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篇1

1.PID 原理簡介[ 2]

2.PID 參數(shù)的整定

3.PID 參數(shù)及算法的改進

3. 1 PID 參數(shù)的改進

3. 2 PID 算法的改進

4.實驗結(jié)果

5.結(jié)束語

參考文獻

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2 　陳汝全、林水生、夏利. 實用微機與單片機控制技術. 成都:電子科技大學出版社，1998. 11 :13～34

篇2

關鍵詞：團體心理輔導；和諧班級；作用機理

作者簡介：湯幫耀（1969-），男，湖南澧縣人，湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，副教授。（湖南 長沙 410128）易鵬（1989-），男，湖南澧縣人，廣西大學教育學院碩士研究生。（廣西 南寧 530004）

基金項目：本文系2012年湖南農(nóng)業(yè)大學思想政治研究專項課題（課題編號：10SZ08）的研究成果。

中圖分類號：G645     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2014）14-0231-02

建設和諧班級是高校加強學生教育管理，促進學生健康成長的重要途徑，采取有效方法建設和諧班級是高校教育工作者的共同理想。筆者試圖從理論上分析團體心理輔導與和諧班級建設中的聯(lián)系，找出以團體心理輔導方法促進和諧班級建設的作用機理進行，以期為高校建設和諧班級提供新的方法參考。

一、和諧班級建設的理論基礎及其概念

和諧作為一種文化，可溯及遠古，我國儒家學說所倡導的“和為貴”、“和而不同”、“天人合一”以及道家始祖老子宣揚的“天之道，損有余而補不足。人之道，損不足以奉有余。孰能以有余以奉天下，唯有道者”等理念，無一不顯示出古人對和諧的追求與向往。而現(xiàn)今人自身發(fā)展的不和諧、人際之間的不和諧以及人與自然環(huán)境的不和諧等現(xiàn)象卻屢見不鮮，將這些不和諧現(xiàn)象引申至高校班級建設，“生生不和諧、師生不和諧、班級建設與家庭教育不和諧、和諧班級建設與學校評價體系不和諧”[1]最為人所熟悉，原因是大學生班級建設與其他教育階段的班級建設存在差異性特點，其主要表現(xiàn)為：第一，多元性。班級成員本身所具的文化差異、民族差異、地域差異等決定著班級多元性文化的形成。第二，獨立性。大學生個體所處的期望擺脫束縛、走出依賴、向往獨立的成人化階段心理斷乳期的特征，激發(fā)了班級群體性追逐獨立及差異化發(fā)展方式的思想。第三，社會性。大學生是特殊的社會個體，既是學生，又是國家公民，都有自己的父母、家庭與社會關系網(wǎng)絡。大學班級承載著班級成員由學生過渡到社會人的重要任務，處理著班級、學院、學校與社會的種種利害關系。[2]由此可見，倡導和諧班級建設對于整合大學班級多元文化理念、及時診斷并處置大學生個體心理特征發(fā)展中不和諧因素中將大有作為。

和諧班級建設理論多見于“人本主義教育理論”、“主體教育理論”和“和諧教育思想”。[3]人本主義教育理論是在人本主義學習觀基礎上形成并發(fā)展起來的，該理論植根于自然人性論，且強調(diào)人是自然實體而非社會實體，即在處理與人相關的事件上，一切要從尊重人的本性的角度來考慮，落實到班級建設中則體現(xiàn)在強調(diào)學生是班級的主人上，班級管理活動要尊重學生的個性發(fā)展，這是人本主義教育理論與和諧班級建設觀相呼應的重要體現(xiàn)。關于主體教育理論，我國學者丁建志在其著作《主體教育》中談到，主體教育就是遵循教育哲學和兒童身心發(fā)展的規(guī)律，強調(diào)學生作為教育主體參與教育過程，與教師等各種因素和諧結(jié)合，以高效地促進學生德、智、體、美、勞等素質(zhì)和諧發(fā)展，使他們成為具有鮮明主體精神和主體人格的主體創(chuàng)業(yè)人才的教育。[4]故而在班級建設中，承認學生是班級的主體，并依托學生開展自我管理、自我教育和自我服務的途徑是與主體教育理論相容的和諧班級建設思想的主要思路。與此同時，儒家學說中“和為貴”以及“仁者愛人”等思想可謂是和諧班級建設中處理師生關系、生生關系的一副良藥，“天人合一”強調(diào)人與自然和諧相處，也是班級建設具體實踐中處理班級與其他社會環(huán)境，如校園環(huán)境等和諧相處的良方。

綜上所述，和諧教育與和諧班級建設的根本著眼點都是人。認為，人是一切社會關系的總和，而班級是一個由學生人群構成的集體，因此，高校班級和諧就是以大學生為中心的各種關系和諧的總和，其中包括大學生個體自身心理、生理發(fā)展和諧，人際關系和諧以及學生與其他環(huán)境的和諧等，而和諧班級建設則是班級責任人運用有效的管理方法或協(xié)調(diào)手段，促使上述和諧關系實現(xiàn)的具體執(zhí)行過程。

二、和諧班級建設與團體心理輔導的理論聯(lián)系

心理輔導起源于歐美，作為心理輔導主要形式之一的團體心理輔導也是從歐美發(fā)展起來的，至今已有百年歷史。[5]團體心理輔導又稱團體咨詢、小組輔導、集體咨詢，是指在團體情境下進行的一種心理咨詢的形式，通過團體內(nèi)人際交互作用，促使個體在交往中通過觀察學習、體驗、認識自我、探討自我、接納自我，調(diào)整改善與他人的關系，學習新的態(tài)度與行為方式，以發(fā)展良好的適應的助人過程。[6]從宏觀上看，學者們把團體心理輔導理論劃歸于以人為中心的團體心理輔導理論；從微觀上理解，團體心理輔導的理論基礎主要由群體動力學理論、社會學習理論、人際相互作用分析理論、人際溝通理論、個人中心治療理論構成，更有學者在上述微觀總結(jié)基礎上繼續(xù)豐富和完善其理論體系，比如廖飛在其碩士論文《團體心理輔導對男性戒毒者的應用研究》中認為，該理論基礎在除了群體動力、社會學習、人際相互作用、人際溝通、以人為中心的理論之外，還應包括理性情緒理論。對于本研究而言，要探討團體心理輔導與和諧班級建設的理論聯(lián)系，結(jié)合前述中關于和諧班級建設的理論基礎，筆者認為以人為中心的治療理論、人際相互作用分析理論、群體動力理論是團體心理輔導的主要理論基礎。團體心理輔導與和諧班級建設的理論聯(lián)系主要表現(xiàn)為：

1.以人為本是二者共同倚靠的理論基點

無論將團體心理輔導與和諧班級建設分列，還是將二者串聯(lián)，人始終是兩者的主線，離開人的存在，團體心理輔導將失去實施對象，和諧班級的建設也會失去根本，因此，尊重人的本性以及承認人的主體性是二者得以繼續(xù)進行的前提，而以人為中心的治療理論及人際相互作用分析理論則是以團體心理輔導促進和諧班級建設的理論基礎。美國人本主義心理學家羅杰斯是以人為中心治療理論創(chuàng)立的鼻祖，他對人具有自我實現(xiàn)的內(nèi)在動力表示贊同，認為在尊重和信任的環(huán)境中，人會出現(xiàn)向積極心態(tài)靠攏的自發(fā)性傾向，因為人是理性的，人能感知到自身心理方面的不良狀態(tài)，并努力通過改變自己的現(xiàn)狀來尋求心理健康，而人之所以會出現(xiàn)心理問題，關鍵在于對關愛、信任、歸屬感的缺失。所以，在團體心理輔導中，輔導者采取積極接納、尊重與關懷的態(tài)度，并為整個團體營造出一種充滿真誠、信任、尊重的氛圍非常重要。再對照人本主義教育理論，首先該理論亦強調(diào)“以人為中心”；其次，在內(nèi)容實質(zhì)上，人本主義教育理論所強調(diào)的自然的人性以及對人的個性發(fā)展的尊重與團體心理輔導的理論基礎――以人為中心的治療理論相互呼應。對于自然人性的強調(diào)基于性善論、潛在論和價值論，在和諧班級建設過程中體現(xiàn)為對班級成員主體性的尊重及對其成員獨立解決問題的能力的信任。此外，該理論所強調(diào)的對人的個性發(fā)展的尊重，也就正好說明了在和諧班級建構中，在集體內(nèi)部，積極為學生建構一種關愛、和諧和尊重氛圍尤為重要。

