硅巢材料项目可行性研究报告
硅巢材料项目可行性研究报告
xxx集团
摘要
重视施工设计工作的原则。严格执行国家相关法律、法规、规范，做好节能、环境保护、卫生、消防、安全等设计工作。同时，认真贯彻“安全生产，预防为主”的方针，确保投资项目建成后符合国家职业安全卫生的要求，保障职工的安全和健康。
该硅巢材料项目计划总投资15610.37万元，其中：固定资产投资12412.56万元，占项目总投资的79.51%；流动资金3197.81万元，占项目总投资的20.49%。
达产年营业收入28164.00万元，总成本费用22116.36万元，税金及附加269.01万元，利润总额6047.64万元，利税总额7150.81万元，税后净利润4535.73万元，达产年纳税总额2615.08万元；达产年投资利润率38.74%，投资利税率45.81%，投资回报率29.06%，全部投资回收期4.94年，提供就业职位467个。
项目基本情况、背景及必要性、市场分析、项目建设方案、项目选址分析、工程设计说明、项目工艺及设备分析、项目环境影响分析、项目职业保护、风险评价分析、节能分析、项目实施进度计划、投资计划方案、经济效益评估、项目综合结论等。
硅巢材料项目可行性研究报告目录
第一章项目基本情况
第二章项目承办单位基本情况第三章背景及必要性
第四章项目选址分析
第五章工程设计说明
第六章项目工艺及设备分析
第七章项目环境影响分析
第八章风险评价分析
第九章节能分析
第十章实施进度及招标方案
第十一章人力资源
第十二章投资计划方案
第十三章经济效益评估
第十四章项目综合结论
第一章项目基本情况
一、项目名称及承办单位
（一）项目名称
硅巢材料项目
（二）项目承办单位
xxx集团
二、项目建设地址及负责人
（一）项目选址
xx工业示范区
（二）项目负责人
彭xx
三、报告研究目的
作为投资决策前必不可少的关键环节，可行性研究报告是在前一阶段
的可行性研究报告获得审批通过的基础上，主要对项目市场、技术、财务、工程、经济和环境等方面进行精.确系统、完备无遗的分析，完成包括市场
和销售、规模和产品、厂址、原辅料供应、工艺技术、设备选择、人员组织、实施计划、投资与成本、效益及风险等的计算、论证和评价，选定最
佳方案，依此就是否应该投资开发该项目以及如何投资，或就此终止投资
还是继续投资开发等给出结论性意见，为投资决策提供科学依据，并作为
进一步开展工作的基础。
四、报告编制依据
1、中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划。
2、《产业结构调整指导目录(2013年本)》。
3、《投资项目可行性研究指南（试用版）》。
4、《建设项目经济评价方法与参数（第三版）》。
5、《建设项目经济评价细则》（2010年本）。
6、《建设项目可行性研究报告编制内容深度规定》。
7、项目承办单位提供的有关技术基础资料。
8、其它国家现行有关政策、法规和标准等。
五、项目提出理由
1、项目承办单位自成立以来始终坚持“自主创新、自主研发”的理念，始终把提升创新能力作为企业竞争的最重要手段，因此，积累了一定的项
目产品技术优势。项目承办单位在项目产品开发、设计、制造、检测等方
面形成了一套完整的质量保证和管理体系，通过了ISO9000质量体系认证，赢得了用户的信赖和认可。
2、从经济发展的国内条件来看，推进经济结构转换的基本推动性因素
仍需夯实，经济发展的不平衡、不协调、不可持续问题依然突出。首先，
发达国家在科技创新领域的领先优势仍旧是显著的，我国的科技创新能力
虽有显著增强，但总体竞争力仍落后于发达国家，总体上尚未形成创新驱
动式的增长模式，创新驱动发展的制度环境仍需大力改善。其次，收入分
配格局尚未发生根本性改变，居民收入分配差距较大，成为经济结构调整
的重要制约因素。再有，经济发展与能源安全、资源供给、生态环境、自
然灾害、气候变化等约束矛盾更加突出。
六、产品方案及建设规模
（一）产品方案
项目主要产品为硅巢材料，根据市场情况，预计年产值28164.00万元。
项目承办单位计划在项目建设地建设项目，具有得天独厚的地理条件，与xx省同行业其他企业相比，拥有“立地条件好、经营成本低、投资效益高、比较竞争力强”的优势，因此，发展相关产业前景广阔。
（二）建规模
1、该项目总征地面积42227.77平方米（折合约63.31亩），其中：
净用地面积42227.77平方米（红线范围折合约63.31亩）。项目规划总建
筑面积69675.82平方米，其中：规划建设主体工程52498.40平方米，计
容建筑面积69675.82平方米；预计建筑工程投资5323.05万元。
2、项目计划购置设备共计150台（套），设备购置费4431.52万元。
七、投资估算
项目预计总投资15610.37万元，其中：固定资产投资12412.56万元，占项目总投资的79.51%；流动资金3197.81万元，占项目总投资的20.49%。
八、经济效益测算
预期达产年营业收入28164.00万元，总成本费用22116.36万元，税
金及附加269.01万元，利润总额6047.64万元，利税总额7150.81万元，
税后净利润4535.73万元，达产年纳税总额2615.08万元；达产年投资利
润率38.74%，投资利税率45.81%，投资回报率29.06%，全部投资回收期
4.94年，提供就业职位467个。
九、经济效益测算
本期工程项目建设期限规划12个月。
实行动态计划管理，加强施工进度的统计和分析工作，根据实际施工
进度，及时调整施工进度计划，随时掌握关键线路的变化状况。
十、项目符合性
（一）产业发展政策符合性
由xxx集团承办的“硅巢材料项目”主要从事硅巢材料项目投资经营，其不属于国家发展改革委《产业结构调整指导目录（2011年本）》（2013
年修正）有关条款限制类及淘汰类项目。
（二）项目选址与用地规划相容性
硅巢材料项目选址于xx工业示范区，项目所占用地为规划工业用地，
符合用地规划要求，此外，项目建设前后，未改变项目建设区域环境功能
区划；在落实该项目提出的各项污染防治措施后，可确保污染物达标排放，
满足xx工业示范区环境保护规划要求。因此，建设项目符合项目建设区域用地规划、产业规划、环境保护规划等规划要求。
（三）“三线一单”符合性
1、生态保护红线：硅巢材料项目用地性质为建设用地，不在主导生态功能区范围内，且不在当地饮用水水源区、风景区、自然保护区等生态保护区内，符合生态保护红线要求。
2、环境质量底线：该项目建设区域环境质量不低于项目所在地环境功能区划要求，有一定的环境容量，符合环境质量底线要求。
3、资源利用上线：项目营运过程消耗一定的电能、水，资源消耗量相对于区域资源利用总量较少，符合资源利用上线要求。
4、环境准入负面清单：该项目所在地无环境准入负面清单，项目采取环境保护措施后，废气、废水、噪声均可达标排放，固体废物能够得到合理处置，不会产生二次污染。
十一、项目评价
1、xxx（集团）有限公司为适应国内外市场需求，拟建“硅巢材料项目”，本期工程项目的建设能够有力促进xx工业示范区经济发展，为社会提供就业职位467个，达产年纳税总额2615.08万元，可以促进xx工业示范区区域经济的繁荣发展和社会稳定，为地方财政收入做出积极的贡献。
2、项目达产年投资利润率38.74%，投资利税率45.81%，全部投资回
报率29.06%，全部投资回收期4.94年，固定资产投资回收期4.94年（含
建设期），项目具有较强的盈利能力和抗风险能力。
3、完善公共服务体系，提高服务质量水平。民营企业多为中小型企业，缺乏对市场信息进行系统搜集、科学分析与预测的意识和能力，承担技术
创新风险的能力也较弱。报告从加快行业信息平台和技术创新服务平台建设，打造互联网“双创”平台和中小企业服务体系，为民营企业发展提供
全方位解决方案。同时，完善投资项目在线审批监管平台，促进网上并联
审批。
十二、主要经济指标
