珀耳帖效应对无序绝缘衬底上多晶硅激光再结晶的影响
硼硅酸凝胶包覆层对铜粉抗氧化性和导电性的影响
硼硅酸凝胶包覆层对铜粉抗氧化性和导电性的影响王翔;屈银虎;成小乐;尚润琪【摘要】To prevent the oxidation of copper powder during sintering,SiO2-B2O3 sol was prepared by anhydrous ethanol, tetraethyl orthosilicate and tributyl borate. SiO2-B2O3 sol was used to coat the copper powder which was pretreated by diluted hydrochloric acid. The coated copper powder was used to prepare the paste, then the paste was printed on ceramic substrate and sintered at 600℃.The conductivity of the film was tested by four?probe tester. Scanning electron microscopy ( SEM) was used to observe the surface topograph of copper powder which was coated by SiO2-B2O3 sol, X?ray diffraction(XRD) and thermogravimetric analysis ( TGA) were exploited to characterize the oxidation condition of sintered copper podwers .The results show that when m(SiO2-B2O3):m(Cu)=,copper powders are homogeneously coated with SiO2-B2O3 sol .,the copper film has the highest electrical conductivity, the relative electrical conductivity is 57%;the surface of copper powder has been scarcely oxidiz ed below 700 ℃. Experimental results show that under the suitable coating rate, copper powder has good oxidation resistance and the copper conductive film has good electrical conductivity.%铜电子浆料作为银电子浆料最为理想的替代材料,其越来越受到人们青睐,但铜的性质活泼,极易被氧化.为解决铜电子浆料在高温烧结时铜粉易被氧化的问题,以无水乙醇、正硅酸乙酯、硼酸三丁酯为原料制作SiO2-B2O3溶胶,用SiO2-B2O3溶胶对经过盐酸酸洗过的铜粉进行包覆,将包覆后的铜粉制成浆料并印刷到陶瓷模板上,600℃烧结制备得到铜导电膜层.通过四探针测试仪测试铜导电膜层的电导率,利用扫描电子显微镜(SEM)观察不同量溶胶包覆的铜粉的表面形貌,采用X射线衍射仪(XRD)及热重分析仪(TGA)考察溶胶包覆铜粉700℃烧结后的氧化情况.结果表明,在m(SiO2-B2O3):m(Cu)=10%时,硼硅酸溶胶恰好均匀包覆铜粉而无多余溶胶堆积铜粉之间,此时铜导电膜层导电性能最好,其相对电导率为57%;铜粉700℃高温烧结后几乎没有被氧化,铜粉表面仅有极少量的氧化亚铜生成.实验结果证明,在合适的硼硅酸溶胶包覆率下,铜粉在700℃以下具有良好的抗氧化性,铜导电膜层也具有良好的导电性能.【期刊名称】《材料科学与工艺》【年(卷),期】2017(025)004【总页数】7页(P84-90)【关键词】硼硅酸溶胶;铜粉;溶胶-凝胶法;抗氧化性;导电性【作者】王翔;屈银虎;成小乐;尚润琪【作者单位】西安工程大学机电工程学院,西安710048;西安工程大学机电工程学院,西安710048;西安工程大学机电工程学院,西安710048;西安工程大学机电工程学院,西安710048【正文语种】中文【中图分类】TM241;TG146目前广泛应用于导电浆料中的导电填料可分为银基、钯-银、金基、铂基、铜基、镍基及其它金属填料，导电填料的导电性和抗氧化性直接影响着导电浆料性能的优劣[1].