分凝系数

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专业知识(一)辅导：群桩与群桩效应

专业知识（一）辅导：群桩与群桩效应群桩基础――由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。单桩基础――采用一根桩（通常为大直径桩）以承受和传递上部结构（通常为柱）荷载的独立基础。群桩基础――由2根以上基桩组成的桩基础。基桩――群桩基础中的单桩。复合桩基――由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基。复合基桩――包含承台底土阻力的基桩。单桩竖向极限承载力――单柱在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的荷载。它取决于土对桩的支承阻力和桩身材料强度，一般由土对桩的支承阻力控制，对于端承桩、超长桩和桩身质量有缺陷的桩，可能由桩身材料强度控制。群桩效应――群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和，称其为群桩效应。群桩效应受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长与承台宽度比、成桩方法等多因素的影响而变化。群桩效应系数――用以度量构成群桩承载力的各个分量因群桩效应而降低或提高的幅度指标，如侧阻、端阻、承台底土阻力的群桩效应系数。桩侧阻力群桩效应系数――群桩中的基桩平均极限侧阻与单桩平均极限侧阻之比。桩端阻力群桩效应系数――群桩中的基桩平均极限端阻与单桩平均极限端阻之比。桩侧阻端阻综合群桩效应系数――群桩中的基桩平均极限承载力与单桩极限承载力之比。承台底土阻力群桩效应系数――群桩承台底平均极限土阻力与承台底地基土极限阻力之比。负摩阻力――桩身周围土由于自重固结、自重湿陷、地面附加荷载等原因而产生大于桩身的沉降时，土对桩侧表面所产生的向下摩阻力。在桩身某一深度处的桩土位移量相等，该处称为中性点。中性点是正、负摩阻力的分界点。下拉荷载――对于单桩基础，中性点以上负摩阻力的累计值即为下拉荷载。对于群桩基础中的基桩，尚需考虑负摩阻力的群桩效应，即其下拉荷载尚应将单

桩基础计算书

桩基础设计 1 设计资料 1.1 工程名称：上海＊＊重型机械厂机加工车间 1.2 工程概况：单层工业厂房，单跨，跨度24米，柱距6迷（图１） -0.200 ± 0.000N Q M N 1 图（1）起重量75Q t =吊车二台；单层排架结构，预制柱截面600?1200mm 。作用于基础顶面荷载为：第一组 N max =3900KN 第二组 N=3300KN M=185KN.m M max =250KN.m Q=60KN Q=72KN 外墙1砖，N 1=460KN 。预制基础梁，高450mm 。 1.3 地质资料：底下水在天然地面下 2.0m 处。室内外地面差0.20m 。室外设计地面标高与天然地面一致。表（1）土层编号土层名称层底深度（m ） γ 3/KN m ω (%) e L ω p ω ES KPa C KPa φ ( ) l I (%) I 亚粘土 1.25 18.7 34.1 0.94 36.9 21.1 4600 17 15 82.2 ∏ 淤泥质粘土 8.65 17.9 45.3 1.20 38.2 20.6 2500 13 13 140.3 I∏ 淤泥质粘土 14.35 17.1 50.8 1.42 43.4 22.8 3200 7 10 135.9 V I 亚粘土 19.5 18.7 30.0 0.90 36.6 20.0 5800 36 12 60.2 V 粘土 38.0 17.7 43.0 1.10 47.8 24.9 5200 40 11 79.0 2 确定桩基材料，几何尺寸和承台埋深桩身采用30C 混凝土，钢筋采用HRB335级钢筋，承台采用20C 混凝土，钢筋采用HPB235，垫层采用10C 素混凝土，100mm 厚。采用钢筋混凝土预制桩，桩的截面尺寸选用400mm ?400mm ，桩基有效长度18.7m ，桩顶嵌入承台0.1米，实际桩长18.8米，桩分为

半导体材料课后题答案

绪论 1. 半导体的基本特性？ ①电阻率大体在10-3~109Ω?cm范围 ②整流效应 ③负电阻温度系数 ④光电导效应 ⑤光生伏特效应 ⑥霍尔效应 2. 为什么说有一天，硅微电子技术可能会走到尽头？ ①功耗的问题存储器工作靠的是成千上万的电子充放电实现记忆的，当芯片集成度越来越高耗电量也会越来越大，如何解决散热的问题？ ②掺杂原子均匀性的问题一个平方厘米有一亿到十亿个器件，掺杂原子只有几十个，怎么保证在每一个期间的杂质原子的分布式一模一样的呢？是硅微电子技术发展遇到的又一个难题 ③SiO2层量子隧穿漏电的问题随着器件尺寸的减小，绝缘介质SiO2的厚度也在减小，当减小到几个纳米的时候，及时很小的电压，也有可能使器件击穿或漏电。量子隧穿漏电时硅微电子技术所遇到的另一个问题。 ④量子效应的问题如果硅的尺寸达到几个纳米时，那么量子效应就不能忽略了，现有的集成电路的工作原理就可能不再适用第一章 ⒈比较SiHCl3氢还原法和硅烷法制备高纯硅的优缺点？ ⑴三氯氢硅还原法优点：产率大，质量高，成本低，是目前国内外制备高纯硅的主要方法。缺点：基硼、基磷量较大。