人際相互作用分析理論由美國精神分析學家柏恩創(chuàng)立于1959年，作為一種心理治療理論與方法，目的在于協(xié)助人們了解他們與別人互助的本質(zhì)，教育當事人改變生活態(tài)度，通過人際交往獲得更為深刻的領悟力，建立自尊、成熟的人際關系。在團體輔導中，團體成員通過互動可以觀察到他人的變化，并逐漸了解自己的人格特征，在互動中增強對自己與他人的覺察力，并學會如何與他人交往和溝通。[7]對比分析強調(diào)學生是班級主體的主體教育理論，其主要內(nèi)涵就是和諧班級的建設必須依托于主體的自我管理、自我教育和自我服務。因而可以得出兩點結(jié)論：一是它們具有共通性的一面，即在自我教育意義的認識上形成聚焦點，無論教育當事人改變生活態(tài)度或是了解自己的人格特征，都是人對于自身情況認知發(fā)生改變的心理活動，應該納入自我教育的范疇。二是人際相互作用分析理論是主體教育理論的基礎和方法指導。主體教育理論中所表述的發(fā)揮人的主體性，強調(diào)自我管理、自我教育和自我服務，從某種意義上看不過是一種沒有實際行動方向的概念，而人際相互作用分析理論所倡導的通過人際間的相互交流與幫助而實現(xiàn)自我教育、自我管理與自我服務正好解決這一難題。

2.群體和諧是二者共同追逐的價值目標

追求人的和諧是團體心理輔導與和諧班級建設最原始的動機。關于人的和諧，在包括人自身發(fā)展和諧的同時，還應包括人與外界和諧，比如人與人的和諧或者人與環(huán)境的和諧。但人們對和諧的追求若止步于追求自身和諧的層面，這種和諧注定是不完全的和諧，還可能會成為影響團體和諧的因素。也正如和諧班級的概念所述，和諧班級是一切以大學生為中心的和諧關系的總和，而團體心理輔導則是幫助達成這些和諧關系的工具，由此可見，在理論淵源上對群體和諧的追求是二者理論價值的終極回歸。

團體動力學理論也可對此進行闡釋：團體動力學理論認為，團體動力是指某社會團體之所以形成的原因，及維系團體功能的一種力量或方式。團體動力是一種團體內(nèi)互動的過程。[8]該理論是由德國心理學家勒溫提出，他認為團體是一個心理場，這個心理場是由人的行為和心理組成，個體或團體所表現(xiàn)出的行為是人和環(huán)境的函數(shù)。由于場具有多變性，且這種多變性所產(chǎn)生的動力結(jié)構會使場演變成動力場，因此，當場發(fā)生變化時，人的行為和心理也會發(fā)生變化。這種思路對于研究團體的形成與發(fā)展、團體和個體的關系、團體之間的沖突、團體的行為、團體的內(nèi)在動力以及團體的整體凝聚力等與群體和諧相關的問題有著重要指導作用。同時，和諧教育思想作為和諧班級建設的理論基礎之一，在回歸群體和諧方面也與團體動力學理論有著異曲同工的效應，只要將“齊之以禮，和為貴”的和諧教育思想引申到和諧班級建設，就可通過尋求生生之間、師生之間的和諧而實現(xiàn)班級集體和諧，同時亦可通過尋求班級與班級之間的和諧而達到更高一級團體和諧的目標。

三、團體心理輔導在和諧班級建設中的作用

1.強調(diào)以人為中心，促進學生個體的身心和諧

人的和諧說到底即為人的心態(tài)和諧，而關鍵又在于個體是否能讓自身的心態(tài)保持開放。團體心理輔導強調(diào)以人為中心，就是要求輔導者在輔導的過程中要時刻秉持對人性的尊重和對個體能力的信任，并在此基礎上極力為群體創(chuàng)造出一個相互信任、相互關愛、相互尊重的環(huán)境和空間，誘使受輔導者保持開放的心態(tài)。開放的心態(tài)便于個體在精神上、心理上、道德上保持動態(tài)平衡，從而適應外部的動態(tài)環(huán)境。于個體來說，心態(tài)開放無外乎三點，敢于還原自我；勇于面對現(xiàn)實；善于走向升華。[9]還原自我，即讓人敢于承認“原來的我”最美好，團體心理輔導所營造的堅持對人的信任以及承認個體自身能力的氛圍，是對過度否定自我傾向的一種有效的遏制，還能自動驅(qū)離由此可能在個體內(nèi)心世界產(chǎn)生的人格分裂、心理不安等不良情緒。勇于面對現(xiàn)實是個體保持積極人生觀、憧憬美好未來的心理條件和前提，團體心理輔導在活動設計上，強調(diào)要為集體營造出一種相互關愛、相互信任以及相互尊重的氛圍，讓一切有助于個體心理健康的理念深入人心，讓受輔導者在這種活動氛圍中主動審視自己，了解自身內(nèi)部或外部的現(xiàn)實情況，勇敢地面對現(xiàn)實。走向升華的意義在于讓個體保持積極健康的心理狀態(tài)，改變曾有過的自閉、自虐、自殺的心態(tài)，轉(zhuǎn)向積極的生活。無論是團體心理輔導所強調(diào)的營造積極、健康的氛圍，還是堅持對人的信任與尊重，都會對此產(chǎn)生積極的暗示作用，從而影響他們的思維方式和行為方式。

2.強調(diào)人際互動，促成班級成員的人際和諧

班級是學校的基本單位，也是學校行政管理的最基層組織，通常由一位或幾位學科教師與一群學生共同組成，整個學校教育功能的發(fā)揮主要是在班級活動中實現(xiàn)的。由此可見，班級成員的人際和諧主要表現(xiàn)在“生生和諧”與“師生和諧”上。學生與學生的和諧是班級人際和諧的最廣泛的和諧形態(tài)。生生之間是否能保持和諧，不僅關乎于學生自身的心理發(fā)展，且更關乎于整個班級向心力的培養(yǎng)。對學生自身的心理發(fā)展而言，學生之間人際關系不和諧的班級，班級成員之間易于形成相互嫉妒、相互猜忌的狀態(tài)，長此以往，這種異質(zhì)心理環(huán)境必然在學生的心理發(fā)展過程中釀造不良情緒，累積起來，便會形成自私、狹隘、孤僻等心理特質(zhì)。教師和學生之間的關系和諧是班級人際和諧中又一組重要人際和諧形態(tài)，從教育的本質(zhì)上來看，教育是教師通過傳授知識給學生的過程，并在教師和學生之間形成心靈的啟迪與感化，這種啟迪和感化是雙向的，因此，在師生關系不和諧的情況下，教師不會給學生以尊重和信任，使學生得不到人格尊重，長期下去，必將形成自卑、怯弱、抑郁等心態(tài)。團體心理輔導強調(diào)人際互動，以教育當事人改變生活態(tài)度，對人際交往獲得深刻的領悟力，建立自尊、成熟的人際關系為出發(fā)點，正好適合處理上述可能出現(xiàn)的生生關系不和諧、師生關系不和諧的問題。同時，在團體心理輔導活動中，學生能通過活動的參與，深層次了解自身人格特點，洞悉他人的變化，在學生與學生、學生與老師的互動中增強個體自身的察覺能力，悟出與他人溝通與交往的真諦，自主實現(xiàn)生生關系和諧與師生關系和諧。