与其他导电填料相比，铜作为贱金属代表，其价格低廉，且导电性仅次于银，而且铜不会发生电子迁移现象，因此，铜基浆料是银基浆料最理想的替代材料[2-3].但微米级片状铜粉具有很大的比表面积，表面能大且表面活性高，因此，在空气中易被氧化，生成铜的氧化物[4-5]，且导电浆料在烧结过程中，会加速铜粉的氧化.将表面被氧化的铜粉做为导电填料可能会出现许多问题，小则引起电子浆料电阻率急速升高，出现断路现象，影响使用，大则出现局部电阻太大，产生大量热量，引起事故.近年来各国研究人员在铜粉表面抗氧化性研究取得了许多重要进展，主要包括金属包覆法(如银包铜粉)、非金属包覆法(主要包括缓蚀剂法、偶联剂法、磷化处理法等方法)以及其他抗氧化法[6-8].金属包覆法是指在铜粉表面完整地包覆一层性能稳定、导电性好的其他金属层，防止铜粉与空气直接接触，以提高铜粉抗氧化性和导电性.吴懿平[9] 等采用三次镀银法，在一次镀银后利用稀硫酸除去铜粉表面的铜氨络合物，然后利用重复镀银的方法来解决镀层不均匀问题. 通过反复进行银包覆工艺虽然实现了铜粉银包覆，但该方法操作复杂、成本高，很难被实际应用.此外，一些研究人员也试图通过给超细铜粉表面包覆 Ni、Sn 等金属的方法，以提高铜的抗氧化性和导电性[10-11]，虽然取得了一定的研究成果，但与表面包覆Ag相比导电性较差.非金属包覆法是相对于金属包覆法而言，主要分为无机物包覆和有机物包覆两类.文献[12-13]研究发现，采用直接添加硅烷偶联剂法，制备得到的铜电子浆料具有良好的抗氧化性和导电性，分析原因主要是由于铜粉和偶联剂的相互作用需要一段时间，在铜粉与偶联剂尚未完全作用前将铜电子浆料印刷在陶瓷基片上，随着偶联剂与铜粉的进一步作用，会在铜粉表面形成保护膜，将铜颗粒与空气隔绝开，从而保证了铜粉不被氧化，而且还不影响铜粉的导电性.由于偶联剂在一定温度下性能稳定，可以有效隔绝铜粉与氧气，提高铜导电浆料的抗氧化性[14]，但对烧结后的导电铜膜进行导电性测试，发现与其他几种抗氧化方法相比导电性较差.其他抗氧化法如罗艳[15]等将铜粉在甲醇-油酸混合溶液中进行油酸预包覆，然后以正硅酸乙酯原料，在Ar气保护下采用溶胶-凝胶法对油酸预包覆的铜粉进行SiO2-A1(其主要成分为SiO2，相当于利用硅酸溶胶进行二次包覆)系薄膜的二次包覆.研究结果表明：铜粉具有良好的导电性和抗氧化能力.李利君[16]等人利用正硅酸乙酯在碱性条件下水解制备得到硅酸溶胶，在氮气保护用溶胶-凝胶法对铝颜料进行包覆，以此方法提高铝颜料的耐碱性和抗氧化性.利用硅酸溶胶对粉体材料进行溶胶-凝胶包覆可以提高材料抗氧化性能，其弊端在于硅酸溶胶不易包覆在粉体材料表面，容易出现包覆不全的现象.目前国内采用溶胶-凝胶法对粉体材料进行包覆的，大多数采用的是硅酸溶胶或者二氧化钛溶胶，除上述研究外，夏志伟[17]、闫军[18]等人，他们都是利用钛酸丁酯水解制备二氧化钛溶胶对材料进行溶胶-凝胶包覆.近年来，在国外应用溶胶-凝胶法制备涂层的研究非常活跃，Supplit R[19]利用正硅酸乙酯和乙烯基三乙氧基硅烷的水解制备得到硅酸溶胶对铝颜料进行溶胶-凝胶包覆以提高其抗腐蚀性和抗氧化性.Juha等[20]则利用SiO2-ZrO2溶胶对铜金属包覆以提高其表面耐腐蚀性.总的来说，国内的溶胶主要集中在单一的硅酸溶胶，国外则是二氧化硅与其他氧化物的复合溶胶.针对铜粉高温环境下易氧化问题，本文采用正硅酸乙酯和硼酸三丁酯的双水解来制备硼酸和硅酸的复合溶胶，它不仅纯度高，而且均匀度高，其均匀程度可达分子或原子水平[21-22]，这样不但可以充分的包覆在铜粉表面，同时它还具有较低的介电性能，与金、银和铜的匹配性好.通过硼硅酸凝胶薄膜包覆铜粉来防止铜粉氧化，获得了较为满意的效果.这种溶胶制备方法及硼硅酸凝胶包覆法对铜粉的抗氧化研究在文献中还未见报道.将凝胶包覆到经过表面酸洗的铜粉上，获得实验所需的铜粉.将包覆后的铜粉制成浆料并印刷到陶瓷基板上，600 ℃烧结后获得铜导电膜层，通过四探针测试仪测量膜层的烧结后的电阻，并换算成其相对电导率.在SEM下观察凝胶包覆后铜粉的表面形貌.将满足实验导电率要求的铜粉经过700 ℃高温烧结，并利用XRD考查其氧化情况.