⑵硅烷法优点 ①除硼效果好；（硼以复盐形式留在液相中） ②无腐蚀，降低污染；（无卤素及卤化氢产生） ③无需还原剂，分解效率高； ④制备多晶硅金属杂质含量低（SiH4的沸点低）缺点：安全性问题相图写出合金Ⅳ由0经1-2-3的变化过程第二章 ⒈什么是分凝现象？平衡分凝系数？有效分凝系数？答：⑴分凝现象：含有杂质的晶态物质溶化后再结晶时，杂质在结晶的固体和未结晶的液体中浓度不同，这种现象较分凝现象。 ⑵平衡分凝系数：固液两相达到平衡时，固相中的杂质浓度和液相中的杂质浓度是不同的，把它们的比值称为平衡分凝系数，用K0表示。 K0=C S/C L

基础工程计算

四．计算题（共37分） 1 柱截面400mm ?400mm ，作用在柱底荷载标准值为中心荷载700KN ，地下水位为2.0m,基础埋深1.0m, 地基土为粉质粘土γ＝m 3，3.0,6.1==b d ηη f ak =226kPa 。试根据持力层地基承载力确定基础底面尺寸。（8分）解：1、 )5.0(-+=d f f m d ak a γη＝226＋??（）＝240 kPa (3分) 1 20240700 ?-= -≥ d f F b G a k γ＝1.79m (3分) 因为基础宽度比3m 小，所以不用进行承载力的修正。(2分) 2．某基础埋深2.0m ，柱传到基础顶面的荷载标准值为1100kN ，地基土上层厚5m ，为粉质粘土，重度19kN/m 3， 3.0,6.1==b d ηη承载力特征值135kPa,下层为淤泥质粘土，承载力特征值85kPa, 0.1=d η,此双层地基的压力扩散角为23o ，若基础底面尺寸m m b l 6.26.3?=?，试验算基底面积是否满足持力层和软弱下卧层承载力的要求。（10分）解:1 持力层验算(5分) )3()5.0(-+-+=b d f f b m d ak a γηγη＝135＋??（）＝ 6 .26.32 6.26.3201100????+=+= A G F p k k k =< 满足 2 软弱下卧层验算(5分) )5.05(0.11985-??+=cz f ＝ kPa ) 23tan 326.2)(23tan 326.3() 21952.157(6.26.3)tan 2)(tan 2()(00??+??+?-??=++-= θθγz b z l d p lb p z =35kPa kPa p cz z 13019535=?+=+σ< 满足 3．某砖墙厚240mm,相应于荷载效应标准组合及基本组合时作用在基础顶面的轴心荷载分别为144KN/m 和190kN/m,基础埋深为0.5m ，地基承载力特征值为f ak =106kPa ，试设计此基础。（基础高度按式07.0h f V t ≤验算，混凝土等级采用c20，f t =mm 2,钢筋采用HPB235级，f y =210N/mm 2）（10 分）解：)5.0(-+=d f f m d ak a γη=106kPa(2分) 5 .020106144 ?-=-≥ d f F b G a k γ=(2分)

半导体材料相图

第2章区熔提纯
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区熔技术的提出
区熔-区域熔炼（zone melting）
加热环移动方向再凝固熔化区固体
加热环区域熔炼(示意图)
?半导体工业对原料纯度的要求达到 8 个 “9” (99.999999)以上
一般化学提纯方法无法满足此要求。 ?区熔提纯-1952年蒲凡(W.G.Pfann)提出的一种物理提纯方法
?是制备极高纯度物质的重要方法，可以制备8个“9”以上的半
导体材料（如硅和锗）。
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区熔技术的提出
区熔提纯（zone refining）
(1917-1982)
Zone refining was developed by William Gardner Pfann in Bell Labs as a method to prepare high purity materials for manufacturing transistors.
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区熔技术的提出
1957 年，中科院物理所半导体室 ( 现中科院半导体所 ) 获得了纯度为7个“9”的高纯锗。采用金属锗铸锭进行区域熔炼提纯工艺制得。 1957 年下半年，中科院物理所半导体室在林兰英的指导下，以区熔提纯制备高纯锗为原料研制出籽晶，拉制出完整的锗单晶。
中国半导体材料之母— 林兰英
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群桩效应1.doc

