III族氮化物的电学特性
III族氮化物的电学特性
在半导体产业的发展中, 一般将Si、Ge 称为第一代电子材料; 而将GaA s、InP、GaP、InA s、A lA s 及其合金等称为第二代电子材料; 宽禁带(E g> 213eV ) 半导体材料近年来发展十分迅速, 成为第三代电子材料, 主要包括SiC、ZnSe、金刚石和GaN 等。同第一、二代电子材料相比(表1) , 宽禁带半导体材料具有禁带宽度大, 电子漂移饱和速
度高, 介电常数小, 导热性能好等特点, 非常适合于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件; 而利用其特有的禁带宽度, 还可以制作蓝、绿光和紫外光的发光器件和光探测器件。
（参考文献1：GaN——第三代半导体的曙光，梁春广，张冀，半导体学报，第20卷第2期）
III族氮化物, 主要包括GaN、A lN、InN (E g< 213V )、A lGaN、Ga InN、A l InN 和A lGa InN 等, 其禁带宽度覆盖了红、黄、绿、蓝、紫和紫外光谱范围. 在通常条件下, 它们以六方对称性的铅锌矿结构存在,
但在一定条件下也能以立方对称性的闪锌矿结构存在. 两种结构的
主要差别在于原子层的堆积次序不同, 因而电学性质也有显著差别.
表2给出了两种结构的A lN、GaN 和InN 在300K 时的带隙宽度和晶格
常数.
GaN是III族氮化物中的基本材料, 也是目前研究最多的III族氮化
物材料。 GaN 材料非常坚硬, 其化学性质非常稳定, 在室温下不溶
于水、酸和碱, 其融点较高, 约为1700℃。 GaN 的电学性质是决定
器件性能的主要因素。电子室温迁移率目前可以达900cm2/(V ·s)。 在
蓝宝石衬底上生长的非故意掺杂的GaN 样品存在较高(> 1018/ cm 3)
的n 型本底载流子浓度, 现在较好的GaN 样品的本底n 型载流子浓
度可以降到1016/ cm 3 左右. 由于n 型本底载流子浓度较高, 制备p
型GaN 样品的技术难题曾经一度限制了GaN 器件的发展. 1988 年A kasak i 等人首先通过低能电子束辐照( IEEB I) , 实现掺M g 的GaN 样
品表面p 2型化, 随后N akamura 采用热退火处理技术, 更好更方便地
实现了掺M g 的GaN 样品的p2型化, 目前已经可以制备载流子浓度
在1011～ 1020/cm3 的p2型GaN 材料。
不同生长压力下的GaN薄膜表现出相异的电学性能，即在500Torr
下生长的样品通常表现出更高的载流子浓度（（4.6～6.4）×1016cm-3）
与更高的迁移率（446～561cm2／（V·s）），而100Torr下生长的样品通常表现为更低的载流子浓度（1.56～3.99）×1016 cm-3与更低迁移率（22.9～202cm2／（V·s））。
【数据来源：生长压力对GaN材料光学与电学性能的影响, 冯雷，韩军，邢艳辉，范亚明,《半导体光电》2012年６月第３３卷第３期】
电学性能
一、实验目的 按照导电性能区分，不同种类的材料都可以分为导体、半导体和绝缘体三大类。区分标准一般以106Ω?cm和1012Ω?cm为基准，电阻率低于106Ω?cm称为导体，高于1012Ω?cm称为绝缘体，介于两者之间的称为半导体。然而，在实际中材料导电性的区分又往往随应用领域的不同而不同，材料导电性能的界定是十分模糊的。就高分子材料而言，通常是以电阻率1012Ω?cm为界限，在此界限以上的通常称为绝缘体的高分子材料，电阻率小于106Ω?cm称为导电高分子材料，电阻率为106 ～1012Ω?cm常称为抗静电高分子。通常高分子材料都是优良的绝缘材料。 通过本实验应达到以下目的： 1、了解高分子材料的导电原理，掌握实验操作技能。 