主要经济指标一览表
第二章项目承办单位基本情况
一、公司简介
公司自成立以来，坚持“品牌化、规模化、专业化”的发展道路。以
人为本，强调服务，一直秉承“追求客户最大满意度”的原则。多年来公
司坚持不懈推进战略转型和管理变革，实现了企业持续、健康、快速发展。未来我司将继续以“客户第一，质量第一，信誉第一”为原则，在产品质
量上精益求精，追求完美，对客户以诚相待，互动双赢。我们将不断超越
自我，继续为广大客户提供功能齐全，质优价廉的产品和服务，打造一个
让客户满意，对员工关爱，对社会负责的创新型企业形象！
经过多年的发展与积累，公司建立了较为完善的治理结构，形成了完
整的内控制度。
公司坚持精益化、规模化、品牌化、国际化的战略，充分发挥渠道优势、技术优势、品牌优势、产品质量优势、规模化生产优势，为客户提供
高附加值、高质量的产品。公司将不断改善治理结构，持续提高公司的自
主研发能力，积极开拓国内外市场。
二、公司经营情况分析
2018年，xxx（集团）有限公司实现营业收入26196.85万元，同比增
长12.70%（2951.91万元）。其中，主营业业务硅巢材料生产及销售收入
为24696.95万元，占营业总收入的94.27%。
2018年营业收入一览表
根据初步统计测算，公司实现利润总额5592.67万元，较去年同期相比增长1291.69万元，增长率30.03%；实现净利润4194.50万元，较去年同期相比增长729.73万元，增长率21.06%。
2018年主要经济指标
第三章背景及必要性
一、项目建设背景
1、制造业是实现工业化和现代化的主导力量，也是国家综合实力和国
际竞争力的体现。从全球范围看，发达国家也常被称为工业化国家，说明
现代化与工业化密不可分。国际金融危机后，发达国家重新聚焦实体经济，纷纷实施“再工业化”战略，加强对先进制造业的前瞻性布局，在人工智能、增材制造、新材料等新兴领域加快部署，谋求占领全球产业竞争战略
制高点。反观一些发展中国家，在工业化中后期由于未能坚持发展制造业，现代化进程严重受阻。这些经验和教训表明，制造业始终是一个国家和地
区经济社会发展的根基所在。制造业是我国经济的根基所在，也是推动经
济发展提质增效升级的主战场。“十二五”以来，面对国内外复杂多变的
经济形势，我国制造业始终坚持稳步发展，总体规模位居世界前列，综合
实力和国际竞争力显著增强，已站到新的历史起点上。党的十八大提出，
到2020年要基本实现工业化和全面建成小康社会，作为实现这一战略目标
的主导力量，我国制造业肩负着由大变强的新历史使命。
2、《中国制造2025》的实施，已经和仍将发挥提升中国制造企业国际竞争力的作用，中国制造业将直面第四次工业革命的机遇和挑战，并受惠
于所产生的科技成果，加快转型升级和动能转换的步伐，进一步提升创新
能力和供给能力，排除干扰，朝着制造强国这一目标坚定地前进。
3、战略性新兴产业领域创新活跃，现有管理方式不适应的情况还大量
存在。在生物领域，企业密集反映新药和医疗服务准入问题突出。一是目
前有上万种药品排队候审。二是我国在基因检测等新型医疗手段方面具备
较强技术实力，但目前还难以在全国范围内推广应用。三是在一些省级招
标中，医疗器械国内和进口分组招标，导致自主创新产品受到不公平待遇。在新能源领域，光伏市场转好，但光伏生产被列入产能过剩行业，企业难
以融资。同时，企业反映光伏补贴拖欠情况增多。风电弃风现象长期存在，2015年1―6月全国弃风电量175亿千瓦时，同比增加101亿千瓦时，平均弃风率达15.2%，同比上升6.8个百分点。
4、投资项目建成后将为当地工业发展注入新的活力，带动社会经济各
项事业迅速发展；经济的繁荣需要众多适应市场需要的、具有强大生命力的、新的经营项目的推动；项目承办单位利用自身的经济、技术、人力资
源优势，实施项目形成规模经济，可为企业增创效益，同时，可以带动相
关产业的迅速发展；项目达产后对发展当地经济、增加财政收入、引领相
关产业发展和解决劳动力就业等方面将起到积极的推动作用。
2018年前11个月中国工业经济运行总体平稳、稳中向好，同时稳中趋缓、稳中有变、稳中有忧。2018年1～11月，全国规模以上工业增加值增
幅6.3%，6～11月工业增幅呈下滑趋势，分别为6%、6.1%、5.8%、5.9%和5.4%；2018年11月PMI指数50.0%，跌至荣枯线；利润增长主要集中在采
掘业、原材料工业等上游产业，占总增长的八成；价格走势趋于平和，将
对上下游行业利润增幅起到均衡作用；固定资产投资增幅持续走低，结构有新变化，民间投资、工业投资均有所回暖；国内消费增势回落，缺乏消费热点带动，消费结构有改善，服务型消费增长较快；进出口平稳增长，利用外资保持增长，对外投资回暖，不确定不稳定因素加大；产业转型升级成效明显，仍需努力；东部工业增加值增幅下降明显应引起警觉。预测2018全年的工业增速在合理区间，但会影响2019年走势。
二、必要性分析
1、引领新常态，就要加快培育经济增长新动力。进入经济发展新常态的中国，经济韧性更好、潜力更足、回旋空间更大，在产业转型升级、新型城镇化、创新创业、对外开放等诸多方面都孕育着重大机遇。我们要积极顺应世界科技革命和产业革命的大势，在稳住经济运行的同时，积极谋“进”，以更有力的改革举措、更“活”的市场、更“实”的创新、更“宽”的政策，激励更多人去创业创造，培育新的经济增长点，让新的增长“发动机”动力更充沛，让中国经济在新常态中迈上新台阶、实现新跨越。
2、今年以来，我国在适度扩大总需求的同时，着力加强供给侧结构性改革效果初显，突出特点表现在“稳”字上。从需求侧看，在消费需求保持平稳态势的同时，投资需求稳中有升。一季度，固定资产投资实际增长13.8%，增速比上年全年加快0.7个百分点，比今年1至2月份加快0.5个百分点。从供给侧看，在农业平稳发展的基础上，工业生产缓中趋稳。按
可比价格计算，全国规模以上工业增加值一季度同比增长5.8%，比今年1
至2月份加快0.4个百分点。尤为值得关注的是，全国规模以上工业企业
效益实现恢复性增长，1至2月份利润总额同比增长4.8%。这些积极变化，对缓解经济下行压力和保持就业稳定，发挥了不可低估的重要作用。进一
步分析，伴随供给侧结构性改革正效应持续外溢，结构优化的成果十分显著。一是以改善投资结构为标志，第三产业增速明显快于第二产业。一季
度第二产业投资33664亿元，增长7.3%；第三产业投资50230亿元，增长12.6%。无论从投资规模还是增长幅度看，第三产业都远高于第二产业。二
是以国内生产总值的产业增加值占比为标志，第三产业领先优势持续扩大。一季度，第三产业增加值占国内生产总值的比重为56.9%，比上年同期提高2.0个百分点，高于第二产业19.4个百分点。三是以工业增加值增速为标志，工业继续向中高端迈进。一季度高技术产业和装备制造业增加值增速
分别比规模以上工业快3.4个和1.7个百分点，占规模以上工业增加值比
重分别为12.1%和32.4%，比上年同期提高1.1个和1.7个百分点。对比上
述数据可以看出，由于新常态下结构调整不断取得新进展，稳增长因而持
续获得新动能，这是当前经济运行中最为值得称道的。
3、从经济发展的国内条件来看，推进经济结构转换的基本推动性因素
仍需夯实，经济发展的不平衡、不协调、不可持续问题依然突出。首先，
发达国家在科技创新领域的领先优势仍旧是显著的，我国的科技创新能力
虽有显著增强，但总体竞争力仍落后于发达国家，总体上尚未形成创新驱
动式的增长模式，创新驱动发展的制度环境仍需大力改善。其次，收入分配格局尚未发生根本性改变，居民收入分配差距较大，成为经济结构调整的重要制约因素。再有，经济发展与能源安全、资源供给、生态环境、自然灾害、气候变化等约束矛盾更加突出。