群桩效应（Group Piles effects ）在高层建筑基础设计时不能不考虑的就是群桩效应，群桩效应就是指群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和这一现象。影响群桩效应的主要因素有两个：一个是群桩自身的几何特征，如承台的设置方式（高、低承台）、桩间距桩长L及桩长与承台宽度比L/Bc、桩的排列形式、桩数；另一个是桩侧及桩端的土性及其分布、成桩工艺。群桩效应具体反映在以下几个方面：群桩的侧阻力、群桩的端阻力、承台土反力、桩顶荷载分布、群桩的破坏模式、群桩的沉降及其随荷载的变化。群桩基础——由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础单桩基础——采用一根桩（通常为大直径桩）以承受和传递上部结构（通常为柱）荷载的独立基础。群桩基础——由2根以上基桩组成的桩基础。基桩——群桩基础中的单桩。复合桩基——由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基。复合基桩——包含承台底土阻力的基桩。单桩竖向极限承载力——单柱在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。它取决于土对桩的支承阻力和桩身材料强度，一般由土对桩的支承阻力控制，对于端承桩、超长桩和桩身质量有缺陷的桩，可能由桩身材料强度控制。群桩效应——群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和，称其为群桩效应。群桩效应受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长与承台宽度比、成桩方法等多因素的影响而变化。群桩效应系数——用以度量构成群桩承载力的各个分量因群桩效应而降低或提高的幅度指标，如侧阻、端阻、承台底土阻力的群桩效应系数。桩侧阻力群桩效应系数——群桩中的基桩平均极限侧阻与单桩平均极限侧阻之比。桩端阻力群桩效应系数——群桩中的基桩平均极限端阻与单桩平均极限端阻之比。桩侧阻端阻综合群桩效应系数——群桩中的基桩平均极限承载力与单桩极限承载力之比。承台底土阻力群桩效应系数——群桩承台底平均极限土阻力与承台底地基土极限阻力之比。负摩阻力——桩身周围土由于自重固结、自重湿陷、地面附加荷载等原因而产生大于桩身的沉降时，土对桩侧表面所产生的向下摩阻力。在桩身某一深度处的桩土位移量相等，该处称为中性点。中性点是正、负摩阻力的分界点。下拉荷载——对于单桩基础，中性点以上负摩阻力的累计值即为下拉荷载。对于群桩基础中的基桩，尚需考虑负摩阻力的群桩效应，即其下拉荷载尚应将单桩下拉荷载乘以相应的负摩阻力群桩效应系数予以折减。闭塞效应——开口管桩沉入过程，桩端土一部分被挤向外围，一部分涌入管内形成“土塞”。土塞受到管壁摩阻力作用将产生一定压缩，土塞高度及其闭塞程度与土性、管径、壁厚及进入持力层的深度等诸多因素有关。闭塞程度直接影响端阻发挥与破坏性状及桩的承载力。称此为“闭塞效应”。

关于分凝系数

杂质分凝系数分凝系数（segregation coefficient）：对于固相-液相的界面，由于杂质在不同相中的溶解度不一样，所以杂质在界面两边材料中分布的浓度是不同的，这就是所谓杂质的分凝现象。这种杂质分凝作用的大小常常用所谓分凝系数来描述：“分凝系数”= (杂质在固相中的溶解度)/(杂质在液相中的溶解度)。所谓区域提纯就是利用这种分凝作用来提纯金属和半导体等材料的。分凝现象也可以用来制作所谓合金pn结。例如，在n型Si衬底片上面放置金属杂质Al，然后加热让Al-Si共熔，由于Al在Si中的分凝系数<1（具体数值与温度有关），这就意味着液相Si中的Al含量要高于固相Si中，因此当液相Si冷却、再结晶后，即成为了p 型层；该再结晶层与衬底Si之间即形成了pn结。杂质的分凝现象不仅出现于固相-液相的界面处，而且在不同种类材料的固体-固体界面上也存在。例如，对Si-SiO2界面：硼的分凝系数为3/10，磷的分凝系数约为10/1。这就是说，掺硼的Si在表面通过热氧化而形成一层SiO2以后，在表面附近处的硼浓度将会减小；而掺磷的Si在经过热氧化以后，Si表面附近处的磷浓度将会增高。这种杂质的分凝作用在器件制作工艺中是值得注意的一个问题。分凝现象：将含有杂质的晶态物质熔化后再结晶时，杂质在结晶的固体和未结晶的液体中浓度不同的现象（偏析现象）平衡分凝系数：在一定温度下，平衡状态时，杂质在固液两相中浓度的比值 K0=CS/CL 平衡状态：无限缓慢地冷却，杂质在固相和液相中充分扩散