2、测定高分子材料的电阻并计算电阻率。 3、分析工艺条件与测试条件对电阻的影响。 二、实验原理 1、电阻与电阻率 材料的电阻可分为体积电阻(R v)与表面电阻(R s)，相应的存在体积电阻率与表面电阻率。 体积电阻：在试样的相对两表面上放置的两电极间所加直流电压与流过两个电极之间的稳态电流之商；该电流不包括沿材料表面的电流。在两电极间可能形成的极化忽略不计。 体积电阻率：在绝缘材料里面的直流电场强度与稳态电流密度之商，即单位体积内的体积电阻。 表面电阻：在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电流之商；该电流主要为流过试样表层的电流，也包括一部分流过试样体积的电流成分。在两电极间可能形成的极化忽略不计。 表面电阻率：在绝缘材料的表面层的直流电场强度与线电流密度之商，即单位面积内的表面电阻。 体积电阻和表面电阻的试验都受下列因素影响：施加电压的大小和时间；电极的性质和尺寸；在试样处理和测试过程中周围大气条件和试样的温度、湿度。高阻测量一般可以利用欧姆定律来实现，即R=V/I。如果一直稳定通过电阻的电流，那么测出电阻两端的电压，就可以算出R的值。同样，给被测电阻施加一个已知电压，测出流过电阻的电流，也可以算出R的值。问题是R值很大时，用恒流测压法，被测电压V=RI将很大。若I=1μA，R=1012Ω，要测的电压V=106V。用加压测流法，V是已知的，要测的电流I=V/R将很小。因为处理弱电流难度相对小些，我们采用加压测流法，主要误差来源是微弱电流的测量。 2、导电高分子材料的分类
纤维的电学性能
纤维的电学性能 纤维的电学性能，主要包括纤维的导电性能与静电性能等。 (一丨电阻 电阻是表示物体导电性能的物理量。纤维的电阻一般以比电阻表示，纺织纤维常用的是质量比电阻。电流通过单位质量的物体且其长度为单位长度时的 电阻称为质董比电阻。纺织材料是不良导体，因此质量比电阻都^大。 影响纤维材料电阻大小的最主要因素是纤维的吸湿性和空气的相对湿度，纤维吸湿性好、皇冠比分空气相对湿度又大时，纤维吸湿量大而电阻小。因此 棉、麻、粘胶纤维的电阻比涤纶、锦纶、腈纶等合成纤维的电阻小。羊毛 纤维表面因有鳞片覆盖而表面的吸湿性很差，也表现出较髙的电阻。纤 维内含水率增加时，质量比电阻就会降低，服装在潮湿的气候下就不易 产生静电积累。纤维电阻过髙易产生静电而影响舒适性能。 (二)静电 纤维材料在加工和穿用过程中，会与人皇冠比分体及各种物体发生摩擦而产生静电。如果纤维或物体的导电性不好，电荷不易逸去，常会影响生产加工，降低织物品质。服装在产生静电时易沾污，并发生缠附现象，致使人体活动不方便，穿着不舒服，不雅观，甚至引起火灾。 材料所带静电的强度，可以用电荷半衰期来表示，即纤维材料上的静电电压或电荷衰减到原始数值的一半所需的时间；也可以用纤维的比电阻来间接表示。各种纤维的最大带电童大致相等，但静电衰减速度却差异很大。材料的表面比电阻降到一定程度，可以子的物体带负电荷，失去电子的物体带正电防止静电现象发生。
荷。表1 - 15为30冗和33%相对湿度下的纤两个绝缘体相互摩擦并分开时，得到电维静电电位序列。 纤维素纤维的静电现象不明显，皇冠比分羊毛或蚕丝有一定的静电干扰,而合成纤维和醺酿纤维制品的静电现象较严重。合成纤维及其织物常采用耐久性抗静电处理方法e如在合成纤维聚合或纺丝时，加人亲水性聚合物或导电性的髙分子化合物;采用复合纺丝法，制成外层有亲水性的复合纤维。也可以在混纺纱中混人吸湿性强的纤维，或按电位序列把带正电荷的纤维和带负电荷的纤维进行混纺；或混人少童的永久性抗静电纤维或导电纤维（金属纤维等)。对合成纤维织物还可以进行耐久性的亲水性树脂整理来避免静电现象。另一方面，纤维制品也可以采用暂时性抗静电处理方法。例如通过利用表面抗静电剂在纤维表面形成一层薄膜；或者增强吸湿性，以降低纤维的表面比电阻,使产生的静电易于逸散。 皇冠比分https://www.360docs.net/doc/5312807832.html,