4、当今高速增长的中国经济又一次面临世界经济风云变幻的新一轮挑战，为确保中国经济的顺利发展，离不开相关工业的支撑和发展；建设好项目，将有助于发挥项目承办单位集聚效应、资源共享、充分协作、合理竞争，同时，在一定程度上还有助于快速提高当地项目产品制造工业的技术水平和行业市场竞争能力，对于项目产品制造企业为国家实现产业振兴计划、推进产业结构调整和优化升级，都具有十分重要的现实意义。
第四章项目选址分析
一、项目选址原则
对周围环境不应产生污染或对周围环境污染不超过国家有关法律和现
行标准的允许范围，不会引起当地居民的不满，不会造成不良的社会影响。
二、项目选址
该项目选址位于xx工业示范区。
深化体制机制改革，促使战略性新兴产业成为当地经济转型的主导力量，成为全省重要的战略性新兴产业基地。在中央和省委、省政府的坚强
领导下，我市积极应对复杂多变经济形势，深入实施振兴发展战略，扎实
做好打基础利长远工作，着力转变经济发展方式，有效提升发展质量和效益，在加快振兴发展、全面建成小康社会征程上迈出了扎实步伐。经济实
力稳步增强，预计2020年实现地区生产总值1500亿元、人均GDP3.4万元，三次产业结构优化调整为14.8:38.8:46.4，与2010年相比，工业增加值率提高7.7个百分点，单位GDP能耗下降21个百分点，第三产业增加值占GDP比重上升5.7个百分点。
三、项目建设地硅巢材料行业发展概况
目前，区域内拥有各类硅巢材料企业871家，规模以上企业11家，从
业人员43550人。截至2017年底，区域内硅巢材料产值131688.75万元，
较2016年115668.64万元增长13.85%。产值前十位企业合计收入
纳米硅碳负极材料研究报告
纳米硅碳负极材料研究报告 0引言 自1991年SONY公司以石油焦炭为负极材料将锂离子电池推向商业化以来，因其出色的循环寿命、较高工作电压、高能量密度等特性，锂离子电池一经推出就受到人们的广泛关注，迅速成为能源储存装置中的明星。近年来，随着新能源交通工具(如EV和HEV)的发展，对锂离子电池提出了更高的要求。作为锂离子电池关键部分的负极材料需要具备在Ii 的嵌入过程中自由能变化小，反应高度可逆;在负极材料的固态结构中有高的扩散率;具有良好的电导率;优良的热力学稳定性以及与电解质良好的相容胜等。研究者们通过开发具有新颖纳米结构的碳材料和非碳材料，来提高作为锂离子电池负极的嵌铿性能。然而，这些新颖的材料，如Sn, Si, Fe、石墨烯、碳纳米管，等，虽然其理论嵌铿容量较高(Sn和Si的理论嵌铿容量分别为994mAh/g和4 200 mAh/g ，但由于制备工艺相当复杂，成本较高，而且在充放电过程中存在较大的体积变化和不可逆容量。因此，若将其进行商业化应用还需要解决许多问题。 锂离子电池具有高电压、高能量、循环寿命长、无记忆效应等众多优点，已经在消费电子、电动土具、医疗电子等领域获得了少’一泛应用。在纯电动汽车、混合动力汽车、电动自行车、轨道交通、航空航天、船舶舰艇等交通领域逐步获得推少’一。同时，锉离子电池在大规模可再生能源接入、电网调峰调频、分布式储能、家庭储能、数据中心备用电 源、通讯基站、土业节能、绿色建筑等能源领域也显示了较好的应用前景 1不同负极材料的特点评述 天然石墨有六方和菱形两种层状品体结构同，具有储量大、成本低、安全无毒等优点。在锉离子电池中，天然石墨粉末的颗粒外表面反应活性不均匀，品粒粒度较大，在充放电过程中表面品体结构容易被破坏，存在表面SEI膜覆盖不均匀，导致初始库仑效率低、倍率性能不好等缺点。为了解决这些问题，可以采用颗粒球形化、表面氧化、表面氟化、表面包覆软碳、硬碳材料以及其它方式的表面修饰和微结构调整等技术对天然石墨进行改性处理。从成本和性能的综合考虑，目前土业界石墨改性主要使用碳包覆土艺处理。商业化应用的改性天然石墨比容量为340~ 370 mA·h/g，首周库仑效率90%~93%，100% DOD循环寿命可达到1000次以上，基本可以满足消费类电子产品对小型电池的性能要求。 2硅碳负极材料应用前景 近年来，我国锂离子电池产业发展迅速，全球市场份额不断攀升，在大规模的锂离子电池产业投资的带动下，锂离子电池负极材料的需求不断上升。硅负极相比石墨负极具有更高的质量能量密度和体积能量密度，采用硅负极材料的锉离子电池的质量能量密度可以提升8%以上，体积能量密度可以提升10%以上，同时每千瓦时电池的成本可以下降至少3%，因此硅负极材料将具有非常广阔的应用前景。新能源汽车产业是全球汽车产业的发展方向，也是我国重要的新兴战略产业之一，未来10年将迎来全球汽车产业向新能源汽车转型和升级的战略机遇。新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。其中，纯电动汽车完全使用动力电池驱动，对电池容量需求最大，要求锉离子电池容量平均为30 kW /h。自2010年起，动力类锉离子电池受益于技术提升和成本降低，逐渐替代镍锅,镍氢电池，成为新能源汽车广泛使用的动力电池。根据中国汽车工业协会统计，我国新能源汽车产量由2011年的8000辆左右增至2015年的34万辆，而销量则由2011年的8000辆左右增至2015年的33万辆，年均复合增长率均超过150% o在各种利好政策的影响下，2014
SOI光波导器件研究进展及应用
SOI光波导器件前沿研究 光电信息学院 赵正松 2011059050025摘要：SOI（Silicon-on-insulator绝缘衬底上的硅）是一种折射率差大、波导传输损耗小的新型材料，SOI基光电子器件具有与微电子工艺兼容、能够实现OEIC单片集成等优点，近年来随着SOI晶片制备技术的成熟,SOI 基波导光波导器件的研究日益受到人们的重视.介绍了弯曲波导、光耦合器、可 调谐光衰减器、光调制器和光开关等常见的SOI基光波导器件的一些研究进 展。 引言：光纤通讯网络中，波分复用（WDM）是提高传输速率和扩大通讯容量的理想途径:通过在单根光纤中多个波长的复用，可以充分利用光纤巨大的带宽资源,实现不同数据格式信息的大容量并行传输，同时又可降低对器件的超高速要求。 在WDM网络中，网际间交叉互联（OXC）光信号上下载路（OADM）,以及波长变换等关键技术的实现使得WDM 网络具有高度的组网灵活性、经济性和可靠性。 在WDM光网络中，网际OXC和节点OADM功能是最核心的技术，光滤波器、光耦合器、光开关、可变光衰减器、波长变换器、复用与解复用器等是最关键的器件[1].在基于各种材料的光波导器件中,硅基光波导器件格外引人注目。 硅基光波导材料有SOI絶缘体上的硅）、SiO2/Si和SiGe/Si等多种.硅基光波 导的优势在于:硅片尺寸大、质量高、价格低;硅基光波导材料具有较大的折射率差，便于缩小器件尺寸和实现平面光波回路（PLC单片集成；电学性能好，易于控制, 具备光电混合集成的潜力;机械性能好,加工方便,可以光刻腐蚀成各种三维光波导结构；硅的热导性和热稳定性好,可以直接用作集成芯片的热沉,器件封装结构简单.最重要的是硅的加工工艺与传统微电子工艺兼容,适合低成本制作硅基光电子集成（OEIC芯片。 本文主要研究的SOI硅基光波导材料全名为Silicon On Insulator是指硅晶体管结构在绝缘体之上的意思，原理就是在Silicon （硅）晶体管之间，加入绝缘体物
微波技术基础第二章课后答案 杨雪霞知识分享