3.強調(diào)群體動力，保障個體與外部環(huán)境的和諧

團體心理輔導以群體動力學理論作為活動設計的理論性基礎，將團體這一心理場所體現(xiàn)的行為看作人和環(huán)境的函數(shù)，由于環(huán)境的復雜性和多樣性，個體的心理和行為也會隨著環(huán)境的變化而發(fā)生相應的改變。大學生群體所接觸的環(huán)境主要包括學校環(huán)境、家庭環(huán)境以及社會環(huán)境，隨著自身在學校環(huán)境、家庭環(huán)境以及社會環(huán)境的移位，學生的心理和行為將會有不同的表現(xiàn)，其中就有好有壞，有和諧的亦有不和諧的，團體心理輔導能幫助學生解決如何與自身所處的學校環(huán)境、家庭環(huán)境以及社會環(huán)境和諧共處的問題，促成良好關系的形成。

學生個體置身于學校環(huán)境中，校園環(huán)境時刻在與學生進行心理互動，無論是有形的建筑設施、圖書資料等，還是無形的校園文化、辦學特色、培養(yǎng)目標等都會對學生的心理和行為產(chǎn)生潛移默化的影響；家庭中父母的行事辦事風格、與孩子的溝通交流方式以及對孩子未來的期望也是孩子的心理特征和行為風格的形成基礎；現(xiàn)實社會的整體的價值取向、精神道德面貌以及電視熒屏、網(wǎng)絡報刊的宣傳都會直接影響個體心理與行為的變化。團體心理輔導強調(diào)群體動力，把環(huán)境作為變化性函數(shù)指標，能通過模擬各種場域的變化，并輔之以愛校園、愛父母、愛社會的主題活動，影響大學生對于校園、家庭和社會的認識。如愛校園、認識校園等主題輔導活動強調(diào)校園環(huán)境在學生周圍的真實存在，孕育學生的母校情節(jié)，激發(fā)學生對校園的情感，增強學生的責任感，彰顯學校的凝聚力，能有效促進學生與校園關系的和諧。愛父母的主題輔導能讓學生深入到實際家庭環(huán)境，了解父母的現(xiàn)實艱辛，打開學生與父母之間的矛盾的癥結(jié)，糾正學生對父母的錯誤認知，理順學生和父母的關系，增強學生對家庭這一團體的歸屬感，形成與父母之間的和諧關系。愛社會的主題輔導能讓學生真實進入社會環(huán)境，參與社會實踐，對學生辨別社會主流和非主流文化，摒棄異質(zhì)文化，改變厭世情緒，以正確的世界觀和人生觀融入社會有重要幫助。

綜上所述，團體心理輔導與和諧班級建設在理論上存在有機的聯(lián)系，團體心理輔導也必然成為促進高校和諧班級建設的有效途徑。

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[7]廖飛.團體心理輔導對男性戒毒者的應用研究[D].長沙:湖南師范大學,2010:14.

篇3

關鍵詞：電子科學技術；半導體材料；特征尺寸；發(fā)展；趨勢

1 對現(xiàn)階段我國電子科學技術發(fā)展進程向前推進的過程中所使用到的半導體材料進行分析

1.1 元素類半導體材料在我國電子科學技術發(fā)展初級階段得到了較為廣泛的應用

作為出現(xiàn)最早并且得到了最為廣泛的應用的第一代半導體材料，鍺、硅是其中典型性相對來說比較強的元素半導體材料，第一代半導體材料硅因為存儲量相對來說比較大、工藝也相對來說比較成熟，成為了現(xiàn)階段我國所生產(chǎn)出來的半導體設備中得到了最為廣泛的應用，鍺元素是發(fā)現(xiàn)時間最早的一種半導體材料。在我國電子科學技術發(fā)展初級階段因其本身所具有的活潑，容易和半導體設備中所需要使用到的介電材料發(fā)生氧化還原反應從而形成GEO，使半導體設備的性能受到一定程度的影響，致使人們在使用半導體設備的過程中出現(xiàn)各個層面相關問題的幾率是相對來說比較高的，并且鍺這種元素的產(chǎn)量相對于硅元素來說是比較少的，因此在我國電子科學技術發(fā)展初級階段對鍺這種半導體材料的研究力度是相對來說比較小的。但是在上個世紀八十年代的時候，鍺這種半導體材料在紅外光學領域得到了較為廣泛的應用，并且發(fā)展速度是相對來說比較快的，在此之后，GE這種半導體材料在太陽能電池這個領域中也得到了較為廣泛的應用。

1.2 對現(xiàn)階段我國電子科學技術發(fā)展進程向前推進的過程中所使用到大化合物半導體材料進行分析

現(xiàn)階段我國電子科學技術發(fā)展進程向前推進的過程中所使用到的化合物半導體一般情況下是可以分為第III和第V族化合物（例如在那個時期半導體設備中所經(jīng)常使用到的半導體材料GaAs Gap以及石墨烯等等），第II和第VI族化合物（例如在半導體設備中所經(jīng)常使用到的硫化鎘以及硫化鋅等等）、經(jīng)過了一定程度的氧化反應后的化合物（Mn、Cu等相關元素經(jīng)過了一定程度的氧化反應后形成的化合物）。在上文中所敘述的一些材料一般情況下都是屬于固態(tài)晶體半導體材料所包含的范疇之內(nèi)的，現(xiàn)階段我國電子科學技術發(fā)展進程向前推進的過程中研發(fā)出來的有機半導體與玻璃半導體等非晶體狀態(tài)的材料也逐漸成為了半導體設備中所經(jīng)常使用到的一種材料。

2 對現(xiàn)階段我國電子科學技術發(fā)展進程向前推進的過程中半導體材料使用階段發(fā)生變化的進行分析

在現(xiàn)階段我國半導體設備中所經(jīng)常使用到的半導體材料硅遵循著摩爾定律所提出的要求發(fā)展進程不斷的向前推進，現(xiàn)階段我國半導體設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)階段我國所研發(fā)出來的晶體管逐步向著10nm甚至7nm的特征尺寸逼近。但是因為硅材料本身在禁帶寬度、空穴遷移率等各個方面存在一定程度的問題，難以滿足現(xiàn)階段我國科學技術發(fā)展進程向前推進的過程中對半導體材料所提出的要求，在10nm這個節(jié)點范圍之中，GE/SIGE材料或許是可以代替硅材料成為半導體設備所需要使用到的主要材料的。在2015年的時候，IBM實驗室在和桑心以及紐約州立大學納米理工學院進行一定程度的相互合作之后推出了實際范圍內(nèi)首個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體材料中所占據(jù)的主導地位。

3 對現(xiàn)階段新興半導體材料的發(fā)展趨勢進行分析

因為在經(jīng)濟發(fā)展進程向前推進的背景之下，人們對半導體設備的性能所提出的要求也在不斷的提升，人們對半導體設備中所需要使用到的半導體材料在集成度、能耗水平以及成本等各個方面提出的要求到達了新的高度。現(xiàn)階段，第三代半導體材料已經(jīng)之間的成為了半導體設備中使用到的主要材料之一，作為在第三代半導體材料中典型性相對來說比較強的材料：GaN、SIC以及zno等各種類型的材料在現(xiàn)階段發(fā)展進程向前推進的速度都是相對來說比較快的。

4 對現(xiàn)階段碳化硅這種材料的發(fā)展和在各個領域中得到的應用進行分析

碳化硅是一種典型性相對來說比較高的在碳基化合物所包含的范圍之內(nèi)的半導體材料，其本身所具有的導熱性能相對于其它類型的半導體材料來說穩(wěn)定性是相對來說比較強的，所以在某些對散熱性要求相對來說比較高的領域中得到了較為廣泛的應用，現(xiàn)階段碳化硅這種半導體材料在太陽能電池、發(fā)電傳輸以及衛(wèi)星通信等各個領域中得到了比較深入的應用，在此之外，碳化硅這種半導體材料在軍工行業(yè)中所得到的應用也是相對來說比較深入的，在某些國防建設相關工作進行的過程中都使用到的了大量的碳化硅。因為和碳化硅這種材料相關的產(chǎn)業(yè)的數(shù)量是相對來說比較少的，現(xiàn)階段我國碳化硅行業(yè)發(fā)展進程向前推進的速度是相對來說比較緩慢的，但是現(xiàn)階段我國經(jīng)濟發(fā)展進程向前推進的過程中所重視的向著環(huán)境保護型的方向轉(zhuǎn)變，碳化硅材料能夠滿足這一要求，所以我國政府有關部門對碳化硅這一種創(chuàng)新型的半導體材料越發(fā)的重視了，隨著半導體行業(yè)整體發(fā)展進程不斷的向前推進，在不久的將來我國碳化硅行業(yè)的的發(fā)展一定會取得相對來說比較顯著的成果的。