热电材料的电学性能
1、实验目的 装订线 1. 通过实验了解热电材料的Seebeck系数和电阻率的测定方法； 2. 测量在特定温度范围内热电材料电学电学性能随温度的变化 关系； 3. 结合实验结果分析并热电材料电功率因子与温度的关系。2、实验原理 1. 塞贝克系数 塞贝克效应是材料的一个物理性能，是一种由电流引起的可逆热效应或者说是温度差引起的电效应，其示意图如下: 对于两种不同的导体串联组成的回路，在导体b的开路位置y和z之间，将会有一个电位差，称为热电动势，数值是：，当T不是很大时，为常数，定义为两种导体的相对Seebeck系 数，即 （1） Seebeck系数常用的单是uV/K, Seebeck系数的测量原理如下图所示，1、3和2、4分别是NiCr和NiSi热电偶臂。测量时两段温差保持10℃，S两端存在 温差时会产生热电势差Vs，相对于热电偶的其中一个电偶臂 1、3的Seebeck系数为
2. 电阻率 从原理上讲，对电阻为R，长度为L，截面积为A的样品，电导率=R(A/L)。然而，由于半导体热电材料通常电阻率较小，接触电阻相对较大，容易引入实验误差。实验中电阻率的测定采用下图所示的两探针原理以避免接触电阻的影响。电阻率测量在试样两端等温进行，当△T足够小时，才对样本施加测试电流，这是电阻 R=V R/I const， V R为样品两端电压探针的电压降，I const为恒流源电流，取一特定值。为消除附加的Seebeck电压影响，试验通过改变电流方向进行两次电压测量，取其平均值。得R值后，有公式=R(A/L)算出其电阻率。
3、实验设备与装备 测量装置温度由AI-708P智能控制器控制。样品两端电压利用Agilent970A数据采集仪输入微机。 所用电源为恒流源。测量时抽真空以防样品氧化。 4、实验方法与步骤 1. 实验样品的制备方法： 原料称量→悬浮熔炼→（快速凝固→）机械研磨→热压成型（获 得样品） 2. 实验样品的安装 双眼中先将被测样品两端抛光，并真空镀银或覆盖银浆，形成欧姆接触，以保证样品与纯铜夹具间的良好接触。 3. 热电性能的测定 夹好样品后抽真空，然后根据两个AI-708P控制仪中事先设定的升温程序程序升温至不同的温度，在每一个选定的温度，待温度稳定后才开始测量。 4. 数据处理得到的Seebeck系数和电阻率 5、实验结果处理 本次实验采用5#组数据。 1．以Seebeck系数对温度作图： 首先以直线拟合，获得结果为y=-52.1-0.176x 但是由图上各点位置看出，并非理想结果。误差较大。 再以二次曲线拟合，如图： 可见曲线精确度高了不少，此时方程为 y=-188.87+0.54x-0.000935x2 个人认为还是二次曲线比较理想一些。 电阻率对温度作图
被动电学特征
神经元作为电导体的特性 神经肌肉细胞膜的被动电学性质 1.神经肌肉纤维作为电缆 1.神经元的被动电学特征（passive electrical property），就是指可兴奋细胞膜的电阻和电容，以及 胞质电阻，在信号传递过程中的作用。 2.被动电学特征是，假定在无再生性动作电位时可兴奋细 胞膜是被动的，即研究在动作电位阈值下的可兴奋细胞 膜的电学特征，不激活任何电压敏感的，或者改变膜电 阻的膜离子通道。 3.神经纤维可以类似电缆，即有核心电导体和包绕的绝缘 鞘。但是，神经纤维信号扩布不远，是因为⑴核心的胞 质是低电导的。⑵有绝缘不良的细胞膜，造成电流外泄 漏。 2.神经肌肉纤维膜的等效电路 1.细胞膜的电阻在于离子通道，细胞膜的低电阻就是细胞 膜的离子电导高。细胞膜的离子通道具有半通透性，离 子集中在细胞膜的两侧，因而，电荷的分隔，意味着细 胞膜有电容的特性。 2.可兴奋细胞膜的等效电路：膜电阻r m，膜电容c m和胞