2-1 波导为什么不能传输TEM 波？ 答：一个波导系统若能传输TEM 波型，则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电流，而在单导体所构成的空心金属波导馆内，不可能存在静电荷或恒定电流，因此也不可能传输TEM 波型。 2-2 什么叫波型？有哪几种波型？ 答：波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。 根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型，主要有三种： TEM 波（0z E =，0z H =），TE 波(0z E =,0z H ≠),TM 波（0z E ≠，0z H =） 2-3 何谓TEM 波，TE 波和TM 波？其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系？ 答：0z E =，0z H =的为TEM 波；0z E =,0z H ≠为TE 波；0z E ≠，0z H =为TM 波。 TE 波阻抗： x TE y E wu Z H ηβ = ==> TM 波阻抗： x TM y E Z H w βηε= == 其中η为TEM 波在无限答煤质中的波阻抗。 2-4 试将关系式y z x H H jw E y z ε??-=??，推导为1()z x y H E j H jw y βε?=+?。 解：由y H 的场分量关系式0j z y H H e β-=（0H 与z 无关）得： y y H j H z β?=-? 利用关系式y z x H H jw E y z ε??-=??可推出： 11()()y z z x y H H H E j H jw y z jw y βεε???= +=+??? 2-5 波导的传输特性是指哪些参量？ 答：传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损耗和衰减等。 2-6 何为波导的截止波长c λ？当工作波长λ大于或小于c λ时，波导内的电磁波的特性有何
(完整版)光波导与光纤通信课程教学大纲
《光波导与光纤通信》课程教学大纲 一、《光波导与光纤通信》课程说明 （一）课程代码：08131013 （二）课程英文名称：Fundamentals of Light Wave Guide & Fibre Optical Communication （三）开课对象：应用物理学专业本科生 （四）课程性质： 光波导与光纤通信应用物理学专业本科生的专业选修课。其预修课程有大学物理、数理方法、通信原理等。本课程的目的本课程的目的是让学生掌握光纤通信的基本概念，基本理论和基本技术，了解光纤通信的发展现状。 （五）教学目的： 本课程的目的是让学生掌握光纤通信的基本概念，基本理论和基本技术，了解光纤通信的发展现状，更好地适应社会需要。 （六）教学内容： 光纤通信是现代通信网的重要组成部分,本课程内容主要包括光波导和光纤的基本理论和性质;半导体、激光器、光检测器、光放大器等光纤通信器件的基本理论和性质;光发射机、光接收机的基本理论和性质;光纤通信系统的构成、设计方式以及光纤通信中各种新技术、新发展。 （七）学时数、学分数及学时数具体分配 学时数： 54 学时 分数： 3学分 学时数具体分配：
（八）教学方式 以课堂讲授为主要授课方式 （九）考核方式和成绩记载说明 考核方式为考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60% 。二、讲授大纲与各章的基本要求 第一章概论 教学要点： 通过本章学习，使学生掌握光纤通信的发展史及其发展方向，光纤通讯的优点及特点。 1.了解光纤通信的发展状况。 2.理解光纤通信的特点。 教学时数：2学时 教学内容： 第一节光纤通信的发展概况 第二节光纤通信的特点
光电器件研究进展和发展趋势
光电器件研究进展和发展趋势 原荣信息产业部电子第三十四研究所研究员 摘要：建设光纤接入网和DWDM系统离不开各种光学材料和器件，诸如光纤和光缆、连接器和耦合器、光发射/接收器、光波分复用/解复用器、光滤波器、光放大器、光开关以及光分插复用器等。本文就光纤通信系统用到的光电器件的研究进展和发展趋势作一个简要介绍。 一、光有源器件 1.1 可调谐激光器 可调谐激光器是实现宽带测试、WDM和光纤放大器泵浦的最重要的器件,近年制成的单频激光器都用多量子阱(MQW)结构、分布反馈(DFB)式或分布布喇格反射(DBR)式结构,有些能在80nm范围内调谐。在半导体激光器后面加上一个光纤布喇格光栅,可使波长稳定,如美国E-TEK研制的980nm泵浦激光器,输出光功率达220mW,又如法国alcatel Optronics公司研制的1480nm泵浦激光器,不但在半导体激光器后面加了一个光纤布喇格光栅,而且尾纤采用保偏光纤,既使波长稳定,又使功率也稳定。美国MPB公司推出的EBS-4022宽带光源,其输出功率达22dBm,在C波段40nm的带宽上,其平坦度≤1dB。美国Santec公司推出的TSL-220可调谐激光器,为保证pm数量级的波长精度,内置一个波长监测器；为去除ASE啐噪声,还内置一个可调谐滤波器,可调谐范围竟达80nm。 1.2光放大器 目前广泛使用的是光纤放大器,它有掺铒和掺氟2种,其单泵浦的增益典型值为17dB,双泵浦的增益典型值为35dB,噪声系数一般为5~7dB,带宽为30nm,在带宽内的增益偏差为1dB。在氟基光纤上掺镨就可制作出掺镨光纤放大器（PDFFA）,可应用于工作在1.3mm波段上的G.652光纤。 半导体激光放大器（SLA）芯片具有高达30～35dB的增益,除输入和输出端存在总共8～10dB 的耦合损耗外,还有22～25dB的增益,另外行波半导体激光器具有很宽的带宽,可以对窄至几个ps的超窄光脉冲进行放大。SLA的另一个重要优点是它可与光发射机和接收机一起被单片集成在一起。欧洲ACTS KEOPS计划资助的全光分组交换系统采用的全光分组交换节点,在输入输出接口、光交换矩阵中都使用了半导体光放大器,在ns量级范围内实现了光门电路波长选择和波长转换器件的功能。 1.2.3 光纤喇曼放大器 当强激光通过光纤时,将产生受激喇曼散射(SRS)。光纤喇曼放大器（FRA）就是利用强泵浦光束通过光纤传输产生的受激喇曼散射。光纤喇曼放大器可覆盖的光谱范围宽,比泵浦光波长大约长100nm的波长区均可获得最大的增益,目前增益带宽已达132nm。这样通过选择泵浦光波长,就可实现任意波长的光放大,所以喇曼放大器是目前唯一能实现1290~1660nm光谱放大的器件。另外,它适用于任何种类的光纤。 光纤喇曼放大器由于其自身固有的全波段可放大的特性和可利用传输光纤做在线放大的优点,1999年已成功地应用于DWDM系统中。使用分布光纤喇曼放大器,可以增大传输距离,提高传输比特率,另外还允许通过加密信道间隔,提高光纤传输的复用程度和传输容量。传输跨距的延伸,有时可免除在两地之间安装昂贵的3R中继器,特别是在大陆和海岛、海岛和海岛间的海缆通信中,具有特别的意义。富士通在211×10Gb/s的DWDM系统中,使无中继传输距离从50km增加到80km,使系统传输距离达到7200km。朗讯和阿尔卡特也有类似的实验。阿尔卡特报道已将32×40Gb/s的无中继DWDM系统的传输距离延伸到250km。 1.3 光纤激光器
硅基光电器件研究进展
半导体技术 Semiconductor Technology 1999年 第1期 No.1 1999 硅基光电器件研究进展 郭宝增 摘要 在信息处理和通信技术中，光电子器件起着越来越重要的作用。然而，因为硅是间接带隙半导体，试图把光电子器件集成在硅微电子集成电路上却遇到很大困难。为解决这一困难，人们发展了多种与硅微电子集成电路兼容的光电子器件制造技术。本文介绍最近几年这方面技术的发展情况。 