硅中的杂质 impurities in silicon 表1硅单昌中杂质的物理、化学性质┌──┬────┬───┬──────┬───────┬────┬─────────────────┬─────┐│杂质│类型│熔点│分凝系数│最大固溶度│蒸发常数│扩散系数D=刃屺xp〔一E/KT〕│扩散型式││元素│(A受主) │(oC) ││(at/emZ) │(em/s) ├──────┬───┬──────┤│││(D施主) │││││DO(emZ/s) │E(eV) │适用温度(℃)││├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│B │A │2027 │0 .9 │6X1020 │5X10一6 │l6 │3 .8 │1050一1350 │代位│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│A1 │A │659 │2X10一3 │2X1019 │10一4 │4 .8 │3 .3 │1050一1450 │代位│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│Ga │A │30 │8X10一2 │4X1019 │10一2 │3 .6 │3 .5 │1100一1350 │代位│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│In │A │156 │4X10一‘│6 .7X1020 │SX10一2 │16.5 │4 .0 │1100一1350 │代位│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│P │D │597 │0 .35 │1 .3X1021 │10一4 │10.5 │3 .7 │950一1230 │代位│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│AS │D │817 │0 .30 │1 .8X1021 │ SX10一3 │0 .32 │3 .6 │1050一1350 │代位│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│Sb │D │630 │0 .023 │6 .5X1019 │7X10一2 │12.9 │ 3 .0 │1190一1400 │代位│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│Cu │D，A │1083 │4X10一 4 │1 .5X1018 │5X10一2 │4X10一2 │10 ││填隙，代位│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼ ─────┤│Au │D，A │1063 │2 .5 x 10一5│1 .2X1017 ││1 .lx10一2 │1 .1 │800~1300 │填隙，代位│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│Fe │D │1539 │8X10一6 │3义1016 │Zxlo一2 │6 2 X 10一2 │0 .87 │1100一1300 │填隙│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│Nl │A │1455 │10一6 │1 .3X1018 ││10一3一10一4│2，0 ││填隙│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│O │D │一218 │1 .25 │2，75 x 101吕││0 .23 │2 .5 ││代位，填隙│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│C │││0 .07 │3 .2x1017 ││0 .33 │2 .92 │1070一1400 │代位│├──┼────┼───┼──────┼───────┼────┼──────┼───┼──────┼─────┤│N │D │一210 │7X10一4 │4 .5xl018 ││了│3 .29 ││││││││││} │││││││││││} │││││││││││一││││└──┴────┴───┴──────┴───────┴────┴──────┴───┴──────┴─────┘种杂质成为受主杂质。如果m族和V族杂质同时存在硅单晶中，掺杂效果将会互相抵消。即一般要求硅单晶有较低的杂质补偿度。重金属Cu、Fe、Au是深能级杂质，它们的能级处于硅的禁带中间，形成多重能级，起着电子和空穴的复合中心或陷阱作用，致使硅单晶寿命降低，重金属扩散系数大，易于在硅单晶中的缺陷处聚集沉淀，使PN 结扭曲，结电流增大，击穿软，重金属还会使硅单晶电阻率发生变化。碱金属杂质，尤其是Na，在常温下易于在Si- 5102界面处形成Na+，且有极高的迁移率，将导致器件不稳定和降低可靠性。非金属杂质中主要是O、C、H和N。人们对O 和C的行为已有较多的了解，而N的行为正在研究中。在典型的直拉硅单晶中，填隙氧原子含量5X1017 一2x10‘sem一3，而区熔硅单晶氧含量低于SX10‘6 cm一“。氧对硅单晶的影响很大程度上取决于它的热历史。在300一800℃热循环处理时，氧在硅中将有施主效应，从而改变硅的电阻率。高温下溶解于硅单晶中的氧，降温时会有一部分氧在缺陷处沉淀，并吸收重金属杂质，从而影响硅的少子寿命测童和PN结性能。同时氧的存在，还与空位结合成核，导致空位团的形成和微缺陷的产生。然而，氧的存在对增强硅片的机械强度有好处。硅中的碳是杂质沉淀的形核中

半材1-2章总结

第一章硅、锗的化学制备㈠比较三氯氢硅氢还原法和硅烷法制备高纯硅的优缺点? 答：1.S i HCl3氢还原法: 优点: 产量大、质量高、成本低，由于S i HCl3中有一个S i-H键，活泼易分解，沸点低，容易制备、提纯和还原。缺点：B、P杂质较难去除（基硼、基磷量），这是影响硅电学性能的主要杂质。 2.硅烷法：优点: 杂质含量小；无设备腐蚀；不使用还原剂；便于生长外延层。缺点: 制备过程的安全性要求高。㈡制得的高纯多晶硅的纯度：残留的B、P含量表示（基硼、基磷量）。㈢*精馏提纯：利用混合液中各组分的沸点不同来达到分离各组分的目的。

第二章、区熔提纯 1.以二元相图为例说明什么是分凝现象？平衡分凝系数？有效分凝系数？答：如图是一个二元相图，在一个系统中，当系统的温度为T0时，系统中有固相和液相。由图中可知，固相中杂志含量Cs

群桩承载力分析

群桩承载力分析摘要：本文主要是根据前人对群桩效应的研究，归纳总结出横竖向作用力下群桩的承载力特性，展示了现有研究方法的优势与不足，并指出群桩研究今后的发展方向和展望。关键词：群桩横竖向作用力群桩效应系数桩基础凭借着其承载力高、受力合理、安全可靠的优点，在基础工程中得到了广泛地应用。鉴于此，对桩基础承载力的研究显得尤为必要。本文通过总结前人对群桩的破坏机理的试验和理论研究，分析群桩效应的影响因素，指出横竖向作用力下群桩效应系数的计算方法，这样既可以清晰罗列出已有研究成果，也可以分析有横竖向力共同作用的群桩承载力，而不是单一的对只受横向或者竖向力的桩群的研究。 1群桩效应的影响因素制约群桩效应的主要因素,一是群桩自身的几何特征,包括承台的设置方式、桩距、桩长及桩长与承台宽度比、桩的排列形式、桩数;二是桩侧与桩端的土性、土层分布和成桩工艺。具体来说，有以下几点：土质，一般说来，土的内摩擦角较小时，土中应力扩散角也相应较小。土中应力在纵向上的影响加剧，而在横向上的影响则减弱。但试验表明，土的类型和密度与群桩效应系数无明显关系。桩距、桩数的影响，随着桩距的增加群桩效应的影响在减弱，美国《钻孔桩基础设计与施工规范》以及德国《大口径钻孔灌注桩规范》都规定，当沿荷载方向的桩距大于8D时，不考虑群桩效应。群桩效应还受到桩数的影响，桩数越多,群桩沉降越大,其沉降增幅也越大;桩数越少,其沉降越小。桩身位移的影响，以前学者们认为群桩效应受到入土深度的影响，桩间土体松动，产生较大的群桩效应；在地基的深层，虽然荷载较大，但是由外荷载引起的变形较小，产生较小的群桩效应。尤其埋深在大于10倍的桩径以上，在工程上往往可以忽略。伴随着桩长的增加，群桩中桩与桩之间的相互影响越来越严重，群桩效应也就得到相应地加强，群桩中基桩的极限承载力下降。桩顶边界条件的影响，由于试验数据的局限性，还不可能评估桩顶的约束条件的影响，研究得很不够。 2群桩效应系数计算方法