利用示差扫描量热仪研究实验制备的铜粉在高温情下的热失重及氧化情况.1.1 试剂与分析仪器采用分析纯的稀盐酸、无水乙醇、正硅酸乙酯、硼酸三丁酯、吗啉和铜粉为实验原料，所需实验仪器为自蔓延燃烧合成反应釜、四探针测试仪、电子天平、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA).1.2 铜粉表面的清洗铜粉颗粒表面的氧化物主要是CuO和Cu2O，本文采用无机酸洗的方法去除铜粉表面氧化物，具体反应方程为2HCl(稀)+CuO =CuCl2+H2O，2HCl(稀)+Cu2O=Cu+CuCl2+H2O.通过观察发现，当铜粉表面呈现鲜红色时，说明铜粉表面的氧化物已经被完全除去.如果此时的铜粉裸露在空气中，极易被氧化，为了避免铜粉被再次被氧化，当铜粉表面的氧化物被去除后，快速用蒸馏水冲洗铜粉冲洗数次，待到没有明显刺鼻气味后再用无水乙醇进行包覆，然后将铜粉放在真空环境下进行干燥，干燥温度为100 ℃，时间为2 h.1.3 SiO2-B2O3溶胶的制备按照一定量的比例称取正硅酸乙酯和无水乙醇，并将其混合均匀后加入到滴定管中，称为A溶液.与此同时，按照设计的比例称量一定量的去离子水和稀盐酸，称为B溶液，打开磁力搅拌器使B溶液混合均匀并加热.当温度稳定在50 ℃时，打开滴定管阀门，让A液均匀的加入B液中，水解反应正式开始，反应时间为20～30min.观察水解物状态，当水解到一定程度时，用吗啉试剂进行检测，观察其形成凝胶的时间.取4.5 mL水解液置于10 mL带刻度的试管，加入0.5 mL吗啉，震摇试管，同时开始计时，待完全胶凝时停止计时.当正硅酸乙酯胶凝时间为250～280 s时，说明正硅酸乙酯水解程度达到60%左右，此即为实验所需正硅酸乙酯水解液.将准备好的一定量的硼酸三丁酯溶液加入正硅酸乙酯水解液中进行水解，通过磁力搅拌器使正硅酸乙酯溶液和硼酸三丁酯混合均匀，并均匀加热.重复前面的方法，用吗啉试剂再次检测其水解程度，当烧杯中的溶液变为一种无色透明胶状液体时，说明硼酸三丁酯与正硅酸乙酯的混合液水解度达到80%以上，此即为实验所需的SiO2-B2O3溶胶，且制备出来的溶胶性能稳定、无沉淀.正硅酸乙酯的水解缩合反应过程如下.第1步：水解反应Si(OC2H5)4+4H2OSi(OH)4+4C2H5OH.第2步：缩聚反应第3步：聚合反应n(—Si—O—Si—)(—Si—O—Si—)n.正硅酸乙酯的水解总反应式可表示为Si(OC2H5)4+2H2O=SiO2+4C2H5OH[23-24]硼酸三丁酯的水解缩合反应过程如下.第1步:水解反应B(OC4H9)+3H2OB(OH)3+3C4H9OH.第2步：缩聚反应第3步：聚合反应n(—B—O—B—)(—B—O—B—)n.硼酸三丁酯的水解总反应式为2B(OC4H9)3+3H2O=B2O3+6C4H9OH.1.4 铜粉的溶胶-凝胶包覆在对铜粉进行溶胶包覆前，取适量甲醛于烧杯中，将经过盐酸酸洗过的铜粉倒入甲醛中浸泡约15 min.采用甲醛对铜粉进行预处理，主要作用有两点：一是去除在实验过程中铜粉表面可能产生的氧化物；二是作为湿润剂使硼硅酸凝胶能均匀的包覆在铜粉表面[25].待铜粉被充分湿润后，按照硼硅酸凝胶与铜粉的质量比为6%、8%、10%、12%、16%称取SiO2-B2O3凝胶分别加入到铜粉中.随后充分进行搅拌，保证SiO2-B2O3凝胶完全均匀的包覆在铜粉表面，再将包覆后的铜粉放置在有N2保护的反应釜中进行干燥，干燥温度为200 ℃.2.1 铜粉包覆率分析由表1可知，当m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=10%时，铜导电膜层的相对电导率最高，为57%.当m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)<10%时，随着溶胶的质量分数的降低，铜导电膜层的相对导电率随之下降，原因是加入的凝胶过少，以至于溶胶不能完全的包覆在铜粉表面形成完整的保护膜，制成浆料并印刷到陶瓷基板上600 ℃高温烧结后，裸露出来的铜粉会与空气中的氧气反应生成CuO和Cu2O，从而影响铜粉的导电性.在此范围内加入的溶胶越少，裸露出来的铜粉就越多，高温烧结后铜粉被氧化的就越多，导电膜层的导电性也就越差.相反，当m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)>10%时，随着加入溶胶的量的增加，铜导电膜层的导电性降低，原因在于加入的凝胶过多，导致包覆在铜粉表面的溶胶层过厚，且溶胶有可能堆积在铜粉颗粒之间，制备成导电膜层后，过厚的凝胶层以及堆积在铜粉之间的凝胶，阻碍铜粉与铜粉之间形成导电网络.