关键词 多孔硅 光电子器件 硅集成电路 Research Development of Silicon-Based Optoelectronic Devices Guo Baozeng (Department of Electronic & Informational Hebei University,Baoding 071002) Abstract Silicon-based optoelectronic devices are increasingly important in information and communication technologies.But attempts to integrate photonics with silicon-based microelectronics are hampered by the fact that silicon has an indirect band gap,which prevents efficient electron-photon energy conversion.In order to solve this problem,many technologies to make optoelectronic devices which can be compatible with conventional silicon technology have been developed.In this article,we review the deve-lopment of these thchnologies. Keywords Porous silicon Optoelectronic devices Silicon integrated circuit 1 引 言 硅是微电子器件制造中应用得最广泛的半导体材料。硅集成电路的应用改变了当代世界的面貌，也改变了人们的生活方式。但是，一般硅集成电路只限于处理电信号，对光信号的处理显得无能为力。然而，光电器件的应用却是非常广泛的，光纤通信、光存储、激光打印机及显示设备都 要用到各种光电器件。从更广的意义上说，我们所处的世界实际上是一个光的世界。据心理学家分析，人们通过眼睛所接收的信息占总接收信息量的83%，即人们接收的信息83%是光信号。因此可以想象，在未来信息化社会里，对光电子器件的需求决不亚于对微电子器件的需求。目前采用的光电子器件，主要是Ⅲ-Ⅴ族材料，这些器件与广泛使用的硅技术不兼容，而且制造成本高，因
硅碳负极研究发展现状
硅碳负极研究发展现状 （姜玉珍山东青岛青岛华世洁环保科技有限公司） 锂离子电池以能量密度高、循环寿命长和对环境友好等优点正在逐步取代镍氢电池，成为最有前途的储能装置。特别在最近几年，随着新能源汽车、便携式电子产品的高速发展，锂离子电池得到了更广泛的关注和更为深入的研究。 负极材料是锂离子电池的重要组成部分，它直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标。未来的锂离子电池负极材料必须向高容量方向发展，才能解决现有电池能量密度低的问题。硅材料是一种具有超高比容量(理论容量4200 mAh/g)的负极材料，是传统碳系材料容量的十余倍，且放电平台与之相当，因此被视作下一代锂离子电池负极材料的首选。 然而，纯硅在充放电过程中会发生巨大的体积变化(体积膨胀率300%)，导致其粉化，进而影响到电池的安全性。另一方面，纯硅的电子导电率较低，很难提升锂离子电池的大电流充放电能力。针对上述两方面问题，国内外学者展开了大量的研发工作，本文就硅碳负极的研究发展现状进行综述。 1、硅碳负极目前存在的主要问题 在锂离子电池首次充电过程中，锂离子嵌入硅碳负极造成硅的体积膨胀，放电时，随着锂离子的脱出，硅碳负极体积收缩，硅的这种体积上的变化会产生大量的不可逆容量损失。造成首次放电效率低。随着充放电循环次数的增加，硅的体积膨胀会使得初次形成的SEI膜不断遭到破坏，同时体积膨胀会露出新鲜的负极表面，新鲜表面又会与电解液、锂离子反应再次形成SEI膜，如此循环往复，锂离子电池的容量不断降低，循环衰减严重，导致寿命降低。此外，纳米级的硅粉价格较高，硅碳负极成本问题也是制约其发展的又一因素。针对首次效率低、循环容量衰减严重的问题，专家学者们通过复合改性、纳米化等各种方式进行研究。 2、硅碳负极制备方法 2.1、静电纺丝 吉林师范大学的曲超群等人通过静电纺丝制备出了硅碳负极粉料。其过程为：将PVP溶于乙醇制备0.5KG/L的溶液，按照Si:PVP=1:5加入硅粉，磁力搅拌、超声分散均匀，以静电纺丝方式制备前驱体，所得纺丝前驱体在马弗炉中以5 ℃/min的速率升温至230℃预氧化30 min，然后置于通有氩气保护的管式炉中650℃烧结7 h随炉冷却后即得Si/C复合材料。材料首次0.1C 放电容量为1156.8mAh/g，库伦效率74.5%，第20次循环时材料的放电容量仍能够维持在783.2 mAh/g。 图1、Si/C 复合负极材料在0.1C 倍率下的充放电曲线
11微波技术复习(答案史密斯圆图版)
微波技术与天线复习提纲（2011级） 一、思考题 1. 什么是微波？微波有什么特点？ 答：微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，频率围从300MHZ到3000GHZ，波长从0.1mm到1m； 微波的特点：似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗低频干扰特性、视距传播性、分布参数的不确定性、电磁兼容和电磁环境污染。 2. 试解释一下长线的物理概念，说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现 象有哪些？一般是采用哪些物理量来描述？ 答：长线是指传输线的几何长度与工作波长相比拟的的传输线； 以长线为基础的物理现象：传输线的反射和衰落； 主要描述的物理量有：输入阻抗、反射系数、传输系数和驻波系数。 3. 均匀传输线如何建立等效电路，等效电路中各个等效元件如何定义？ 4. 均匀传输线方程通解的含义 5. 如何求得传输线方程的解？
6. 试解释传输线的工作特性参数（特性阻抗、传播常数、相速和波长） 答：传输线的工作特性参数主要有特征阻抗Z 0，传输常数，相速及波长。 1)特征阻抗即传输线上入射波电压与入射波电流的比值或反射波电压与反射波 电流比值的负值，其表达式为0Z = 它仅由自身的分布参数决定而与负载及信号源无关； 2）传输常数j γαβ=+是描述传输线上导行波的衰减和相移的参数，其中，α和β 分别称为衰减常数和相移常数，其一般的表达式为γ3)传输线上电压、电流入射波（或反射波）的等相位面沿传播方向传播的速度称为相速，即； 4）传输线上电磁波的波长λ与自由空间波长0λ 的关系2πλβ= =。 7. 传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是如何定义的，有何特点，并 分析三者之间的关系 答：输入阻抗：传输线上任一点的阻抗Z i n 定义为该点的电压和电流之比， 与导波系统的状态特性无关，10001tan ()tan in Z jZ z Z z Z Z jZ z ββ+=+ 反射系数：传输线上任意一点反射波电压与入射波电压的比值称为传输线在该点的反射系数，对于无耗传输线，它的表达式为2(2)10110 ()||j z j z Z Z z e Z Z βφβ---Γ==Γ+ 驻波比：传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅的比值为电压驻波比，也称为驻波系数。 反射系数与输入阻抗的关系：当传输线的特性阻抗一定时，输入阻抗与反射系数一一对应，因此，输入阻抗可通过反射系数的测量来确定；当10Z Z =时，1Γ=0，此时传输线上任一点的反射系数都等于0，称之为负载匹配。 驻波比与反射系数的关系：111||1|| ρ+Γ=-Γ，驻波比的取值围是1ρ≤<∞；当传输线上无反射时，驻波比为1，当传输线全反射时，驻波比趋于无穷大。显然，驻波比反映了传输线上驻波的程度，即驻波比越大，传输线的驻波就越严重。 8. 均匀传输线输入阻抗的特性，与哪些参数有关？
光波导的一些基本概念