水平荷载作用下群桩计算方法研究

学术研究水平荷载作用下群桩计算方法研究周洪波,茜平一,杨　波,胡汉兵 (武汉水利电力大学,武汉　430072) 摘要: 通过分析研究国内外各种水平荷载下群桩计算方法,在Focht-Ko ch-Poulos 综合法的基础上,不考虑群桩基础中后桩对前桩的弹性作用,并结合桩基规范,提出了能够考虑群桩效应和群桩中各桩荷载分担比的改进公式,可供水平力作用下的桩基工程设计时参考。关键词:水平荷载;群桩;荷载分担比中图分类号:T U 473.1+2 文献标识码:A Abstract :Improved formula w h ich can consider both the effect of cluster piles an d the ratio of loading s hare of each pile is propos ed herein bas ed on Foch t-Koch-Poulos s ynthetic method of cluster piles under horizontal loading.It may be used as referen ce for pile foundation design under th e function of horizon tal for ce. Key words :horizontal load ing;cluster piles ;r atio of load ing s hare 基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(9549302) 1　前言国内外已进行的研究表明,水平荷载作用下群桩基础的工作性状和单桩有较大不同,主要表现在群桩中各桩间距小于临界桩距时,群桩中的各桩通过桩间土相互作用而产生群桩效应,使得在相同水平荷载作用下(对单桩而言,水平荷载系指群桩水平荷载与桩数之比)群桩基础的位移大于单桩位移,群桩中的各桩所分担的荷载也各不相同,尤其是荷载作用方向上,前排桩所承担的荷载明显大于后排桩。因而,对水平荷载作用下的群桩基础进行计算分析时,必须认真考虑这两大特点。笔者在对现有水平荷载群桩计算方法进行分析研究的基础上,结合我国现行桩基规范,提出了一种计算水平荷载群桩的改进方法。 2　水平荷载群桩计算方法概述目前,计算分析水平荷载作用下群桩基础的方法主要有以下几类: (1)群桩效率法所谓群桩效率就是指群桩水平承载力和单桩水平承载力与桩数之积之比。群桩效率法能比较方便地计算群桩水平承载力,但由于此法不能确定一定水平荷载作用下群桩基础的位移,也不能计算群桩中各桩所承担的荷载,对大多以水平位移作为设计控制因素的水平荷载群桩来说,群桩效率法应用还不广泛。 (2)p -y 曲线折减法众所周知,p -y 曲线法可较好地考虑水平荷载单桩荷载位移的非线性性质,是目前计算水平荷载单桩性状最精确的方法。Bro w n,D.A [3]考虑到由于群桩效应,后排桩桩前土反力降低,计算时群桩的p -y 曲线在单桩的基础上乘以一折减系数f m 以考虑群桩效应的影响,如图1 。图1　p -y 曲线折减法用p -y 曲线折减法可以比较方便地考虑土体的非线性性质和群桩效应,但该法所采用的经验公式依赖于少量模型试验,其通用性尚待验证,而且用p -y 曲线法计算不太方便。 (3)弹性理论法 Po ulos [4]假定土体为连续弹性体,利用M indlin 积分解来求解群桩中各桩的相互影响系数,得到如下计算式: k = - m j =1,j ≠k H j H kj +H k (1) 式中, k ——第K 桩的位移; ——按弹性理论计算所得的单位水平力作用下单桩的水平位移;H j ,H k ——第J ,K 桩所承担的水平荷载; Hk j ——桩J 对桩K 的影响系数;m ——桩数。 1 　2000年第1期工程勘察　Geotechnical Investigation &Surveying