加入的溶胶越多，堆积在铜粉之间的凝胶就越多，铜粉之间就越难形成导电网络，因而铜导电膜层的导电性能越差.2.2 SEM显微分析本实验分为5组.分别取按5种不同质量分数溶胶配比制得的铜粉，然后在400 ℃真空下焙烧，随后放入JMF-6700F型扫描电镜下扫描，放大倍数为10 000倍，铜粉的SEM照片见图1.对比图1(b)～(d)可知，当m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)>10%时，随着加入溶胶量的增加，烘干后凝胶在铜粉表面形成的膜层越来越厚，堆积在铜粉间的凝胶也越来越多，说明此时的溶胶加入量过高.虽然凝胶含量的增多有利于将铜粉包覆的更完整、更光滑，有利于提高其抗氧化性，但过剩的凝胶会堆积在铜粉之间并使保护膜层变厚而阻碍铜粉颗粒之间的连接，这势必会影响铜粉的导电性.同样，对比图1(d)～(f)发现，当m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)<8%时,铜粉表面不光滑，甚至有铜粉直接裸露出来，这说明了凝胶的添加量不足，以至于凝胶不能完全包覆在铜粉表面形成保护膜，出现包覆不全得情况，将此铜粉高温烧结后势必会有部分铜粉与氧气发生氧化反应而影响铜粉的导电性.而当m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=8%～10%时，观察图1(d)和(c)，可见铜粉表面光滑、平整，此时铜粉表面被溶胶恰好均匀包覆而无多余凝胶堆积于铜粉之间，而且厚度薄厚适中且均匀.通过以上分析，得出结论：当m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=8%～10%之间时，符合设计要求.2.3 X-射线衍射分析经过盐酸酸洗以及甲醛浸泡的铜粉，基本上可以完全去除铜粉表面的氧化物(CuO 、Cu2O) .由铜导电膜层电导率的测定以及铜粉的表面形貌可知，当m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=8%～10%时，此时溶胶包覆后的铜粉满足实验要求，因此本次实验是取m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=10%溶胶包覆后的铜粉置于干燥箱中干燥，干燥环境为自然条件，设置温度为700 ℃，干燥时间2 h，随后取出样品，采用D/max2200PC型X射线衍射仪考察其氧化情况.任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构.在一定波长的X-射线照射下,每种晶体物质都有自己特有的衍射特征(衍射线的位置和强度).因此我们可以通过观察样品的XRD图来分析样品在高温烧结后的氧化情况.由图2可知，样品只在2θ为43.25°、50.37°、73.99°出现衍射峰，分别对应的是铜的(111)、(200)、(220)晶面.但在2θ为36.41°、61.34°处出现的衍射峰，正好对应Cu2O 的衍射峰(111)、(220)晶面，该衍射峰极为微弱，说明只有极少量的铜粉被氧化，这表明经该方法处理后的铜粉在高温下也具有良好的抗氧化能力. 2.4 TGA-热重分析同样，取m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=10%溶胶包覆后的铜粉作为样品进行热失重分析.在干燥环境下，如果样品的质量增加了，可以推断其原因是 Cu 与氧气反应得到了 CuO 和Cu2O 而造成质量增加.所以，我们可以用样品在干燥条件下质量增加的趋势来判断和计量 Cu 被氧化的情况.由图3铜粉热失重曲线图可知，凝胶包覆铜粉的热失重过程可分为4个阶段：第1阶段，室温到249.17 ℃，此阶段样品几乎无变化，说明此时铜粉的氧化率基本为零：第2阶段，从249.17 ℃到417.86 ℃，这个过程中铜粉质量开始缓慢下降，分析原因为这个过程中主要是铜粉表面包覆的溶胶失去水分，以及凝胶中的部分物质挥发，但是它们的含量都是很低的，所以可以基本断定这个阶段也无铜粉被氧化；第3阶段，从417.86 ℃到716.56 ℃，曲线缓慢上升，说明此时样品的质量开始增加，但是增加的不明显，说明此时有少量的铜粉被氧化而导致的质量增加；第4阶段从716.56 ℃到832.51 ℃，曲线开始急剧上升，说明样品重量显著增加，主要原因是在该阶段温度过高，达到了凝胶的熔点，以至于包覆在铜粉表面的凝胶开始融化流动，导致大量的铜粉裸露出来而被氧化.