平面光波导，英文缩写PLC是英文Planar Lightwave Circuit的缩写，翻译成中文为： 平面光波导(技术)。所谓平面光波导，也就是说光波导位于一个平面内。正如大家所熟悉的单层电路板，所有电路都位于基板的一个平面内一样。因此，PLC是一种技术，它不是泛指某类产品，更不是分路器！我们最常见的PLC分路器是用二氧化硅(SiO2)做的，其实PLC技术所涉及的材料非常广泛，如玻璃/二氧化硅(Quartz/Silica/SiO2)、铌酸锂(LiNbO3)、III-V族半导体化合物(如InP, GaAs等)、绝缘体上的硅 (Silicon-on-Insulator, SOI/SIMOX)、氮氧化硅(SiON)、高分子聚合物(Polymer)等。 基于平面光波导技术解决方案的器件包括：分路器(Splitter)、星形耦合器(Star coupler)、可调光衰减器(Variable Optical Attenuator, VOA)、光开关(Optical switch)、光梳(Interleaver)和阵列波导光栅(Array Waveguide Grating, AWG)等。根据不同应用场合的需求(如响应时间、环境温度等)，这些器件可以选择不同的材料体系以及加工工艺制作而成。值得一提的是，这些器件都是光无源器件，并且是独立的。他们之间可以相互组合，或者和其他有源器件相互组合，能构成各种不同功能的高端器件，如：VMUX = VOA + AWG、WSS = Switch + AWG等(图2)。这种组合就是PLC技术的未来发展方向-光子集成(Photonic Integrated Circuit, PIC
硅碳负极研究发展现状
（姜玉珍山东青岛青岛华世洁环保科技有限公司） 锂离子电池以能量密度高、循环寿命长和对环境友好等优点正在逐步取代镍氢电池，成为最有前途的储能装置。特别在最近几年，随着新能源汽车、便携式电子产品的高速发展，锂离子电池得到了更广泛的关注和更为深入的研究。 负极材料是锂离子电池的重要组成部分，它直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标。未来的锂离子电池负极材料必须向高容量方向发展，才能解决现有电池能量密度低的问题。硅材料是一种具有超高比容量(理论容量4200 mAh/g)的负极材料，是传统碳系材料容量的十余倍，且放电平台与之相当，因此被视作下一代锂离子电池负极材料的首选。 然而，纯硅在充放电过程中会发生巨大的体积变化(体积膨胀率300%)，导致其粉化，进而影响到电池的安全性。另一方面，纯硅的电子导电率较低，很难提升锂离子电池的大电流充放电能力。针对上述两方面问题，国内外学者展开了大量的研发工作，本文就硅碳负极的研究发展现状进行综述。 1、硅碳负极目前存在的主要问题 在锂离子电池首次充电过程中，锂离子嵌入硅碳负极造成硅的体积膨胀，放电时，随着锂离子的脱出，硅碳负极体积收缩，硅的这种体积上的变化会产生大量的不可逆容量损失。造成首次放电效率低。随着充放电循环次数的增加，硅的体积膨胀会使得初次形成的SEI膜不断遭到破坏，同时体积膨胀会露出新鲜的负极表面，新鲜表面又会与电解液、锂离子反应再次形成SEI膜，如此循环往复，锂离子电池的容量不断降低，循环衰减严重，导致寿命降低。此外，纳米级的硅粉价格较高，硅碳负极成本问题也是制约其发展的又一因素。针对首次效率低、循环容量衰减严重的问题，专家学者们通过复合改性、纳米化等各种方式进行研究。 2、硅碳负极制备方法 、静电纺丝 吉林师范大学的曲超群等人通过静电纺丝制备出了硅碳负极粉料。其过程为：将PVP溶于乙醇制备L的溶液，按照Si:PVP=1:5加入硅粉，磁力搅拌、超声分散均匀，以静电纺丝方式制备前驱体，所得纺丝前驱体在马弗炉中以5 ℃/min的速率升温至230℃预氧化30 min，然后置于通有氩气保护的管式炉中650℃烧结7 h随炉冷却后即得Si/C复合材料。材料首次放电容量为g，库伦效率%，第20次循环时材料的放电容量仍能够维持在 mAh/g。 图1、Si/C 复合负极材料在倍率下的充放电曲线但是，该材料的倍率特性较差，将放电倍率提高到到，材料的放电容量为 mAh/g。再次变换充放电倍率至时，材料的放电容量仅为mAh/g。 、高温裂解沥青 西安建筑科技大学的栾振星等人通过高温裂解沥青的方式制备出了硅/碳/碳纳米管复合材料。该方法是将碳纳米管浸入H 2 SO 4 /HNO 3 溶液中震荡搅拌12H，空气中高温处理4H，将纳米硅、碳纳米管放入甲苯超声分散，然后将其按比例倒入溶于甲苯的沥青溶液中，搅拌均匀后真空
硅基发光材料与光互连的基础研究
硅基发光材料与光互连的基础研究 ★项目简介： 建立在硅材料基础之上的微电子技术对人类社会的进步发挥了巨大的作用，对我国国民经济的发展，工业、科技和国防的现代化也起着至关重要的作用。在进入21世纪以后，我国正大力发展微电子工业，有望成为新兴的国际微电子工业基地，是国家发展的重大需求所在。随着信息产业的发展，信息数据将海量增加，对信息计算、传输等技术在今后的发展也提出了更高的要求和挑战。其主要的解决途径之一就是将现有成熟的微电子和光电子结合，实现硅基光电集成，这将成为信息产业发展的重要方向之一。近十年来，由于重大的工业意义，硅基光电集成关键材料和器件的研究引起了国际科学界（如美国MIT、哈佛大学）和工业界（如Intel，ST）的严重关注，仅Intel公司对硅基光电子的研发就投入数十亿美元巨资。一旦突破，不仅可以实现芯片光互连、光电集成以及将来的光计算，而且在光通讯、光显示等领域具有重大的潜在应用前景，对我国的信息产业的发展具有重大意义。本项目的主要目标是：探索硅基发光和光互连的新材料、新原理和新器件。采用能带工程、缺陷工程等途径，对硅基发光材料进行人工改性，发展新的硅基发光材料；提高硅基电致发光效率，实现硅基电泵激光。研究硅基微纳尺度下光的传输与控制,解决硅基芯片光互连和光电集成的关键问题。为我国硅基光电子产业的发展提供坚实的理论基础和技术、人才贮备，促进高速、大容量计算机技术的重大突破。本项目拟解决的关键科学问题是：（1）硅基高效率发光微结构体系的构建原理、可控制备和表征，以及硅基发光材料表面、界面结构的调控。（2）硅基发光材料的载流子注入、输运与复合过程，硅基电致发光的内、外量子效率增强和电泵激光的机制。 （3）微纳尺度下，硅基光波导中的光传输和控制，硅基光互连和单片集成中的光电融合。围绕科学问题，我们研究（1）硅基纳米材料的发光原理和技术，（2）硅基化合物半导体材料的发光原理及技术，（3）硅基材料杂质和缺陷的发光原理和技术，（4）硅基SiGe量子阱材料的发光原理和技术，（5）硅基光电子光互连和光电集成的关键原理和工艺。针对上述主要研究内容，为解决关键科学问题，我们设立五个课题，分别为：（1）硅基纳米材料的构建、调控及发光原型器件，（2）纳米化合物半导体/硅异质结构发光材料及原型器件，（3）基于缺陷工程的硅基发光材料及原型器件，（4）基于能带工程的硅基发光材料及光电子原型器件，（5）硅基微纳光波导传输与单片光电集成技术。前四个课题是通过不同的技术途径研究硅基发光来解决硅基光源问题，重点放在硅基纳米硅、硅基铒离子注入和硅基纳米硫化镉/硒化镉化合物异质结这三种材料体系中实现光放大和光增益。在此基础上，结合实际的器件或集成工艺，形成电致发光器件，并力争实现真正的硅基电致激光。而在实现硅基发光的基础上，最后一个课题则研究硅基光互连和光电集成。我们充分发挥人员交叉、学科交叉和单位交叉的优势，由国内硅基光电子研究的主要优势单位承担本课题。 项目由浙江大学牵头、中科院半导体所、北京大学、南京大学、南开大学和厦门大学参加，研究队伍包括了固体微结构国家实验室（筹）和集成光电子学、人工微结构与介观物理和硅材料三个国家重点实验室中研究硅基发光的几乎所有骨干力量，课题组成员包括2位中科院院士、3位国家杰出青年基金获得者和一批优秀的中青年学术骨干。在过去5年中，这一团队在本领域获得包括2项国家自然科学二等奖在内的一批科研成果，承担和完成了20多项相关的科研项目。本项目的完成不仅会提高我国硅基光电子材料的整体研究水平、跻身于国际研发的先进行列，还将培养一批优秀的中青年学术带头人，为我国新一代光电集成、计算机等的工业应用和发展提供理论基础和技术、人才储备。 ★项目专家组： 姓名单位 杨德仁浙江大学 徐骏南京大学 江晓清浙江大学 俞育德中国科学院半导体研究所 秦国刚北京大学