5 對現(xiàn)階段我國所研發(fā)出來的創(chuàng)新型半導體材料氧化鋅的發(fā)展趨勢進行分析

作為一種創(chuàng)新型的半導體材料，氧化鋅在光學材料以及傳感器等各個領域中得到了較為廣泛的應用，因為這種創(chuàng)新型的半導體材料具有反應速度相對來說比較快、集成度相對來說比較高以及靈敏程度相對來說比較高等一系列的特點，和當前我國傳感器行業(yè)發(fā)展進程向前推進的過程中所遵循的微型化宗旨相適應，因為氧化鋅這種創(chuàng)新型的半導體材料的原材料豐富程度是相對來說比較高的、環(huán)保性相對來說比較強、價格相對來說比較低，所以氧化鋅這種創(chuàng)新型的半導體材料在未來的發(fā)展前景是相對來說比較廣闊的。

6 結(jié)束語

現(xiàn)階段我國經(jīng)濟發(fā)展進程向前推進的速度是相對來說比較穩(wěn)定的，并且當今我國所處的時代是一個知識經(jīng)濟的時代，人們對半導體設備中所需要使用到的半導體材料提出了更高的要求，針對半導體設備中所需要使用到的半導體材料展開的相關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)階段電子科學技術發(fā)展進程向前推進的過程中仍然是適用的，隨著人們針對半導體材料展開的研究相關工作得到了一定的成果，使用創(chuàng)新型半導體材料的半導體設備的性能得到了大幅度的提升，相信在不久的將來，半導體材料市場的變化是相對來說比較大的。

參考文獻

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篇4

關鍵詞：太陽能光電轉(zhuǎn)換；半導體制冷制熱;節(jié)能

中圖分類號：TE08文獻標識碼： A

引 言

太陽能半導體結(jié)合板是利用半導體珀爾帖效應，將半導體材料組成P-N結(jié)，通入直流電來制冷或制熱的熱電效應[1]。太陽光最強的時候，氣溫最高，太陽能光電轉(zhuǎn)換板輸出的電能與半導體制冷所需電能具有很好的一致性[2]。

半導體制冷技術始于50年代，制冷系數(shù)隨著制冷技術的發(fā)展由50 年代初的0.9提升至“2.5¯2.8”[3]。2008年中國光伏電池產(chǎn)量達到2000MW，位居世界第一[4]。中國科學院確定了2015年分布式利用、2025年替代利用、2035年規(guī)模利用三個階段目標[5]。太陽能制冷技術包括主動制冷和被動制冷,主動式太陽能制冷因其可操作性強成為了研究熱點[6]。

清華大學金剛善等人[7]利用太陽能對制冷制熱元件模塊化處理，但未對太陽能發(fā)電系統(tǒng)與半導體制冷系統(tǒng)的結(jié)合方式進行研究。東南大學張鳴等人[8]分析了半導體熱電制冷的性能、最佳制冷系數(shù)工況以及耗能。埃及太陽能研究中心的N．M．Khattab[9]研究太陽能溫差發(fā)電驅(qū)動熱電制冷的運行，分析了熱電轉(zhuǎn)換的可行性，計算太陽能發(fā)電與半導體熱電制冷的最適比。

國內(nèi)外目前對太陽能制冷制熱系統(tǒng)的研究多集中在理論研究方面，對系統(tǒng)的實驗研究、市場化推廣及實用性方面研究較少。就此本文研制一種將太陽能光電轉(zhuǎn)換板與半導體制冷（制熱）片有效結(jié)合，以百葉窗的形式調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的太陽能半導體空調(diào)窗，以減少電能消耗。

1 太陽能-半導體制冷（制熱）結(jié)合百葉窗的制作結(jié)構

以沈陽地區(qū)15的朝南房間為例，窗體結(jié)構設為1500mm×1800mm，窗墻比為0.5，室外陽臺為1500mm×400mm，夏季所需冷負荷50w/。根據(jù)窗戶面積2.25及窗臺面積0.6確定太陽能電池板最大使用面積。太陽能電池板選用APM36M50W型，通過串聯(lián)最大可提供130V、3A的電量。根據(jù)電量選擇TES1-07103型制冷片，其電壓為5V，電流為3A，制冷功率為14.4W,串聯(lián)使用制成半導體板。百葉窗的半導體板共三條，每條串聯(lián)制冷片17片，制冷功率約為250W。

太陽能半導體結(jié)合百葉窗主要包括太陽能電池板，半導體制冷制熱板，蓄電池和變壓器。半導體板在百葉窗內(nèi)的上端，共三條；太陽能光電板在半導體板下方，共十條，通過轉(zhuǎn)動達到遮陽效果。白天太陽能提供部分電能，陰天或傍晚外接電源負擔全部電能。由于過渡季節(jié)負荷較小，可實現(xiàn)太陽能完全擔負所需電量。冬夏季節(jié)轉(zhuǎn)換時，將半導體制冷板翻轉(zhuǎn)，使制熱端轉(zhuǎn)向室內(nèi)，下方太陽能板無需翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)冬夏制熱制冷的轉(zhuǎn)換。

圖1太陽能半導體結(jié)合百葉窗的結(jié)構示意圖

2 實驗儀器設備與測試分析

2.1 太陽能半導體室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)窗性能測驗

實驗取沈陽地區(qū)9朝南房間，計算所需制冷量為450W。將9片TEC1-12706型制冷片并聯(lián)，通過開關電源連接220V交流電。制冷片由導熱硅膠連接導冷片及散熱片，將冷端置于室內(nèi)，熱端置于窗外。將溫度表置于距地1.5m人體活動區(qū)域，記錄一天中每小時室內(nèi)溫度，并同時測量正常開窗通風房間室內(nèi)溫度，進行對比。

2.2 室內(nèi)能耗及效率計算

實驗對小空間溫度進行測量，以對比分析太陽能半導體制冷系統(tǒng)制冷效果；能耗計算以沈陽地區(qū)15的朝南房間為標準，充分分析計算建筑室內(nèi)實際能耗。實驗房間與典型房間制冷設計標準相同，制冷量為50W/。太陽能板擔負系統(tǒng)能耗效率計算公式為：

η=Us/U×100％（1）

式中，η為半導體制冷時太陽能所能擔負的百分比，Us為太陽能電池板所提供的電壓，V；U為系統(tǒng)運行所耗總電壓，V。

3 結(jié)果與分析

3.1 室內(nèi)溫度變化與分析

經(jīng)測試得正常開窗通風房間內(nèi)溫度最大值為30℃，最小值為26℃。經(jīng)半導體制冷的房間最大溫度為28℃，最小溫度為25.8℃。21時以后，半導體制冷效果明顯下降；0時至次日5時，制冷房間與通風房間溫度區(qū)別不大，甚至相等。由測試數(shù)據(jù)可知，白天室外空氣溫度高，太陽能半導體制冷對室內(nèi)空氣有顯著降溫作用；夜間由于晝夜溫差較大，相對于半導體制冷，自然通風不但能調(diào)節(jié)室溫，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，而且大大節(jié)約能源。

圖2室內(nèi)溫度變化曲線圖

3.2 室內(nèi)能耗分析

太陽能電池板經(jīng)串聯(lián)最大提供130V電壓，3.16A電流。通常1匹壓縮機的電功率735W，并且由于風扇及其他電機耗電，1匹的空調(diào)機組電功率可達1000W，每小時耗電約1度。根據(jù)能耗效率計算，太陽能最大負擔45％的耗電量，每小時節(jié)電0.45度。過渡季節(jié)所需負荷小，太陽能電池板可擔負所需全部電能，無需外接電源。