综上分析发现，从室温到716.26 ℃，经溶胶包覆的铜粉基本无氧化，说明该铜粉在高温下具有良好的抗氧化性.从铜粉的SEM图像分析、XRD物相分析和热重分析可知，当m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=8%～10%时，可以在铜粉表面形成均匀、完整的硼硅酸凝胶，此时铜粉在700 ℃以下无明显氧化.图4为溶胶包覆铜粉700 ℃烧结前后的宏观图片，可以看出铜粉烧结前后表面色泽几乎无差异，都呈鲜红色，只是烧结后颜色有些许变暗，原因是有部分铜粉表面被氧化所致.这说明了硼硅酸凝胶包覆后的铜粉在高温烧结后依然具有优良的抗氧化性.1)以正硅酸乙酯和硼酸三丁酯等为原料，制备适合于包覆铜粉的硼硅酸溶胶，且制备出来的溶胶均匀、无沉淀.2)在m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=8%～10%时，铜粉表面包覆的硼硅酸凝胶均匀、完整.3)当m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=10%时，600 ℃烧结后铜导电膜层的相对电导率为57%.4)在700 ℃条件下烧结后，铜粉表面仅有极少量Cu2O的生成，制备出的铜粉具有良好的抗氧化性.5)对制得铜粉进行热重检测，发现当m(SiO2-B2O3)∶m(Cu)=10%时，处理过的铜粉具有良好的抗氧化性，在温度低于700 ℃时铜粉表面只有极少量的氧化物生成，说明经凝胶包覆的铜粉在高温下具有良好的抗氧化性.【相关文献】[1] 刘新峰,屈银虎,郑红梅,等.铜电子浆料的抗氧化研究和进展[J].应用化工,2014,43(8):1493-1496. 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费米能级帕尔贴效应
费米能级帕尔贴效应费米能级和帕尔贴效应是固体物理学中重要的概念和现象。
费米能级是一个能量上的参考点，它决定了固体中电子的分布情况，而帕尔贴效应则是指在强磁场下，电子在费米能级上的分布会发生变化，产生一种与磁场有关的电阻率。
1. 费米能级是固体物理学中一个基本的概念。
它是指在零温下，填满了最低能级的电子能量值，也可以理解为能量位于费米能级以下的电子数等于固体中总电子数的一半。
费米能级的位置决定了固体电子的能量分布和一些重要的电学、热学性质。
2. 费米能级在固体中起到了很重要的作用。
在金属中，费米能级决定了导电性和热传导性。
由于费米能级以下的能态已被填满，费米能级以上的能态则可以通过外加电场传导电流。
费米能级的位置直接影响了金属的导电性质。
3. 帕尔贴效应描述了在强磁场下电子在费米能级上的分布会发生变化的现象。
当磁场强度增加时，费米能级会发生移动，导致电子的能量分布发生变化。
这个现象是由于磁场对电子的运动轨道和能量产生的影响。
4. 帕尔贴效应的存在使得材料的电阻率具有磁场依赖性。
当磁场增加时，由于电子在费米能级上的分布发生变化，电阻率也会发生变化。
这种磁场依赖性的变化被称为帕尔贴效应。
5. 帕尔贴效应对于理解材料的电学性质和磁学性质具有重要的意义。
通过研究帕尔贴效应，可以深入了解材料中电子的能量分布和磁场的影响。
这对于新材料的探索和应用开发具有指导作用。
总结回顾：费米能级和帕尔贴效应是固体物理学中重要的概念和现象。
费米能级决定了固体中电子的能量分布和一些重要的电学、热学性质。
帕尔贴效应描述了磁场对费米能级上电子分布的影响，导致材料的电阻率具有磁场依赖性。
通过研究帕尔贴效应，可以深入了解材料的电学性质和磁学性质。
个人观点和理解：费米能级和帕尔贴效应是固体物理学中非常有意义的概念和现象。
费米能级的概念使我们能够理解电子在固体中的能量分布情况，进而解释固体的导电性和热传导性。
帕尔贴效应则为我们揭示了强磁场下电子能量分布的变化，并对材料的电阻率产生影响。
晶体生长科学与技术5(9-10节课)
晶体的极限生长速率
影响晶体生长的因素：