清华大学硅碳负极方面的研究
清华大学关于硅碳复合负极材料方面的专利汇总 清华大学化学工程系魏飞教授关于硅碳负极方面的专利在soopat或佰腾专利搜索只能检索到一篇（201510395054.7），且还未授权，其专利大致情况如下所示： 该硅碳复合材料是一种核壳结构，其中以硅或其氧化物为核，石墨烯为壳的亚/微米颗粒，所得材料的粒径尺寸在0.05-15um之间，石墨烯的重量占核壳结构颗粒总重量的1-8wt%，且核壳结构的比表面积等于或小于原始硅或其氧化物颗粒的比表面积。制备的复合材料宏观形貌为球形、棒状、片状、不规则多面体形状。其制备方法包括如下步骤： 1）在常温下，将含碳粘合剂（如直连、直链淀粉、葡萄糖、多羟基醇）溶于去离子水中，持续搅拌并缓慢加热至50-100℃，保持恒温1-6小时，得到粘性液体； 2）将粒径为0.1um-10um的硅或其氧化物颗粒加入到步骤1）所制备的粘性液体中，搅拌得到固含量为30-60wt%悬浊液浆料； 3）将步骤2）得到的浆料进行喷雾造粒，得到粒径分布在50-300um之间的多孔球形颗粒，即二级结构颗粒； 4）将步骤3）得到的二级结构颗粒填充到流化床中，在惰性气氛中加热至反应温度700-1000℃，然后通入碳源（如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、甲苯、苯等），惰性气体和碳源的总空速为500-900 h-1，保持碳源与惰性气体的体积比在0.5-2之间，进行化学气相沉积，反应时间为20-60min，得到粒径尺寸为0.05-15um的石墨烯包覆的硅或其氧化物核壳结构。 清华大学材料系黄正宏教授有一篇关于硅碳负极方面的专利（200910082897.6）。该专利的大致情况如下所示。 该复合负极材料由基体和均匀分布其中的颗粒组成，其中颗粒是一种具有纳米尺寸的核壳结构颗粒；所述纳米颗粒的核为纳米硅，壳为有机物热解得到的无定型碳，所述的基体是高压静电电纺制备的有机纤维热解碳化后得到的，为不规则多孔洞的无定型碳网络结构。其大致步骤如下：
硅基光波导1
光纤与硅基光波导及其器件对比光波导是导引光在其中传播的介质，而光纤则是最常见的光波导之一，广泛地应用于光纤通信、光纤激光器等领域，硅基光波导则是实现OEIC、PIC的基础。同为光波导，光纤与硅基光波导在结构上有很多相似之处，相比而言，光纤及其各种器件的制备技术已经十分成熟，故可以根据已有的光纤器件的结构去设想、设计、改进硅基光波导器件。 波导结构 光纤是圆柱形光波导，主要有纤芯（折射率n1）和包层（折射率n2）组成。根据n1是否为常数分为阶跃光纤和渐变光纤两种。其相对折射率差约为1%，故一般的光纤对光场的限制能力并不强，这使得光纤的弯曲半径很大，否则光场就会从包层泄露。 硅基光波导一般为脊形波导，其波导层（下图中的core）和限制层（下图中oxide）的折射率一般比较大。如下图中，波导层Si的折射率约为，而限制的折射率约为，折射率差达69%，故该波导对光场的约束能力很强，可以层SiO 2 把弯曲半径做的很小，易于集成。然而该波导很难像光纤那样做成渐变折射率结构，这使得光纤的一些器件用硅基光波导很难做成相似的结构。
光耦合器 光耦合器是传送和分配光信号的无源器件，通过波导中传输模式的耦合作用来实现耦合功能。 在光纤系统中，可以用光耦合器来实现分束器、波分复用器、隔离器、环形器和光开关等。 在硅基光波导中，光耦合器可以实现分束、合波、光开关及光开关阵列等。 上图左边为2X2的耦合器，右图为1X2的耦合器，通过调整两个波导参数或者耦合距离即可改变两输出端光功率的比。而由于耦合距离是和波长相关的，故该结构可将不同波长的光分离，从而实现波分复用功能。当然，也可以将不同波长的光进行合波。
微波技术基础第二章课后答案---杨雪霞
微波技术基础第二章课后答案---杨雪霞
2-1 波导为什么不能传输TEM 波？ 答：一个波导系统若能传输TEM 波型，则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电流，而在单导体所构成的空心金属波导馆内，不可能存在静电荷或恒定电流，因此也不可能传输TEM 波型。 2-2 什么叫波型？有哪几种波型？ 答：波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。 根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型，主要有三种： TEM 波（0 z E =，0 z H =），TE 波(0z E =,0 z H ≠),TM 波 （0 z E ≠，0 z H =） 2-3 何谓TEM 波，TE 波和TM 波？其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系？ 答：0 z E =，0 z H =的为TEM 波；0z E =,0 z H ≠为TE 波； z E ≠，0 z H =为TM 波。 TE 波阻抗： 2 1( )x TE y c E wu Z H η β λλ= ==>- TM 波阻抗： 21()x TM y c E Z H w βληελ= ==-< 其中η为TEM 波在无限答煤质中的波阻抗。
2-4 试将关系式 y z x H H jw E y z ε??-=??，推导为 1()z x y H E j H jw y βε?= +?。 解：由y H 的场分量关系式0j z y H H e β-=（0 H 与z 无关） 得： y y H j H z β?=-? 利用关系式 y z x H H jw E y z ε??-=??可推出： 11()()y z z x y H H H E j H jw y z jw y βεε???= +=+??? 2-5 波导的传输特性是指哪些参量？ 答：传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损耗和衰减等。 2-6 何为波导的截止波长c λ？当工作波长λ大于 或小于c λ时，波导内的电磁波的特性有何不同？ 答： 当波沿Z 轴不能传播时呈截止状态，处于此状态时的波长叫截止波长，定义为2c c k π λ = ； 当工作波长大于截止波长时，波数c k k <，此时电 磁波不能在波导中传播； 当工作波长小于截止波长时，波数c k k >，此时电 磁波能在波导内传播；
硅基发光材料简述
硅基发光材料简述 摘要：本文简要描述了三种硅基发光材料：掺铒硅、多孔硅、纳米晶硅的发光特性、优缺点和应用前景。从而对这些硅基发光材料有所了解并对其可能的研究方向进行初步的了解。 关键词掺铒硅多孔硅纳米硅晶光学特性 一、前言 硅材料在半导体工业中有着不可替代的作用，硅在地球上储量丰富，硅基器件制造成本低廉、环境友好且制造工艺非常成熟，是迄今最适合于集成工艺的材料。然而，由于体硅为间接带隙材料其发光效率低下，故而被认为不是良好的光电子材料，不适宜应用于光电子领域。然而相较于在光电子领域站优势地位的化合物半导体材料，硅基光电子材料又有着成本低廉、易于实现光电集成等优点，且随着对硅材料的进一步深入研究，人们又发现了硅基发光的一些新特性，因而近年来对于硅基发光材料的研究受到越来越多的关注。本文将回顾硅基发光的研究历史，并归纳几种硅基发光材料的性质和特点，以期能对硅基发光材料有着更好地理解并对硅基发光材料未来的研究方向有所了解。 二、实现硅基发光的几种方法 由于硅单晶并不是一种很好的光电子材料，因此虽然经过各种技术上的改进，体硅发光二极管发光效率已可达到1%，但体硅发光并不是硅基发光的主要研究方向。目前，对硅基发光的努力方向主要有如下几个方面： 1 通过杂质或利用缺陷处复合放光； 2 通过合金或分子调节发射波的波长； 3利用量子限制效应或能带工程，通过增加电子-空穴复合的几率来增加发光效率； 4采用硅基混合的方法将其他直接带隙材料与硅相结合； 下面本文将简要介绍几种硅基发光材料。 2.1 掺铒硅的发光 对于间接带隙半导体材料，可以通过引入杂质的方法使电子或空穴局域化，形成复合中心，提高复合率，达到发光效率增加的目的。目前，硅中稀土杂质（特别是铒）的掺杂被认为是这种手段中最具有应用前景的一种手段。 稀土元素铒4f壳层中的正三价态离子的分离态具有具有类似于原子跃迁(I l3/2→l5/2)的辐 射发光特性，可发射波长1.54μm的光，对应着石英光纤的最低损耗波长区域，因而掺铒硅 发光在硅基光通讯中有着重大的潜在应用前景。掺铒硅的发光独立于体硅发光，是典型的第