4 結(jié)論

1）太陽能半導體室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)窗上部為半導體制冷制熱板，下部為太陽能電池板，能有效吸收太陽能，減少窗臺及窗框遮擋。冬夏季節(jié)只需翻轉(zhuǎn)半導體板來進行冷熱轉(zhuǎn)換，可根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)太陽能板，達到百葉窗作用。

2）太陽能半導體室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)窗能有效降低夏季室內(nèi)溫度，在白天最大能降低室內(nèi)2℃；在夜間，由于室外晝夜溫差大，半導體制冷效果與通過開窗自然通風效果相近。根據(jù)節(jié)能要求，太陽能半導體室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)窗在白天使用時室內(nèi)降溫效果明顯；在夜間，利用自然通風調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度，節(jié)能環(huán)保。

3）太陽能光電轉(zhuǎn)換電能在冬夏季節(jié)最大承擔室內(nèi)半導體制冷所需能耗的45％，每小時可節(jié)電0.45度，用電高峰時可有效分擔室內(nèi)電能消耗；在春秋季節(jié)所需負荷小，太陽能可負擔全部能耗。

參考文獻

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關鍵詞：半導體有機半導體電學性能

一、從有機半導體到無機半導體的探索

1.1有機半導體的概念及其研究歷程

什么叫有機半導體呢?眾所周知，半導體材料是導電能力介于導體和絕緣體之間的一類材料，這類材料具有獨特的功能特性。以硅、鍺、砷化嫁、氮化嫁等為代表的半導體材料已經(jīng)廣泛應用于電子元件、高密度信息存儲、光電器件等領域。隨著人們對物質(zhì)世界認識的逐步深入，一批具有半導體特性的有機功能材料被開發(fā)出來了，并且正嘗試應用于傳統(tǒng)半導體材料的領域。

在1574年，人們就開始了半導體器件的研究。然而，一直到1947年朗訊(Lueent)科技公司所屬貝爾實驗室的一個研究小組發(fā)明了雙極晶體管后，半導體器件物理的研究才有了根本性的突破，從此拉開了人類社會步入電子時代的序幕。在發(fā)明晶體管之后，隨著硅平面工藝的進步和集成電路的發(fā)明，從小規(guī)模、中規(guī)模集成電路到大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路不斷發(fā)展，出現(xiàn)了今天這樣的以微電子技術為基礎的電子信息技術與產(chǎn)業(yè)，所以晶體管及其相關的半導體器件成了當今全球市場份額最大的電子工業(yè)基礎。，半導體在當今社會擁著卓越的地位，而無機半導體又是是半導體家族的重中之重。

1.2有機半導體同無機半導體的區(qū)別及其優(yōu)點

與無機半導體相比，有點半導體具有一定的自身獨特性，表現(xiàn)在：

(l)、有機半導體的成膜技術更多、更新，如真空蒸鍍，溶液甩膜，Langmtrir一Blodgett(LB)技術，分子自組裝技術，從而使制作工藝簡單、多樣、成本低。利用有機薄膜大規(guī)模制備技術，可以制備大面積的器件。

(2)、器件的尺寸能做得更小(分子尺度)，集成度更高。分子尺度的減小和集成度的提高意味著操作功率的減小以及運算速度的提高。

(3)、以有機聚合物制成的場效應器件，其電性能可通過對有機分子結(jié)構進行適當?shù)男揎?在分子鏈上接上或截去適當?shù)脑雍突鶊F)而得到滿意的結(jié)果。同時，通過化學或電化學摻雜，有機聚合物的電導率能夠在絕緣體(電阻率一10一Qcm)到良導體這樣一個很寬的范圍內(nèi)變動。因此，通過摻雜或修飾技術，可以獲得理想的導電聚合物。

(4)、有機物易于獲得，有機場效應器件的制作工藝也更為簡單，它并不要求嚴格地控制氣氛條件和苛刻的純度要求，因而能有效地降低器件的成本。

(5)、全部由有機材料制備的所謂“全有機”的場效應器件呈現(xiàn)出非常好的柔韌性，而且質(zhì)量輕。

(6)通過對有機分子結(jié)構進行適當?shù)男揎棧梢缘玫讲煌阅艿牟牧?，因此通過對有機半導體材料進行改性就能夠使器件的電學性能達到理想的結(jié)果。

1.3有機半導體材料分類

有機半導體層是有機半導體器件中最重要的功能層，對于器件的性能起主導作用。所以，有機半導體器件對所用有機半導體材料有兩點要求:

(l)、高遷移率；(2)、低本征電導率。

高的遷移率是為了保證器件的開關速度，低的本征電導率是為了盡可能地降低器件的漏電流，從而提高器件的開關比。用作有機半導體器件的有機半導體材料按不同的化學和物理性質(zhì)主要分為三類:一是高分子聚合物，如烷基取代的聚噬吩;二是低聚物，如咪嗯齊聚物和噬吩齊聚物;三是有機小分子化合物，如并苯類，C6。，金屬酞著化合物，蔡，花，電荷轉(zhuǎn)移鹽等。

二、制作有機半導體器件的常用技術

有機半導體性能的好壞多數(shù)決定于半導體制作過程因此實驗制備技術就顯得尤為重要。下面將對一些人們常用器件制備的實驗技術做簡要的介紹：

(1)、真空技術。它是目前制備有機半導體器件最普遍采用的方法之一，主要包括真空鍍膜、濺射和有機分子束外延生長(OMBE)技術。

(2)、溶液處理成膜技術。它被認為是制備有機半導體器件最有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g，適用于可溶性的有機半導體材料。常用的溶液處理成膜技術主要包括電化學沉積技術、甩膜技術、鑄膜技術、預聚物轉(zhuǎn)化技術、分子自組裝技術、印刷技術等。

三、有機半導體器件的場效應現(xiàn)象

為了便于說明有機半導體器件的場效應現(xiàn)象，本文結(jié)合有機極性材料制作有機半導體器件對薄膜態(tài)有機場效應進行分析。試驗中，將有機極性材料經(jīng)過真空熱蒸鍍提純之后溶在DMF溶液中，濃度是20Omg/ml，使用超聲波清洗機促進它們充分并且均勻的溶解，經(jīng)過真空系統(tǒng)中沉積黃金薄膜作為器件的源極和漏極。在類似條件下，在玻璃襯底上制作了極性材料的薄膜形態(tài)晶粒，研究發(fā)現(xiàn)：

在有機極性材料形態(tài)，有塊狀、樹枝狀和針狀。不同的薄膜態(tài)形態(tài)，在不同柵極電壓VG的作用下有不同的Ids(流過器件的源極和漏極的電流)一Vds(加在器件的源極和漏極之間的電壓)曲線。

1、塊狀形貌結(jié)構的薄膜態(tài)有機器件的Ids－Vds(性能曲線，變化范圍是從－150V到15OV、柵極電壓的變化范圍是從－200V到200V。當柵極電壓Vg以100V的間隔從－200V變化到200V時，Ids隨著Vds的增加而增加，此時沒有場效應現(xiàn)象。

2、針狀形貌結(jié)構的薄膜態(tài)有機器件的Ids－Vds性能曲線，當Vds從－75V增加到75V，柵極電壓VG的變化范圍是一200V~20OV，遞增幅度是5OV。此時器件具有三種性能規(guī)律:(1)在固定的柵極電壓Vg下，當從Vds－75V增加到75V時，電流Ids也隨之增加;(2)在固定的外加電壓Vds下，當柵極電壓Vg從－2O0V增加到2OOV時，電流Ids也隨之增加;(3)如果沒有對器件施加Vds電壓，只要柵極電壓Vds存在，就會產(chǎn)生Ids電流，產(chǎn)生電池效應。