如前所述，A为晶体截面积，KS， KL分别为固相和液相的热 传导系数，GS，GL分别为固-液界面处固相中和液相中的温度梯 度，根据热传导定律，有：QS=AKSGS ，QL=AKLGL， 由固-液界面处能量守恒方程： Lm=QS-QL=AKSGS-AKLGL； 代入m=AV ρS； 有生长速率V= (KSGS-KLGL)/LρS；
晶体旋转对直径的影响
晶体生长过程中旋转的必要性： 旋转能搅拌熔体，有利于熔体中溶质量均匀混合； 旋转增加了熔体中温场相对于晶体的对称性，这样在不对称的 温场中也能长出几何形状对称的晶体； 旋转可以通过改变熔体中的温场来控制固液界面的形状；
应用能量守恒方程讨论旋转对晶体直径的影响
假设晶体以角速度ω旋转以及固-液界面是平面； 固-液界面邻近的熔体由于粘滞力的作用被带着旋转，这些旋 转着的流体在离心力作用下被摔出去； 此时，固-液界面下部的流体将沿着轴向上流向固-液界面来填 补被甩出去的流体导致的空隙，作用原理类似于离心抽水机； 由于直拉法生长中熔体内的温度梯度矢量是向下的，所以熔体 中离界面越远处温度越高，因此由于晶体旋转引起的这部分流体 会携带更多的热量； 角速度ω越大，流向界面处的流体数量越多，导致传输到固-液 界面处的热量也越多，也即QL增大； 根据前面能量守恒方程A=(QS-QL)/LVρS，可见QL增大会导致晶 体直径的减小；
V= (KSGS-KLGL)/LρS
从上式中可以看到，晶体中温度梯度Gs增加可以提高晶体的生长速度，熔 体中温度梯度GL增加则降低晶体的生长速度； 熔体中温度梯度GL越小，晶体生长速率越大，所以VMAX的情况出现在： GL=0，此时VMAX=KSGS/LρS； 如果GL为负值，根据方程，晶体生长速度更大，但是此时熔体为过冷熔体， 固液界面的稳定性遭到破坏，晶体生长变得不能控制，这是人工晶体生长所要 避免的的； 所以，最大生长速率取决于晶体中温度梯度的大小，提高晶体中的温度梯 度能提高晶体生长速率；但晶体中温度梯度太大将导致过高的热应力，引起位 错等晶体缺陷的产生，情况严重时，甚至可能导致晶体的开裂； 另外，晶体生长速率还与热传导系数成正比，但也要综合考虑到晶体的熔 点、凝固潜热、生长界面的稳定性、环境气氛的类型和状态等因素，这些因素 会极大地影响固-液界面处产生的潜热多少以及潜热耗散的难易程度；； 通过该讨论可估计晶体的极限生长速率，与实验值大体上符合；(硅晶体极 限生长速率估计值为2.96厘米/分，实验值为2.53厘米/分)
帕耳帖效应
半導體致冷法原理篇看了前面兩種散熱方法，大家有沒有發現什麼不足之處？對了，那就是上面這兩種散熱方法並不能把CPU表面溫度降至室溫以下(水冷法可以通過在水中加冰塊實現，但是太麻煩了)，對於我們這些超頻的愛好者來說，更低的溫度就代表著CPU 可以在更高的頻率上穩定工作，所以本文的主角——半導體致冷法，隆重登場了。
先來看一下半導體致冷法比起前兩種方法的好處。
1、最大的好處：可以把溫度降至室溫以下。
2、精確溫控：使用閉環溫控電路，精度可達+-0.1°C。
3、高可靠性：致冷組件為固體器件，無運動部件，因此失效率低。
壽命大於二十萬小時。
4、工作時無聲：與機械制冷系統不一樣，工作時不產生噪音。
再來看一下半導體致冷法的原理以及結構：半導體致冷器是由半導體所組成的一種冷卻裝置，於1960左右纔出現，然而其理論基礎Peltier effect帕耳帖效應可追溯到19世紀。
如圖是由X及Y兩種不同的金屬導線所組成的封閉線路。
通上電源之後，冷端的熱量被移到熱端，導致冷端溫度降低，熱端溫度昇高，這就是著名的Peltier effect。
這現象最早是在1821年，由一位德國科學家Thomas Seeback首先發現，不過他當時做了錯誤的推論，並沒有領悟到背後真正的科學原理。
到了1834年，一位法國表匠，同時也是兼職研究這現象的物理學家Jean Peltier，纔發現背後真正的原因，這個現象直到近代隨著半導體的發展纔有了實際的應用，也就是[致冷器]的發明(注意，這種叫致冷器，還不叫半導體致冷器)。
下面我們來看一下半導體致冷器的結構。
由許多N型和P型半導體之顆粒互相排列而成，而N P之間以一般的導體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導體，最後由兩片陶瓷片像夾心餅乾一樣夾起來，陶瓷片必須絕緣且導熱良好，外觀如右圖所示，看起來像三明治(下圖為實物圖)。
正視圖側視圖什麼是N型和P型半導體呢？感興趣的朋友可以繼續看，不感興趣的朋友您可以跳過這段直接看下一頁『如何選購和安裝半導體致冷器』。