质电阻r i。细胞质外电阻不计，设定为电阻为零。 3.欧姆定律：电流流过电阻会产生电压降，V=ir 3.输入电阻与空间常数 1.根据上述的模拟电路，对于神经纤维膜电阻r m的尺度是 欧姆×厘米（Ωcm），是因为电流沿着细胞膜有泄漏。对 于神经纤维胞质电阻r i的尺度是欧姆/厘米（Ω/cm） 2.输入电阻（input resistance）r input是指注入的电流流 经轴浆和细胞膜至胞外的平均电阻，则峰值电位 V0=ir input。 3.电流注入点与两边任一距离x的电压V x=V0e-x/λ,空间 常数（length constant）λ是电压降为最大值的1/e （37%）的距离。 4.比电阻与纤维直径对电缆特性的影响 1.神经纤维的空间常数依赖于r m和r i的，λ=（r m/r i）1/2， 输入电阻，r input=0.5（r m.r i）1/2，通过实验可以测量 r input和λ的值，由此得到：r m=2r inputλ，r i=2r input/ λ。0.5因子的产生在于轴突的电流注入点向两个方向 流动，每半段输入电阻为（r m.r i）1/2。 2.r m和r i的值表征了1cm长度的圆柱形轴突的电阻特性， 但是，没有提供细胞膜和轴浆的电阻特性的细节，因而， 细胞膜的比电阻，R m=2παr m，即1cm2的膜电阻， 单位Ωcm2，意义在于与几何形状无关，这样两个细胞的
材料电学性能
高分子材料的电学性能 高分子092班学号：5701109061 姓名：林尤琳 摘要：种类繁多的高分子材料的电学性能是丰富多彩的。多数聚合物材料具有卓越 的电绝缘性能，其电阻率高、介电损耗小，电击穿强度高，加之又具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性及易成型加工性能，使它比其他绝缘材料具有更大实用价值，已成为电气工业不可或缺的材料。 关键词：高分子材料电学性能静电导电介电常数 高分子材料的电学性能是指在外加电场作用下材料所表现出来的介电性能、导电性能、电击穿性质以及与其他材料接触、摩擦时所引起的表面静电性质等。电学性能是材料最基本的属性之一，这是因为构成材料的原子和分子都是由电子的相互作用形成的，电子相互作用是材料各种性能的根源。电子的微观相互作用同时是产生材料宏观性能，包括电学性能的微观基础。在电场作用下产生的电流、极化现象、静电现象、光发射和光吸收现象都与其材料内部的电子运动相关。深入、系统了解材料的电学性能在材料的制备、应用等方面都具有非常重要的意义。（1） 一、聚合物的介电性 介电性是指高聚物在电场作用下，表现出对静电能的储存和损耗的性质。通常用介电常数和介电损耗来表示。(2) 根据高聚物中各种基团的有效偶极距μ，可以把高聚物按极性的大小分成四类： 非极性（μ＝0）：聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯等 弱极性（μ≤0.5）：聚苯乙烯、天然橡胶等 极性（μ＞0.5）：聚氯乙烯、尼龙、有机玻璃等 强极性（μ＞0.7）：聚乙烯醇、聚酯、聚丙烯腈、酚醛树脂、氨基塑料等 聚合物在电场下会发生以下几种极化：（1）电子极化，（2）原子极化，（3）偶极极化。聚合物的极化程度用介电常数ε表示 式中：V为直流电压；Qo、Q分别为真空电容器和介质电容器的两极板上产生的电荷；Q’为由于介质极化而在极板上感应的电荷。 非极性分子只有电子和原子极化，ε较小；极性分子除有上述两种极化外，还有偶极极化，ε较大。此外还有以下因素影响ε： （1）极性基团在分子链上的位置。