通過上述的解說我們對有機半導體器件的電學性能已有一定的了解了。下面我們即將通過試驗來揭開其神秘的面紗。

四、有機半導體的光電性能探討——以納米ZnO線(棒)的光電性能研究為例

近年來，納米硅的研究引起了社會的廣泛的關注，本文中我們將采用場發(fā)射系統(tǒng)，測試利用水熱法制備的硅基陣列化氧化鋅納米絲的場發(fā)射性能。圖11是直徑為30和100nm兩個氧化鋅陣列的場發(fā)射性能圖,其中圖11a和b分別是上述兩個樣品的I_V圖和F_N圖。從圖11a中可以看出氧化鋅納米絲的直徑對場發(fā)射性能有很大的影響,直徑為30nm的氧化鋅陣列的開啟場強為2V/μm門檻場強為5V/μm;而直徑為100nm的氧化鋅陣列的開啟場強為3V/μm,門檻場強大于7V/μm。并且從圖11b中可以知道,ln(J/E2)和1/E的關系近似成線性關系,可知陰極的電子發(fā)射與F_N模型吻合很好,表明其發(fā)射為場發(fā)射,其性能比文獻報道的用熱蒸發(fā)制備的陣列化氧化鋅的場發(fā)射性能要好[25]。這主要是由于氧化鋅的二次生長,導致所得氧化鋅陣列由上下兩層組成,具有較高的密度以及較小的直徑,在電場的作用下,更多的電子更容易從尖端的氧化鋅納米絲發(fā)射,從而降低了它們的開啟場強和門檻場強。

我們測試了硅基陣列化納米ZnO的光致熒光譜,如圖12所示。從圖中可知,600~700℃和300~400℃下熱蒸發(fā)合成的陣列化ZnO納米絲的峰位分別在393nm(虛線)及396nm(實線)。PL譜上強烈的紫外光的峰證明:合成的ZnO納米絲有較好的結(jié)晶性能和較少的氧空位缺陷。由于在高溫區(qū)合成的納米絲有較細的尖端,故有少量藍移。

通過上述針對納米ZnO線(棒)的試驗，我們能對硅基一維納米的電學性能進行了初步的探討。相信這些工作將為今后的硅基一維納米材料在光電方面的應用提供一個良好的基礎。

參考文獻

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篇6

關鍵詞 半導體物理學 教學 “點-線-面”的板書設計思路

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

0 引言

半導體物理學是研究半導體的基本物理性質(zhì)、晶體結(jié)構和結(jié)合以及研究方法的科學。其內(nèi)容涉半導體中的電子狀態(tài)即能帶結(jié)構、雜質(zhì)和缺陷的影響、電子在外電場和外磁場作用下的輸運過程、半導體的光電和熱電效應、半導體的表面結(jié)構和性質(zhì)、半導體與金屬或不同類型半導體接觸時界面的性質(zhì)和所發(fā)生的過程、各種半導體器件的作用機理和制造工藝等[1-4]。從上面列舉的半導體物理學研究內(nèi)容可以看出，半導體物理學是一門理論與實踐密切相關的課程。研究半導體中的電子狀態(tài)是以固體電子論為基礎，但是由于學時所限，在半導體物理學的教學過程中這些有關理論不可能像固體物理學中講述得那樣系統(tǒng)和詳細，加之學生知識基礎不一，這些理論知識的講授一直是教師難教，學生難學的教學難點之一。因此怎么講授這些內(nèi)容是一個非常值得探討的問題。文獻[5]提出好的板書有助于教師闡述和講解教學內(nèi)容，使學生容易接受。文獻[6]提出精心設計的板書不僅能夠鍛煉學生的主動思考能力，培養(yǎng)他們的邏輯思維，還能降低雙語教學的語言障礙，從而大大提高課堂教學的質(zhì)量與效率。文獻[7-8]提出了板書與多媒體相結(jié)合的教學方式以確保提高課堂教學質(zhì)量。文獻[9]提出板書的兩種方法：對比板書和歸納推理板書。文獻[10]總結(jié)了物理課堂教學中的四種板書形式：“要點式”、“結(jié)構式”、“表格式”和“框圖式”。文獻[11]討論了板書的四種組織形式：大綱式、問題式、比較式和復結(jié)式。

本文首先提出了“點-線-面”的板書設計思路，然后舉例說明，最后總結(jié)“點-線-面”的板書設計思路的教學效果。

1 板書設計思路

針對半導體物理知識的特點，為了讓學生能通過直觀的板書明白半導體物理知識，因此本文提出“點-線-面”的板書設計思路。“點-線-面”的板書設計思路分三個步驟，分別是知識“點”分解、形成知識“線”和板“面”規(guī)劃。

步驟一：知識“點”分解

半導體物理涉及很多理論知識，比如能帶理論，復合理論等等；這些理論又由若干知識點組成，比如直接復合理論包括熱平衡狀態(tài)和非平衡狀態(tài)兩個知識點，熱平衡狀態(tài)又包括產(chǎn)生過程和復合過程兩個知識點等等。因此本文的板書設計思路首先是分解出所有的知識“點”。

步驟二：形成知識“線”

所謂知識線，就是把各知識點按一定的內(nèi)在聯(lián)系串聯(lián)起來，形成基本線索。因此首先要弄清各知識點的前因后果，來龍去脈，從而得到知識點之間的邏輯關系，形成知識“線”。

步驟三：板“面”規(guī)劃

板“面”規(guī)劃是根據(jù)黑板的大小和知識點的多少，規(guī)劃出需要的板面數(shù)，然后在黑板上給知識點設計合理的位置。

2 板書設計舉例

本文以非平衡載流子直接復合理論進行板書設計舉例，具體步驟如下：

步驟一：知識“點”分解

非平衡載流子直接復合理論中可以分解出以下的知識點：產(chǎn)生率、復合率、凈復合率、非平衡載流子的壽命、小注入條件、大注入條件、型半導體、型半導體等。

步驟二：形成知識“線”

在以上的知識點中可以形成一條知識“線”，首先由直接復合理論引出產(chǎn)生率和復合率兩個知識點，然后由這兩個知識點引出凈復合率知識點，接著凈復合率引出非平衡載流子的壽命知識點，再接著引入小注入條件和大注入條件兩個知識點對非平衡載流子的壽命進行分類，從而把這些知識點串在一起形成了知識“線”。

步驟三：板“面”規(guī)劃

教室的黑板為兩塊1米？米的可以上線滑動的黑板，由于每個知識點都包含公式表達式，知識點的長度比寬度大，如果采取從左到右的方法板書知識“線”，則長度不夠，如果采取從上到下板書知識“線”，兩塊黑板合并使用的話，則只需2米？米的空間就能完成板書，具體的板書如圖1：

3 教學效果

通過在課堂教學采用“點-線-面”的板書設計思路，對于復雜理論知識，老師容易講明白，學生容易理解和記憶，具體的教學效果表現(xiàn)如下：（1）學生在課堂中更加活躍。采用“點-線-面”的板書設計思路教學后，學生在課堂中積極參與到知識點的分解和知識線的梳理中來，有個別同學還能針對老師的板書提出自己的知識點分解和知識線梳理思路，給老師很好的啟發(fā)。（2）學生在課后的學習和討論也更加多。學生在課堂中學習了“點-線-面”的知識圖后，課后的學習更加積極，同學之間的討論也更加多，甚至有同學提前分析下一次課的知識圖。

4 結(jié)束語

半導體物理學是一門介于理論與實踐之間的課，由于它的理論性，導致老師難教，學生難學。本文針對半導體物理知識的特點，為了讓學生能通過直觀的板書明白半導體物理知識，提出了“點-線-面”的板書設計思路?！包c-線-面”的板書設計思路分三個步驟，分別是知識“點”分解、形成知識“線”和板“面”規(guī)劃。通過在教學中采用“點-線-面”的板書設計思路，對于復雜理論知識，老師容易講清楚，學生也容易理解和記憶，收到了很好的教學效果。

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篇7

關鍵詞： 硅半導體材料；產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖分類號： TN 304.1+2文獻標志碼： A

0前言

半導體材料是一類具有半導體性能、可用于制作半導體器件和集成電路的電子材料.硅材料是當今產(chǎn)量最大、應用最廣的半導體材料，是集成電路產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)的基礎.硅材料的發(fā)展對推動我國相關產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)技術跨越、增強國際競爭力、保持社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和保障國家安全均起著重要作用.