分凝现象和分凝系数

k 0<1 T T T k 0>1 k 0=1 ΔT ΔT x x x 图3. 固、液相线位置与平衡分凝系数的关系分凝现象和分凝系数人们很早发现，将含有杂质的晶态物质熔化后再结晶时，杂质在晶体的固体和未结晶的液体中的浓度是不同的，这种现象叫分凝现象。区熔提纯就是利用分凝现象将物质局部熔化形成狭窄的熔区，并令其沿锭长从一端缓慢地移动到另一端，重复多次使杂质尽量集中在两头，从而使中部材料被提纯的技术。分凝现象一块含有杂质的材料，经熔化后再慢慢凝固，，则固体中各部分的杂质浓度不相同，原来杂质分布均匀的材料，经熔化及凝固后（如图，由左端向右端逐渐凝固），杂质分布不再均匀，有些地方杂质多，有些则少，便得到杂质分离的效果。图1.由左端向右端逐渐凝固分凝现象是二元系（或多元系）相平衡特性所产生的效果。二元系在固液两相平衡状态时，固液两相中组元的成分是不相等的；例如含有杂质的硅和锗中，平衡时固相的杂质浓度与液相的杂质浓度不同。平衡分凝系数为了定量地描述分凝现象，需分析二元系的二相平衡情况，应用相图工具。假设以无限慢的速度从熔体中凝固出固体，即固相与液相接近平衡状态时，固相中的杂质浓度C S ；液相中的杂质浓度为C L ，其比值为：称作杂质对某一种半导体材料的平衡分凝系数。对某种材料来说，杂质不同k 0值也不同，k 0还与杂志的浓度有关，当杂质浓度较小时，值可视为常数。根据相图知识，图2是组元A-B 形成连续固熔体的相图。A 的熔点比B 的熔点高，由图可知，当某一组分p 的材料由p`的熔体降温到T1时，将析出固体，其组分为Q 。在析出的固体q 中物质B 的含量要小于熔体p 中物质B 的含量。这就是分凝现象。溶质B 在材料A 中的平衡分凝系数就是AQ 与AP 的比值。由于AB 体系的固相线和液相线并不是直线，说以杂质B 浓度不同时其比值也不同。但是，当B 含量很小时，固相线和液相线皆可视为直线。此时固相液相 L S C C k 0图2.A-B 二元系相图 p` q p L+S 液相线液相线固相线固相线

微电子材料复习大纲

一、微电子材料概述 1、摩尔定律：集成度每3年乘以4，加工工艺的特征线宽每6年下降一半。摩尔定律中提到的减少成本是集成电路最大的吸引力之一，并且随着技术发展，集成化程度越高，低成本的优点更为明显。 2、 3、2010年10月5日，瑞典皇家科学院将2010年的诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的两位教授 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov，以表彰他们对石墨烯的研究。石墨烯是至今发现的厚度最薄和的强度最高的材料。 4、目前全球最主要的晶圆代工厂包括TSMC、三星、台联电、GlobalFoundries、IBM、SMIC、华虹宏力等。 5、特征尺寸继续缩小所面临的挑战包括：1、微细加工——光刻技术；2、互连技术——铜互连；3、新型器件结构&材料体系——高、低K介质、金属栅电极、SOI材料等。 6、在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子，而导体中只有自由电子这一种载流子，这是半导体与导体的不同之处。 7、在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增加。因而对半导体掺杂是改变半导体导电性能的有效方法。二、硅和锗的化学制备 1、根据物质的导电性,物质可以分为金属、半导体及绝缘体，人们发现，电子在最高能带的占有率决定此物质的导电性。 2、根据材料的重要性和开发成功的先后顺序,半导体材料可以分为三代：第一代半导体材料---硅(Si)；第二代半导体材料---砷化镓(GaAs)；第三代半导体材料---氮化镓(GaN)。 3、（物理性质）硅的禁带宽度比锗大，电阻率也比锗大4个数量级，因此硅可制作高压器件且工作温度比锗高。但是锗的迁移率比硅大，可做低压大电流和高频器件 4、硅的主要来源是石英砂，另外，在许多的矿物中含有大量的硅酸盐，也是硅的来源之一。通常把95%-99%纯度的硅称为粗硅或工业硅。 5、制备高纯硅主要采用两种方法：三氯氢硅氢还原法和硅烷法，两种方法各有利弊。其中三氯硅烷法（SiHCl3) ?产量大、质量高、成本低，是目前国内外制取高纯硅的主要方法。 ?利用了制碱工业中的副产物氯气和氢气，成本低，效率高 ?三氯硅烷遇水会放出腐蚀性的氯化氢气体，腐蚀设备，造成Fe、Ni等重金属污染三氯硅烷而硅烷法（SiH4) ?有效去除杂质硼及其他金属杂质，无腐蚀性、不需要还原剂、分解温度低，收率高。 ?消耗Mg，硅烷本身易燃、易爆