在主链上的极性基团活动性小，影响小；在柔性侧基上的极性基团活动性大，影响大。 （2）分子结构的对称性。分子结构对称的，极性会相互抵消或部分抵消。 （3）分子间作用力。增加分子间作用力（交联、取向、结晶）会使ε较大；减少分子间作用力（如支化）会使ε较小。 （4）物理状态。高弹态比玻璃态的极性基团更易取向，所以ε较大。 聚合物在交变电场中取向极化时，伴随着能量损耗，使介质本身发热，这种现象称为聚合物的介电损耗。通常用介电损耗角正切tanδ来表示介电损耗。一般高聚物的介电损耗时非常小的，tanδ＝10－3～10－4。 介电损耗主要是取向极化引起的，通常ε越大的因素也越会导致较大的介电损耗。非极性聚合物理论上讲没有取向极化，应当没有介电损耗，但实际上总是有杂质（水、增塑剂等）
电学性能检测测试项目和标准
电学性能检测测试项目和标准 电学检测是用于核定待测系统或元件整体电学性能是否满足要求的检测。 电学性能检测项目： 表面电阻、表面电阻率、体积电阻、体积电阻率、击穿电压、介电强度、介电损耗、静电性能等。 电学性能检测标准： GB 11297.11-1989 热释电材料介电常数的测试方法 GB 11310-1989 压电陶瓷材料性能测试方法相对自由介电常数温度特性的测 试 GB/T 12636-1990 微波介质基片复介电常数带状线测试方法 GB/T 1693-2007 硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法 GB/T 2951.51-2008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第51部分：填充 膏专用试验方法滴点油分离低温脆性总酸值腐蚀性23℃时的介电常数23℃和100℃时的直流电阻率 GB/T 5597-1999 固体电介质微波复介电常数的测试方法 GB/T 7265.1-1987 固体电介质微波复介电常数的测试方法微扰法 GB 7265.2-1987 固体电介质微波复介电常数的测试方法“开式腔”法 SJ/T 10142-1991 电介质材料微波复介电常数测试方法同轴线终端开路法 SJ/T 10143-1991 固体电介质微波复介电常数测试方法重入腔法 SJ/T 11043-1996 电子玻璃高频介质损耗和介电常数的测试方法 SJ/T 1147-1993 电容器用有机薄膜介质损耗角正切值和介电常数试验方法 SJ 20512-1995 微波大损耗固体材料复介电常数和复磁导率测试方法 SY/T 6528-2002 岩样介电常数测量方法 GB/T 3333-1999 电缆纸工频击穿电压试验方法 GB/T 3789.17-1991发射管电性能测试方法电气强度的测试方法 GB/T 507-2002 绝缘油击穿电压测定法 GB 7752-1987 绝缘胶粘带工频击穿强度试验方法 SH/T 0101-1991 石油蜡和石油脂介电强度测定法 GB/T 1424-1996 贵金属及其合金材料电阻系数测试方法 GB/T 351-1995 金属材料电阻系数测量方法 HG/T 3331-1978 绝缘漆漆膜体积电阻系数和表面电阻系数测定法(原HG/T 2-59-78) HG 3332-1978 绝缘漆耐电弧性测定法 HG/T 3332-1980 耐电弧漆耐电弧性测定法
电学元件伏安特性研究
电学元件伏安特性研究 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
中国石油大学（华东）现代远程教育 实验报告 课程名称：大学物理(二) 实验名称： 实验形式：在线模拟+现场实践 提交形式：提交书面实验报告 学生姓名：史玉龙学号： 年级专业层次： 16秋计算机应用技术网络秋高起专 学习中心： 提交时间： 2017 年 5 月 22 日