2012年11月，上海市有色金屬學會向上海市科學技術協(xié)會提交了《上海半導體材料產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展研究報告》，該研究報告以硅半導體材料為重點，概述了國內(nèi)外（國內(nèi)主要以上海地區(qū)為主）半導體材料產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，分析了“十二五”期間乃至今后幾年我國半導體材料產(chǎn)業(yè)的機遇、存在問題、發(fā)展趨勢及主要應用領域的市場需求，提出了上海半導體材料產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展的方向、重點和措施.本文就報告中涉及的國內(nèi)外硅半導體材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及其技術發(fā)展部分作一介紹.

1國內(nèi)外硅半導體材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

1.1多晶硅

多晶硅是拉制單晶硅的唯一原料，90%以上的微電子器件是在單晶硅片和硅基材料上制作的，電力電子器件亦基本在硅上制作.在光伏產(chǎn)業(yè)中，多晶硅也是制取單晶硅、多晶硅錠和準單晶硅錠的唯一原料，約80%的太陽能電池是晶體硅太陽能電池，硅被認為是光伏產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能材料.

我國從20世紀50年代中期開始研發(fā)高純度多晶硅.60年代中期，多晶硅進入工業(yè)化生產(chǎn)，成為當時世界上少數(shù)生產(chǎn)多晶硅的國家之一.70年代，由于技術落后、生產(chǎn)規(guī)模小、成本高、質(zhì)量低和缺乏競爭力等原因，多晶硅企業(yè)紛紛停產(chǎn).90年代，由于進口多晶硅的沖擊，我國多晶硅產(chǎn)業(yè)每況愈下，最后只剩下峨嵋半導體廠一家[1-2].

2000年以前，全球大部分多晶硅用于滿足半導體產(chǎn)業(yè)的需求.隨著全球能源緊張問題的日趨嚴重，極大地推動了德國乃至歐洲太陽能光伏應用市場的發(fā)展，多晶硅市場需求隨之快速增長，產(chǎn)能迅速擴張.2004年前后，國內(nèi)外太陽能電池爆炸式增長造成了全球范圍的多晶硅緊缺，多晶硅價格暴漲，更是激發(fā)了我國多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展熱潮.短短幾年間，我國就建成了十幾家千噸級甚至萬噸級的多晶硅生產(chǎn)企業(yè)，其建設速度和技術提升速度之快，堪稱世界之最.

上海有色金屬第34卷

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【關鍵詞】半導體物理學；教學模式改革；教學方法創(chuàng)新

【Abstract】Based on the considering of present teaching mode for semiconductor physics and the feedback of teaching effect，we present several conceptions about the reformation and innovation in the education of semiconductor physics.Blending the experimental teaching into theory course， useing multi-media and numerical simulation software，replacing the force-feeding teaching mode with research teaching model，to improve students' learning interest and efficiency and train the capacity of solving the practical problem by applying the knowledge of semiconductor physics.

【Key words】Semiconductor physics；Teaching mode reform；Teaching method innovation

自第一塊基于半導體材料設計的晶體管從貝爾實驗室誕生以來，人們借助半導體器件已經(jīng)設計出了各種各樣的微電子器件滿足人們生產(chǎn)、生活的各種需求，人類從此進入了飛速發(fā)展的微電子時代。隨著半導體物理的發(fā)展和加工技術的進步，微電子器件在尺寸上更加小型化和功能上更加多元化，集成電路上可容納的微電子元件每18個月可以翻一番，這一規(guī)律也被人們稱之為“摩爾定律”[1]。在半體材料和功能器件飛速發(fā)展的今天，人們對半導體物理的基礎知識學習顯得更加重要。因此，國內(nèi)大多數(shù)理工科高等院校都開設了半導體物理學課程，為學生將來走進以半導體物理為基礎的公司和企業(yè)工作打下理論基礎。然而，半導體物理學課程由于其涉及內(nèi)容范圍廣、知識點甚多、公式推導復雜以及內(nèi)容系統(tǒng)性強等原因使得學生在學習過程中會產(chǎn)生恐懼、厭學等情緒。另外，由于該學科領域是國際科學研究熱點之一，研究領域不斷擴展，知識快速更新，新的理論和知識不斷涌現(xiàn)。因此，教授半導體物理學課程的教師應該在教材內(nèi)容的基礎上，采取更直接、形象的教學方法向?qū)W生闡釋半導體物理的基礎知識，并結(jié)合當今該領域的科學研究前沿向?qū)W生展現(xiàn)該領域的發(fā)展趨勢，提高學生對半導體物理學的學習興趣，促進學生知識的積累和思維的發(fā)展，培養(yǎng)學生利用半導體材料設計電子器件、搭建集成電路的技能。筆者結(jié)合近一年來對半導體物理學課程的講授與教學效果的反饋提出幾點關于半導體物理學課堂教學改革和創(chuàng)新的構想。

1 半導體物理學課堂教學的現(xiàn)狀

1.1 理論與實驗課程結(jié)合不充分

目前，大多數(shù)高等院校所開設的半導體物理學理論課程與實驗課程是相分離的并由不同任課教師講授。另外，理論課程與實驗課程在開課的時間上也不一致，通常是理論課程的老師講授完所有相關課程以后，學生再去實驗室隨實驗指導教師完成實驗學習，理論與實驗課程在時間上一般相差半個學期。這樣的安排會導致兩方面的問題：第一，理論課程與實驗課程教師的不統(tǒng)一。理論課程的教師僅僅完成理論部分的教學任務，不能從學生的角度考慮實驗教學對理論基礎的補充對學生理解理論內(nèi)容的作用。同時，實驗指導教師也僅僅考慮自己在實驗教學過程中應該完成的教學任務，并不能與理論課程教師進行很好地溝通，在教學效果上不能產(chǎn)生合力作用。第二，理論課程與實驗課程時間的不統(tǒng)一。理論課程的教學時間與實驗課程的教學時間相差半個學期導致學生在理論學習過程中所產(chǎn)生的疑問和想法很難及時的在實驗中解決和證實。學生很難將學到的知識及時運用到實際的應用中，這不僅降低了學生學習的興趣也影響了學習的效率。

1.2 多媒體教學工具運用不充分

半導體物理學課程因具有理論性強，物理概念抽象，物理過程難以觀察等特點。因此，授課教師應該設計一些課程動畫以讓學生直觀感受半導體材料中難以觀察到的物理過程，深刻理解物理概念。然而，很多高等院校雖然開設了半導體物理課程，但是大多數(shù)教師依然是網(wǎng)上搜索下載別人的課件，或者僅僅是復制一些課本上的文字內(nèi)容以及少數(shù)的圖表內(nèi)容，很少有授課教師花時間將一些半導體物理過程，如載流子濃度、費米能級隨溫度及摻雜濃度的變化等用動畫形式向?qū)W生展示。筆者了解到，半導體物理學課程授課教師以課件向?qū)W生展示文字和圖表信息和以板書形式向?qū)W生展示物理公式推導過程所得到的教學效果并不理想。老師花了很多時間推導公式，講解公式得到的結(jié)論和物理意義，然而學生往往不能透徹理解和體會，得到的教學效果往往事倍功半，學生的學習興趣也可想而知。

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【關鍵詞】電子化工材料 半導體材料 晶體生長技術

半導體材料的發(fā)展，是在器件需要的基礎上進行的，但從另一個角度來看，隨著半導體新材料的出現(xiàn)，也推動了半導體新器件的發(fā)展。近幾年，電子器件發(fā)展的多朝向體積小、頻率高、功率大、速度快等幾個方面[1]。除了這些之外，還要求新材料能夠耐輻射、耐高溫。想要滿足這些條件，就要對材料的物理性能加大要求，同時，也與材料的制備，也就是晶體生長技術有關。因此，在半導體材料的發(fā)展過程中，不僅要發(fā)展擁有特殊優(yōu)越性能的品種，還要對晶體發(fā)展的新技術進行研究開發(fā)。

