中的載流子濃度也隨退火溫度增加而增大，這是由于在較高退火溫度下，In原子可充分?jǐn)U散進(jìn)薄膜，同時(shí)以更高濃度的In3+替代了Zn2+位置而導(dǎo)致的。但與本征ZnS薄膜不同的是，在所研究的退火溫度范圍內(nèi)，ZnS：In薄膜載流子遷移率隨退火溫度增加并非顯現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，而是一直作顯著上升（尤其在400℃以上，這種上升情況不但不停止或降低，反而變得更加顯著），可見(jiàn)，這是ZnS：In薄膜與本征ZnS薄膜存在的明顯不同。這種變化情況并非來(lái)源于摻In導(dǎo)致薄膜質(zhì)量劣化，進(jìn)而導(dǎo)致電子遷移率降低，相反，根據(jù)表1、表2所測(cè)電阻變化分析來(lái)看，摻雜前后電阻降低的量級(jí)更甚于載流子濃度量級(jí)的變化情況，這表明摻In后，薄膜中載流子遷移率不但沒(méi)有降低，反而有所增加。
為進(jìn)一步對(duì)上述情況進(jìn)行分析，本文測(cè)量了摻雜前后的ZnS薄膜的SEM圖像，如圖4所示。由圖4可見(jiàn)，In原子摻雜前，ZnS薄膜的表面質(zhì)量高于摻雜后的ZnS：In薄膜（更平整），但ZnS：In的晶粒尺寸卻更大。更大的晶粒尺寸有助于降低ZnS：In薄膜的內(nèi)部缺陷密度，進(jìn)而獲得更高的載流子遷移率，然而粗糙的邊界導(dǎo)致晶界缺陷增加，降低了載流子遷移率。可見(jiàn)，兩種位置的缺陷存在著一定的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。為此，研究中通過(guò)退火工藝可一定程度上改善薄膜的表面形貌，進(jìn)而部分消除晶界間的缺陷密度，使得載流子遷移率有所提升（如表2所示）。表2中500℃下退火結(jié)果表明，繼續(xù)通過(guò)增加退火溫度可望繼續(xù)改善ZnS：In薄膜的表面形貌，這對(duì)繼續(xù)改善載流子遷移率至關(guān)重要。綜上，In摻雜與其它摻雜原子不同，它能較大程度地提升n型載流子濃度，并在一定程度上提升載流子遷移率，然而，薄膜的表面形貌同時(shí)卻發(fā)生一定程度劣化。可見(jiàn)，在流子濃度可被滿足（摻In較Al雜質(zhì)更有效提升載流子濃度）的情況下，如何提升In摻雜對(duì)膜層質(zhì)量的影響是ZnS：In薄膜研究中一個(gè)更應(yīng)值得關(guān)注的課題。
根據(jù)上述研究結(jié)果，鑒于500℃下退火ZnS：In具有更高的載流子濃度和載流子遷移率，本文進(jìn)一步測(cè)試該條件下ZnS薄膜的光學(xué)性能的變化情況。
退火前，ZnS：In薄膜通過(guò)肉眼可見(jiàn)淡灰色，這是因?yàn)镮n原子尚未完全擴(kuò)散到ZnS薄膜的緣故。退火后，待In離子擴(kuò)散進(jìn)ZnS薄膜，樣品透光性獲得顯著增強(qiáng)。圖5表明，退火后摻In型ZnS薄膜的透光性已類(lèi)似或接近于未摻雜ZnS薄膜的情況，這說(shuō)明摻In對(duì)ZnS薄膜的光學(xué)性能影響非常有限，摻雜前后的樣品均有較高的透光性，在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)的平均透過(guò)率達(dá)85%以上，說(shuō)明薄膜內(nèi)部的缺陷和雜質(zhì)對(duì)可見(jiàn)光吸收很小。當(dāng)波長(zhǎng)在350nm以下區(qū)域，光透過(guò)率急劇下降，這是由于隨著光子能量的增加，超過(guò)ZnS禁帶寬度后，束縛層電子被光子激發(fā)，因而出現(xiàn)一定程度的吸收，這在圖2中可得到同樣說(shuō)明。同樣地，在接近區(qū)域的吸收邊證明，摻In并沒(méi)有改變ZnS薄膜的基本能帶結(jié)構(gòu)。
3 結(jié) 論
采用真空熱蒸發(fā)法制備工藝及正交實(shí)驗(yàn)方法，研究了2%濃度In摻雜下，不同退火溫度對(duì)ZnS：In薄膜光電性能的影響。研究表明，In離子的引入并未產(chǎn)生新的物質(zhì)，也未改變ZnS的物相，通過(guò)In摻雜能大幅度降低ZnS的電阻，這同時(shí)歸功于ZnS薄膜中的載流子濃度和遷移率均被一定程度提高的緣故。退火工藝對(duì)ZnS：In的光電性能有重要影響，500℃退火溫度以下，對(duì)2%濃度摻雜的ZnS：In薄膜，退火溫度越高，載流子濃度和載流子遷移率均越高，同時(shí)研究結(jié)果表明，In摻雜一定程度上劣化了ZnS薄膜的表面質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)表明真空熱蒸發(fā)法摻In工藝能較大程度提升載流子濃度，在此前提下，如何降低In摻雜對(duì)膜層質(zhì)量的影響，與提升載流子濃度具有同等重要的作用。此外，In離子摻雜并未降低ZnS的光學(xué)性能。
參考文獻(xiàn)
[1] K. Nagamani， P. Prathap， Y. Properties of Al-doped ZnS Films Grown by Chemical Bath Deposition[J]. 2012， 25， 137-142.
[2] Zhinong Yu， Jian Leng， Wei Xue. Highly flexible transparent and conductive ZnS/Ag/ZnS multilayer films prepared by ion beam assisted deposition[J]. Applied Surface Science， 2012， V258， N7： 2270-2274.
[3] R. N. Bhattacharya， K. Ramanathan. Cu（In， Ga）Se2 thin film solar cells with buffer layer alternative to CdS[J]. Solar Energy， 2004， 77（6）： 679-683.
[4] P. Prathap， N. Revathi， Y. P. V. Subbaiah. Preparation and characterization of transparent conducting ZnS：Al films[J]. Solid State Sciences， 2009， 11（1）： 224-232.
[5] J. Mater， Peng Jiang， Jiansheng Jie， et al. Aluminium-doped n-type ZnS nanowires as high-performance UV and humidity sensors[J]. Journal of Materials Chemistry， 2012， 22： 6856-6861.
[6] K. Nagamani， N. Revathi， P. Prathap， Y. Al-doped ZnS layers synthesized by solution growth method[J]. Current Applied Physics， 2012， 12（2）： 380-3844.
[7] Burstein E. Anomalous optical absorption limit in InSb[J]. Phys.Rev.，1954， 93（3）： 632-633.
[8] MOSS T S. The interpretation of the properties of indium antimonide[J]. Proc Phys Soc B， 1954， 67： 775-782.