LED与光伏材料复习.doc

LED与光伏材料 i半导体光吸收当入射光波长大于截止波长时，半导体不吸收，当小于截止波长时，吸收：且吸收按指数衰减I=Io*eA（-a）x,a 的量纲是l/L,a越大，吸收月靠近表面：吸收是温度、波长的函数,波长越小，吸收越大，吸收还与能带结构有关，直接带隙的吸收大于间接带隙的，而且陡。 2光发射：在一个PN结的半导体里面注入电子空穴，电子和空穴就会在有源区进行复合，复合分成两种形式：辐射复合（发光）和非辐射复合（发热，导致晶格振动）。在这个过程，直接带隙半导体的辐射复合几率很大，所以很大一部分用于发光，只有少部分用于发热。 3太阳能电池的问题： 1）增加光入射，考虑表面的抗反射； 2）光吸收，led和光伏器件都是浅结器件，因为光吸收总是在表面最强； 3）光生载流子的分离： 4）欧姆接触，后续电路的输出能力。 4光注入、电注入led考虑的问题: 1 ）提高注入效率，跟欧姆接触等有关； 2）提高复合效率，在pn结中心尽量减少非辐射复合中心； 3）提高光提取（外量子效率）：减少光在半导体的吸收，减小界面反射等。 5半导体材料：分为元素半导体（没有极性）化合物半导体（两种以上元素构成）：极性和化学配比，化学配比很难控制。极性半导体：就是化合物半导体，构成半导体的材料对外层价电子的控制能力不同，及电负性不同，导致成键时，在不同方向，键的强弱、键的等不同：-离子键成分越多，极性越强，由此组成的半导体就是极性半导体。极性半导体的光电性质都与其极性有关。 6电活性掺杂：掺入杂质会向材料提供可移动的电『和空穴，会改变材料的导电性能，例如Si掺P。等电子掺杂：掺入杂质后，不会给材料提供可移动的电子和空穴，叫电中性掺杂。此时的电中性就跟原来不同。例如GaP掺N,形成NN对的等电子，N的电负性比P强很多，改变了晶格势，产生等电子陷阱，及等电子复合中心，有很强的辐射复合几率，因此就改变了GaP间接带隙不发光的性能，有非常好的发光效果。 7能带工程：I）掺杂：会引入缺陷；2）应变：（临界厚度，位错弛像）3）量子阱：产生条件:器件的应用控制在电子的德布罗意波长左右，这时就会有能景的不连续分布，从能带变成能级。 8量子阱与体材料的吸收系数比较： 1）带边的移动 2）有台阶状的态裕度分布 3）激子吸收很强 4）吸收与体材料相比相当的时候厚度仅约为体材料的一半，及整个的吸收比体材料强很多。非晶材料： ?能带模型，采用Motl-CFO模型： 1、基本能带： 2、定域态带尾； 3、迁移率边Ec和Ev； 4、隙态Ex和Ey。非晶半导体中载流子输运是一种弥散输运

半导体材料导论复习题

1、半导体材料有哪些特征？半导体材料在自然界及人工合成的材料中是一个大的部类。半导体在电的传导性方面，其电导率低于导体，而高于绝缘体。它具有如下的主要特征。（1）在室温下，它的电导率在103~10-9S/cm之间,S为西门子，电导单位，S=1/r(W. cm) ；一般金属为107~104S/cm,而绝缘体则<10-10，最低可达10-17。同时，同一种半导体材料，因其掺入的杂质量不同，可使其电导率在几个到十几个数量级的范围内变化，也可因光照和射线辐照明显地改变其电导率；而金属的导电性受杂质的影响，一般只在百分之几十的范围内变化，不受光照的影响。（2）当其纯度较高时，其电导率的温度系数为正值，即随着温度升高，它的电导率增大；而金属导体则相反，其电导率的温度系数为负值。（3）有两种载流子参加导电。一种是为大家所熟悉的电子，另一种则是带正电的载流子，称为空穴。而且同一种半导体材料，既可以形成以电子为主的导电，也可以形成以空穴为主的导电。在金属中是仅靠电子导电，而在电解质中，则靠正离子和负离子同时导电。 2、简述半导体材料的分类。对半导体材料可从不同的角度进行分类例如： ?根据其性能可分为高温半导体、磁性半导体、热电半导体； ?根据其晶体结构可分为金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型、黄铜矿型半导体； ?根据其结晶程度可分为晶体半导体、非晶半导体、微晶半导体， ?但比较通用且覆盖面较全的则是按其化学组成的分类，依此可分为：元素半导体、化合物半导体和固溶半导体三大类， 3、化合物半导体和固溶体半导体有哪些区别。 ◆固溶半导体又区别于化合物半导体，因后者是靠其价键按一定化学配比所构成的。固溶体则在其固溶度范围内，其组成元素的含量可连续变化，其半导体及有关性质也随之变化。 ◆为了使固溶体具有半导体性质常常使两种半导体互溶，如Si1-xGex（其中x <1)；也可将化合物半导体中的一个元素或两个元素用其同族元素局部取代，如用Al来局部取代GaAs中的Ga，即Ga1-xAlxAs，或用In局部取代Ga，用P局部取代As形成Ga1-xInxAs1-yPy 等等。 4、简述半导体材料的电导率与载流子浓度和迁移率的关系。 s = nem(2-1) 其中： n为载流子浓度，单位为个/cm3; e 为电子的电荷，单位为C（库仑），e对所有材料都是一样，e=1.6×10-19C 。 m为载流子的迁移率，它是在单位电场强度下载流子的运动速度，单位为cm2/V.s；电导率s的单位为S/cm(S为西门子）。 5、简述霍尔效应。早在1879年霍尔(E.H.Hall）就发现：将一块矩形样品在一个方向通过电流，在与电流的垂直方向加上磁场(H)，那么在样品的第三个方向就可以出现电动势，称霍尔电动势，此效应称霍尔效应。