1 半導體電子器件需要的材料1.1 固體組件所需材料

目前，半導體電子所需要的材料依然是以鍺、硅為主要的材料，但是所用材料的制備方法卻不一樣，有的器件需要使用拉制的材料，還有的器件需要外延的材料，采用外延硅單晶薄膜制造的固體組件，有對制造微電路有著十分重要的作用。

1.2 快速器件所需材料

利用硅外延單晶薄膜或者外延鍺的同質(zhì)結(jié)，可以制造快速開關管。外延薄膜單晶少數(shù)載流子只能存活幾個微秒[2]，在制造快速開關管的時候，采用外延單晶薄膜來制造，就可以解決基區(qū)薄的問題。

1.3 超高頻和大功率晶體管的材料

超高頻晶體管對材料的載流子有一定的要求，材料載流子的遷移率要大，在當前看來，鍺就是一種不錯的材料，砷化鎵也是一種較好的材料，不過要先將晶體管的設計以及制造工藝進行改變。大功率的晶體管就對材料的禁帶寬度有了一定的要求，硅的禁帶寬度就要大于鍺的禁帶寬度，碳化硅、磷化鎵、砷化鎵等材料，也都具有一定的發(fā)展前途。如果想要制造超高頻的大功率晶體管，就會對材料的禁帶寬度以及載流子遷移率都有一定的要求。但是，目前所常用的化合物半導體以及元素半導體，都不能完全滿足要求，只有固溶體有一定的希望。例如，砷化鎵-磷化鎵固溶體中，磷化鎵的含量為5%，最高可以抵抗500℃以上的高溫，禁帶寬度為1.7eV，當載流子的濃度到達大約1017/cm3的時候，載流子的遷移率可以達到5000cm3/ v.s[3]，能夠滿足超高頻大功率晶體的需要。

1.4 耐熱的半導體材料

目前比較常見的材料主要有：氧化物、Ⅱ-Ⅵ族化合物、碳化硅和磷化鎵等。但是只有碳化硅的整流器、碳化硅的二極管以及磷化鎵的二極管能夠真正做出器件。因為材料本身的治療就比較差，所以做出的器件性能也不盡人意。所以，需要對耐高溫半導體材料的應用進行更進一步的研究，滿足器件的要求。

1.5 耐輻射的半導體材料

在原子能方面以及星際航行方面所使用的半導體電子器件，要有很強的耐輻照性。想要使半導體電子器件具有耐輻照的性能，就要求半導體所用的材料是耐輻照的。近幾年來，有許多國家都對半導體材料與輻照之間的關系進行了研究，研究的材料通常都是硅和鍺，但是硅和鍺的耐輻射性能并不理想。據(jù)研究表明，碳化硅具有較好的耐輻照性，不過材料的摻雜元素不同，晶體生長的方式也就不一樣，耐輻照的性能也就不盡相同[4]，這個問題還需要進一步研究。

2 晶體生長技術

2.1 外延單晶薄膜生長的技術

近年來，固體組件發(fā)展非常迅速，材料外延的雜質(zhì)控制是非常嚴格的，由于器件制造用光刻技術之后，對外延片的平整度要求也較高，在技術上還存在著許多不足。除了硅和鍺的外延之外，單晶薄膜也逐漸開展起來。使用外延單晶制造的激光器，可以在室內(nèi)的溫度下相干，這對軍用激光器的制造有著重要的意義。

2.2 片狀晶體的制備

在1964年的國際半導體會議中，展出了鍺的薄片單晶，這個單晶長為2米，寬為8至9毫米，厚為0.3至0.5毫米，每一米長內(nèi)厚度的波動在100微米以內(nèi)，單晶的表面非常光滑并且平整，位錯的密度為零[5]。如果在制造晶體管的時候，使用這種單晶薄片，就可以免去切割、拋光等步驟，不僅能夠減少材料的浪費，還可以提升晶體表面的完整程度，從而提高晶體管的性能，增加單晶的利用率。對費用的控制有重要的意義。

3 半導體材料的展望

3.1 元素半導體

到目前為止，硅、鍺單晶制備都得到了很大程度的發(fā)展，晶體的均勻性和完整性也都達到了比較高的水平，在今后的發(fā)展過程中，要注意以下幾點：①對晶體生長條件的控制要更加嚴格；②注重晶體生長的新形式；③對摻雜元素的種類進行擴展。晶體非常重要的一方面就是其完整性，晶體的完整性對器件有著較大的影響，切割、研磨等步驟會破壞晶體的完整度，經(jīng)過腐蝕之后，平整度也會受到影響。片狀單晶的完整度和平整度都要優(yōu)于晶體，能夠避免晶體的缺陷。使用片狀單晶制造擴散器件，不僅能夠改善器件的電學性能，還可以降低器件表面的漏電率，所以，要對片狀單晶制備的研究進行加強。

3.2 化合物半導體

化合物半導體主要有砷化鎵單晶和碳化硅單晶。通過幾年的研究發(fā)展，砷化鎵單晶在各個方面都得到了顯著的提高，但是仍然與硅、鍺有很大的差距，因此，在今后要將砷化鎵質(zhì)量的提升作為研究中重要的一點，主要的工作內(nèi)容有：①改進單晶制備的技術，提高單晶的完整度和均勻度；②提高砷化鎵的純度；③提高晶體制備容器的純度；④通過多種渠道對晶體生長和引入的缺陷進行研究；⑤分析雜質(zhì)在砷化鎵中的行為，對高阻砷化鎵的來源進行研究[6]。對碳化硅單晶的研制則主要是在完整性、均勻性以及純度等三個方面進行。

4 結(jié)論

半導體器件的性能直接受半導體材料的質(zhì)量的影響，半導體材料也對半導體的研究工作有著重要的意義。想要提高半導體材料的質(zhì)量，就要將工作的質(zhì)量提高，提高超微量分析的水平，有利于元素純度的提高，得到超純的元素。要提高單晶制備所使用容器的純度。還要對材料的性能以及制備方法加大研究，促進新材料的發(fā)展。半導體材料的發(fā)展也與材料的制備，也就是晶體生長技術有關。因此，在半導體材料的發(fā)展過程中，不僅要發(fā)展擁有特殊優(yōu)越性能的品種，也要對晶體發(fā)展的新技術進行研究開發(fā)。

參考文獻

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[2] 張方，趙立群.“石油和化學工業(yè)‘十二五’規(guī)劃思路報告會”特別報導（三） 我國化工新材料發(fā)展形勢分析[J].化學工業(yè).2011（07）：55-57

[3] 原磊，羅仲偉.中國化工新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J].中國經(jīng)貿(mào)導刊.2010（03）：32-33

[4] 孫倩.面向“十二五”專家談新材料產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展方向――第三屆國際化工新材料（成都）峰會引業(yè)內(nèi)熱議[J].新材料產(chǎn)業(yè).2010（06）：19-20

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2、改善局部血液循環(huán):SUNDOM-300IB型半導體激光治療儀激光直接照射血流減少的疼痛部位或間接照射支配此范圍的交感神經(jīng)節(jié)均可引起血流增加，促進致痛物質(zhì)代謝，緩解疼痛。

3、激活腦內(nèi)啡肽系統(tǒng):機體接受半導體激光照射后可增加腦肽代謝，使腦內(nèi)類嗎啡樣物質(zhì)釋放加快，而緩角疼痛。

4、抑制神經(jīng)系統(tǒng)傳導:半導體激光不僅抑制刺激的傳導速度，亦抑制刺激的強度及沖動頻率。激光對疼痛刺激引起的末梢神經(jīng)沖動、傳導速度、強度及沖動頻率均有抑制的作用。

5、激活下行抑制系統(tǒng):激光照射刺激可上行性傳導至脊髓后角，同時又激活下行抑制系統(tǒng)。

6、組織修復:激光照射可促進新生血管生長和肉芽組織增生，刺激蛋白質(zhì)合成。毛細血管是肉芽組織的基本成分之一，是完成傷口愈合的前提條件，肉芽組織毛細血管越豐富，組織供氧量越充分，有助于各種組織修復細胞的代謝和成熟，促進膠原纖維的產(chǎn)生、沉積和交聯(lián)。