利是用珀耳帖效应达到致冷的目的
利是用珀耳帖效应达到致冷的目的1、----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最正确的地方利用珀耳帖效应到达致冷的目的。
1834年法国J.-C.珀耳帖发觉,当两种不同金属连接起来并通以电流时,有一接头吸热，另一接头放热。
这种现象后来被称为珀耳帖效应珀耳帖效应长期未能实际应用于制作致冷器,其缘由是金属的珀耳帖效应很弱。
直到20世纪50年月，对半导体材料的讨论进一步深入，人们用N型半导体和P型半导体构成温差电偶,珀耳帖效应远远强于金属电偶从今温差电致冷器渐渐进入有用阶段。
原理图1[半导体温差电偶]为由N型半导体和P型半导体构成的温差电偶，用铜片把两个半导体连接起来。
电流由N型半导体流向P型半导体时,该接头吸收珀耳帖热，式中＝-，、分别为P型半导体和N型半导体的温2、差电动势率,P型半导体的温差电动势率为正，而N型的为负。
在另一接头,电流由P型半导体流向N型半导体，有热量释放出来。
通过各种散热方式把热端的热量带走，冷端就能保持较低温度。
在热平衡条件下，冷端所能到达的温度取决于半导体材料的温差电特性和冷端的热负载以及器件的设计(工作状态、散热条件等)。
实际致冷器有最大温差和最大致冷效率两种工作状态。
①最大温差状态〔即最大产冷量状态〕：当电流为[826-01]时，致冷器两端的温度差到达最大值，式中为N型和P型半导体电阻之和,为冷端温度。
假如热负载=0，致冷器两端温差最大可达：[826-02]式中为热端温度，为半导体材料的品质因数，[826-03]式中、分别为P型和N型半导体的热导率,、分别为电阻率。
采纳这种方式工作可以节约半导体材料，但是致冷效3、率较低。
②最大致冷效率状态：当电流为[826-04]时,致冷效率(热负载与所消耗的电功率之比值)可达最大值[826-05]采纳这种工作方式可以节约电能消耗，但与前一方式相比，它需要较多的半导体材料。
由(-)[881-01]和的表达式可知,[kg2]半导体材料的品质因数越大，所能到达的最大温差和致冷效率越大,这就要求材料的温差电动势率[kg2][kg2]尽量大，使所吸收的珀耳帖热尽量大[kg2]同时要求材料的电阻率和热导率尽量小，使所产生的焦耳热和由热端向冷端的热传导尽量小，因为这两部分热量都会降低致冷效率。
浅谈多功能医疗车的设计改装和功效
车辆工程技术31车辆技术多功能医疗车通常主要指的是对车厢内部空间加以改装，拆掉其中的部分座椅或装置，同时对询诊台、诊疗床、电源线予以固定，并在车厢中配置了一系列的医疗设施，如：检测仪、B超机、心电图机等，在空间容纳充足的基础上，力求为广大病患人员提供更多、更便捷的医疗卫生服务。
1 多功能医疗车的使用现状多功能医疗车是我国常见的可移动医疗设施，相关医疗从业人员充分地利用多功能医疗车中配置的空间与专用的医疗器械，完成了对国民素质的体检、日常健康体检、职业病体验以及口腔疾病诊断及治疗等工作。
据调查发现，2019年一年，共计有600多台全新可流动的多功能医疗车在市场中投入使用，给人们的身体健康提供了基本的医疗保障。
一般情况下，比较常见的车载型医疗设备种类较多，如生化分析仪、DR、乳腺机、尿液分析仪等。
伴随着科技的进步，我国的多功能医疗车朝着集成化、功能化、小型化、便捷化的方向发展。
2 多功能医疗车的设计及改装2.1 车厢内医用功能区划分多功能医疗车通常根据现有的技术进行重新设计、重新改装，侧重于改进车体的某些不足之处，在符合相关标准要求的前提之下充分利用车辆可用空间，以提供一种车厢可添加、功能更齐全、空间可拓展的多功能医疗车。
医疗车的主要结构是装有封闭式车厢的汽车，相关工作人员在这样的车厢中配置相应功能的医疗设备。
在进行设计、改装时，对某些厢体部位加以重新设计，可采用抽拉平移到车厢外端形成扩展舱，进而扩大车厢内的使用空间。
车厢内一般按空间大小和医疗功能可分为多个功能区，其中，常见的为车辆前部为登记询诊区，车辆中部为疾病检查区，车辆后部为医疗区。
疾病检查区中一般存放常见的医疗检查设备、供电系统等。
在医疗区内都配备了相应功能的诊疗床、治疗设备等。
在多功能医疗车上，各个功能区可用隔断分开，特殊的环境可进行特别制做，如：X线机房可用铅板做隔板，这种材质的板材价格实惠，且防漏辐射效果良好。
2.2 车厢内医疗设备的布置在设计检查区时，可配置X光机。