大学半导体材料课后习题答案期末考试复习资料

半导体材料复习资料绪论 1.半导体的基本特性？ ①电阻率大体在10-3~109Ω?cm范围第一章 ⒈比较SiHCl3氢还原法和硅烷法制备高纯硅的优缺点？ ⑴三氯氢硅还原法

优点：产率大，质量高，成本低，是目前国内外制备高纯硅的主要方法。缺点：基硼、基磷量较大。 ⑵硅烷法优点 ①除硼效果好；（硼以复盐形式留在液相中） ②无腐蚀，降低污染；（无卤素及卤化氢产生） ③无需还原剂，分解效率高； ④制备多晶硅金属杂质含量低（SiH4的沸点低）缺点：安全性问题相图写出合金Ⅳ由0经1-2-3的变化过程第二章 ⒈什么是分凝现象？平衡分凝系数？有效分凝系数？答：⑴分凝现象：含有杂质的晶态物质溶化后再结晶时，杂质在结晶的固体和未结晶的液体中浓度不同，这种现象较分凝现象。

⑵平衡分凝系数：固液两相达到平衡时，固相中的杂质浓度和液相中的杂质浓度是不同的，把它们的比值称为平衡分凝系数，用K0表示。 K0=C S/C L ⑶有效分凝系数：为了描述界面处薄层中杂质浓度偏离对固相中杂质浓度的影响，通常把固相杂质浓度C S与固体内部的杂质浓度C L0的比值定义为有效分凝系数K eff K eff=C S/C L0 ⒉写出BPS公式及各个物理量的含义，并讨论影响分凝系数的因素。 ⒊分别写出正常凝固过程、一次区熔过程锭条中杂质浓度CS公式，并说明各个物理量的含义。 ①正常凝固过程： C S=KC0(1-g)k-1C0：材料凝固前的杂质浓度 K：分凝系数。不同杂质的不同K值可以通过查表得出。 ②一次区熔过程： C S=C O[1-(1-K)e-Kxl] C0：锭条的原始杂质浓度 x：已区熔部分长度 K:分凝系数 l：熔区长度 ⒋说明为什么实际区熔时，最初几次要选择大熔区后几次用小熔区的工艺条件。

硅材料(考试)

第一章 1.原子密度： 2.硅在300K 时的晶格常数a 为5.43?。请计算出每立方厘米体积中的硅原子数及常温下的硅原子密度。解：每个晶胞中有8个原子，晶胞体积为a3，每个原子所占的空间体积为a3/8，因此每立方厘米体积中的硅原子数为： 8/a3=8/(5.43×108)3=5×1022（个原子/cm3）密度=每立方厘米中的原子数×每摩尔原子质量/阿伏伽德罗常数 =5×1022×28.09/(6.02×1023)g/cm3=2.33g/cm3 2.晶体内部的空隙：假使硅晶胞中的原子像圆球一样处在一体心立方晶格中，并使中心圆球与立方体八个角落的圆球紧密接触，试计算出这些圆球占此体心立方晶胞的空间比率。圆球半径定义为晶体中最小原子间距的一半，即。 3.体心立方堆积：假使将圆球放入一体心立方晶格中，并使中心圆球与立方体八个角落的圆球紧密接触，试计算出这些圆球占此体心立方单胞的空间比率。解：每单胞中的圆球(原子)数为＝(1/8)×8(角落)+1(中心)＝2；相邻两原子距离[沿图中立方体的对角线]=；每个圆球半径=；每个圆球体积= ；单胞中所能填的最大空间比率=圆球数×每个圆球体积/每个单胞总体积=因此整个体心立方单胞有 68%为圆球所占据，32%的体积是空的。 4.硅的基本性质：属于元素周期表第三周期IV4族，原子序数14，原子量28.085 。有无定形硅和晶体两种同素异形体。硅原子的电子排布为1s22s22p63s23p2, 原子价主要为 4 价，其次为2价，因而硅的化合物有二价化合物和四价化合物两种，四价化合物比较稳定。熔点1420℃ 5.所谓硅的化学提纯是: 1.将硅用化学方法转化为中间化合物， 2.再将中间化合物提纯至所需的纯度， 3.然后再还原成高纯硅。 6.固体能带理论的两个近似，并简要说明之 1．绝热近似：由于原子实的质量是电子质量的103～105倍，所以原子实的运动要比价电子的运动缓慢得多，于是可以忽略原子实的运动，把问题简化为n 个价电子在N 个固定不动的周期排列的原子实的势场中运动，即把多体问题简化为多电子问题。 2．单电子近似：原子实势场中的n 个电子之间存在相互作用，晶体中的任一电子都可视为是处在原子实周期势场和其它（n －1）个电子所产生的平均势场中的电子。即把多电子问题简化为单电子问题。 7.计算硅中（100），（110），（111）三平面上每平方厘米的原子数。 a 从(100)面上看，每个单胞侧面上有个原子,所以，每平方厘 8/3a 21441=+?2 1441=+?