1．测定线性电阻的伏安特性 本实验在实验板上进行。分立元件R=200Ω和R=2000Ω普通电阻作为被测元件，并按图1-5接好线路。经检查无误后，先将直流稳压电源的输出电压旋钮逆时针旋转，确保打开直流稳压电源后的输出电压在0V左右，然后再打开电源的开关。依次调节直流稳压电源的输 出电压为表1-1中所列数值。并将相对应的电流值记录在表中。 2．测量半导体二极管的伏安特性（1）正向特性 将稳压电源的输出电压调到2V 后，关闭电源开关，按图1-6接好线路。经检查无误后，开启稳压电源。调节电位器W，使电压表读数分别为 表1-2中数值，并将相对应的电流表读数记于表1-2中。为了便于作图，在曲线弯曲部分可适当多取几个测量点。 3．测定小灯泡灯丝的伏安特性 本实验采用低压小灯泡作为测 试对象。 按图1-8接好电路，并将直流稳 压电源的输出电压调到0V左右。经 检查无误后，打开直流稳压电源开关。依次调节电源输出电压为表1-4 所列数值。并将相对应的电流值记 录在表1-4中。注意在打开电源开 关前一定先将电压调节旋钮逆时针 调到电压最小的位置。 图1-5 测量线性电阻伏安特性的电路图1-6 测量半导体二极管的正向伏安特性 图1-7 测量小灯泡灯丝的伏安特性
材料的电学性能测试
材料科学实验讲义 (一级实验指导书) 东华大学材料科学与工程中心实验室汇编 2009年7月
一、实验目的 按照导电性能区分，不同种类的材料都可以分为导体、半导体和绝缘体三大类。区分标准一般以106Ω?cm和1012Ω?cm为基准，电阻率低于106Ω?cm称为导体，高于1012Ω?cm称为绝缘体，介于两者之间的称为半导体。然而，在实际中材料导电性的区分又往往随应用领域的不同而不同，材料导电性能的界定是十分模糊的。就高分子材料而言，通常是以电阻率1012Ω?cm为界限，在此界限以上的通常称为绝缘体的高分子材料，电阻率小于106Ω?cm称为导电高分子材料，电阻率为106 ～1012Ω?cm常称为抗静电高分子。通常高分子材料都是优良的绝缘材料。 通过本实验应达到以下目的： 1、了解高分子材料的导电原理，掌握实验操作技能。 2、测定高分子材料的电阻并计算电阻率。 3、分析工艺条件与测试条件对电阻的影响。 二、实验原理 1、电阻与电阻率 材料的电阻可分为体积电阻(R v)与表面电阻(R s)，相应的存在体积电阻率与表面电阻率。 体积电阻：在试样的相对两表面上放置的两电极间所加直流电压与流过两个电极之间的稳态电流之商；该电流不包括沿材料表面的电流。在两电极间可能形成的极化忽略不计。 体积电阻率：在绝缘材料里面的直流电场强度与稳态电流密度之商，即单位体积内的体积电阻。 表面电阻：在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电流之商；该电流主要为流过试样表层的电流，也包括一部分流过试样体积的电流成分。在两电极间可能形成的极化忽略不计。 表面电阻率：在绝缘材料的表面层的直流电场强度与线电流密度之商，即单位面积内的表面电阻。 体积电阻和表面电阻的试验都受下列因素影响：施加电压的大小和时间；电极的性质和尺寸；在试样处理和测试过程中周围大气条件和试样的温度、湿度。高阻测量一般可以利用欧姆定律来实现，即R=V/I。如果一直稳定通过电阻的电流，那么测出电阻两端的电压，就可以算出R的值。同样，给被测电阻施加一个已知电压，测出流过电阻的电流，也可以算出R的值。问题是R值很大时，用恒流测压法，被测电压V=RI 将很大。若I=1μA，R=1012Ω，要测的电压V=106V。用加压测流法，V是已知的，要测的电流I=V/R将很小。因为处理弱电流难度相对小些，我们采用加压测流法，主要误差来源是微弱电流的测量。 2、导电高分子材料的分类