锂离子电池硅_碳复合负极材料的研究进展_张瑛洁
第34卷第4期 硅酸盐通报Vol．34No．42015年4月BULLETIN OF THE CHINESE CEＲAMIC SOCIETY April ，2015 锂离子电池硅/碳复合负极材料的研究进展 张瑛洁，刘洪兵 （东北电力大学化学工程学院，吉林132012） 摘要：负极材料是制约锂离子电池发展的重要因素之一。硅/碳复合材料储锂容量高、循环稳定性好，是目前制备 新型锂离子电池负极材料的研究热点。介绍了硅/碳复合材料的不同制备方法和复合结构以及优良的电化学性 能，综述了硅/碳复合材料的研究进展，并对未来的发展方向进行了展望。 关键词：锂离子电池；硅/碳复合材料；制备方法；复合结构；电化学性能 中图分类号：TQ152文献标识码：A 文章编号：1001- 1625（2015）04-0989-06Ｒesearch Progress on Si /C Composite Anode Materials for Lithium-ion Battery ZHANG Ying-jie ，LIU Hong-bing （School of Chemical Engineering ，Northeast Dianli University ，Jilin 132012，China ） Abstract ：Anode materials is a major factor that restricts the development of lithium-ion batteries．Si /C composite materials ，which possesses high capacity and cycling stability ，becomes the hot spot to preparation of new type lithium-ion battery anode materials at present．Different preparation methods of Si /C composite materials ，composite structures ，and excellent electrochemical performance were introduced．And the research progress of Si /C composites was summarized．Subsequently ，the future development direction of Si /C composite materials was prospected as well． Key words ：lithium ion battery ；Si /C composite materials ；preparation method ；complex structure ； electrochemical performance 基金项目：吉林省科技厅产业技术创新战略联盟项目（20130305017GX ）；吉林省教育厅吉教科合字［ 2014］第103号作者简介：张瑛洁（1969-），女，教授， 博士．主要从事水的深度处理方面的研究．1引言 负极材料储锂容量是制约锂离子电池应用范围的关键因素，硅/碳复合材料作为一类应用潜力巨大的负 极材料， 成为近年来研究的热点。碳与硅相近似的化学性质，为两者的紧密结合提供了理论依据，所以碳常用作与硅复合的首选基质。硅通常与石墨、石墨烯、无定型碳和碳纳米管等不同的碳基质制备复合材料，在硅碳复合的体系中硅主要作为活性物质，提供容量 ［1-3］；碳材料一般作为分散基质，限制硅颗粒的体积变化，并作为导电网络维持电极内部良好的电接触［4-6］。理论上，硅/碳复合材料储锂容量高，导电性能好，但要成为可商用的锂离子电池负极材料，面临着两个基本的挑战：循环稳定性差和可逆循环容量保持率低。不同的制备方法以及复合结构都会对复合材料的电化学性能产生影响，开发强附着性、紧密电接触、耐用的新型硅碳复合材料，对促进硅/碳复合材料实际应用的进程具有重大意义。本文着重从制备方法、复合结构及电化学性能等方面综述了硅/碳复合材料近年来的研究进展，以期对后续的研究人员的相关实验提供理论依据。DOI:10.16552/https://www.360docs.net/doc/85649602.html,ki.issn1001-1625.2015.04.018
硅基光波导结构与器件 - 中国科学院半导体研究所机构知识
Ξ硅基光波导结构与器件 刘育梁 王启明 (中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点联合实验室,北京,100083) 摘要 简要评述硅基光波导的结构、工艺及其器件,包括低损耗的硅基光波导、电光波导器件、红外波导探测器、氧化硅光波回路等. 关键词 硅,光波导. 引言 硅是微电子学领域最重要的半导体材料,其工艺技术和集成电路技术得到了高度发展.将硅从微电子学领域拓展到光电子学领域,发展集电子学功能和光子学功能于一体的硅基光电子器件与回路已成为一个重要的发展趋势,吸引了越来越多的科学家和工程技术人员,并取得了一定的进展.其主要标志为:(1)SiGe Si 超晶格和多孔硅的高效光发射现象的发现和研究表明了硅基材料中确定存在着可用于实际器件制作的高效发光机制;(2)可见光范围的硅雪崩光电探测器早已投入实际应用.可望用于113Λm 光通信系统的SiGe Si 多量子阱光波导探测器也已在实验室研究成功,并开始了探测器阵列的研究;(3)硅基无源光波导器件的研究卓有成效,取得了许多实际成果.其中最重要的,一是80年代以来提出的各种结构的硅基光波导的传输损耗几乎都已降至1dB c m ,制作这些光波导大都采用常规的微电子加工工艺,这为进一步研制各种功能器件奠定了坚实的基础;二是硅上二氧化硅光波导器件与回路已逐渐推向市场. 硅基光波导器件的这种发展趋势明显地反映在重要的国际光电子期刊中,80年代中期很少看到这方面的研究论文,而到90年代初,硅基光波导器件的研究论文在这类期刊中所占比例越来越大,近期已发展到专集讨论的程度[1].目前从事硅基光波导与光电子器件研究的实验室很多,有3个实验室的工作最具连贯性,代表了现今硅基光波导器件的发展水平.它们是:N T T 光电子实验室(集中从事Si O 2平面光波导器件与回路的研究开发工作),A T &B T B ell 实验室(M u rray H ill )(主要从事Si O 2光波导与回路、Ge x Si 1-x Si 波导探测器的研究)和柏林工业大学(TUB )(从事SO I 光波导、Ge 扩散硅光波导、光开关和Ge x Si 1-x Si 波导探测器的研究工作).本文将专门就硅基光波导及器件的发展作一简要评述. 1 低损耗硅基光波导结构及工艺 1.1 外延型光波导 第15卷第1期 1996年2月 红外与毫米波学报J.Infrared M illi m .W aves V o l .15,N o.1Feb ruary,1996 Ξ