帕尔贴 电势差 温度-概述说明以及解释
帕尔贴电势差温度-概述说明以及解释1.引言1.1 概述帕尔贴、电势差和温度是物理学中的重要概念，它们在科学研究和工程应用中扮演着重要角色。
帕尔贴是一种用来测量物体表面温度的装置，它利用物质的电势差来推算温度值。
而电势差则是描述电荷在电场中获得的能量差异，而温度则是物体分子运动的表现，同时也是衡量物体热量的重要指标。
在本文中，我们将依次介绍帕尔贴、电势差和温度的定义、原理及其应用领域。
首先，我们将详细阐述帕尔贴的概念以及其基本原理，包括它如何通过测量物体表面的电势差来推算出温度的方法。
其次，我们将研究电势差的定义和概念，以及一些影响电势差大小的因素。
我们将介绍电势差在电路和电化学中的应用，并探讨电势差与温度的关系，以及它在温度测量领域的作用。
最后，我们将详细讨论温度的定义和测量方法，介绍温度在不同领域中的应用，包括工业生产、医学、环境监测等。
我们将总结帕尔贴的作用，以及电势差和温度之间的关系，进一步展望它们在未来科学和工程领域的发展前景。
通过本文的阐述，希望读者能够对帕尔贴、电势差和温度有更深入的理解，从而在实际应用中能够更好地应用和掌握这些概念。
同时，我们也希望能够为相关领域的研究者和工程师提供一些参考和启示，促进这些领域的发展和创新。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以如下所示：文章结构本篇长文将按照以下结构进行展开。
首先，在引言部分概述本文要探讨的主题和内容，并介绍文章的目的。
接下来，正文部分将分为三个主要部分，分别是帕尔贴、电势差和温度。
在帕尔贴部分，将介绍其定义和原理以及应用领域。
在电势差部分，将解释其定义和概念，并探讨影响其大小的因素。
在温度部分，将给出温度的定义，并介绍常见的温度测量方法。
最后，在结论部分，将总结帕尔贴的作用以及电势差与温度之间的关系。
通过以上结构的安排，本文将全面介绍帕尔贴、电势差和温度这三个主题，并探讨它们之间的联系和影响。
希望读者能够通过本文的阅读，对这些概念有一个更深入的理解，并对其应用领域和实际意义有所把握。
帕尔贴
帕尔贴珀耳帖冷却板的工作原理当一片n型半导体材料和一片p型半导体材料连接成电耦合对时，电路中直流接通后会产生能量传递，电流从n型元件流向p型元件的接点吸热而成为冷端，从p型元件到n型元件的接点放热而成为热端吸热和放热的大小由电流的大小和半导体材料元素的对数决定这就是半导体冰箱的工作原理。
氧化铝陶瓷高压，加热均匀，散热迅速；结构简单紧凑，体积小，加热元件耐酸碱腐蚀，耐用。
符合欧盟ROHS环保标准。
2.一般适用于:高密度开关电源、高频率通信设备、特种加热设备等电子产品。
在设备方面，我们现在将介绍高导热陶瓷垫片:导热系数:制冷技术和半导体技术之间在XXXX发展起来的一门学科。
它利用特殊半导体材料制成的pn结形成热电偶对，产生珀耳帖效应，即一种新的直流制冷方法。
它与压缩制冷和吸收制冷一起被称为世界三大制冷模式。
珀耳帖效应的物理原理是电荷载体在导体中移动形成电流。
因为电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级移动到低能级时，它将释放多余的热量。
相反，有必要从外部吸收热量(即制冷)半导体冷却板(te)，也叫热电冷却板，是一种热泵。
其优点是无滑动部件，可用于空间有限、可靠性要求高、无制冷剂污染的场合。
半导体冷却板的操作使用DC电流，可用于冷却和加热。
改变DC 电流的极性来决定是在同一冷却板上实现冷却还是加热。
这种效应是通过热电原理产生的。
上图为单片冷却板，由两块陶瓷板组成，中间夹有N型和P型半导体材料(碲化铋)。
这个半导体元件串联在电路上。
半导体冷却板的工作原理是:当一片N型半导体材料和一片P型半导体材料连接成一对电耦合时，在该电路中接通直流电后，就会产生能量转移。
电流从N型元件流向P型元件的接点吸热，冷端从P型元件的接点流向N型元件的接点放热，成为热端。
吸热和放热的大小由电流的大小和半导体材料元素的对数决定冷却板的内部是由数百对热电偶组成的热电堆(如右图所示)，以达到增强冷却(加热)的效果以下三点是热电制冷的热电效应半导体热电芯片型号:TEc1-031100品牌:珀耳帖产地:中国类别:电子、电气/其他电力、电子关键词:发电机芯片、热电单价:CNY 150美元/件发布时间:XXXX柏林科学院当选院士丹麦物理学家奥斯特的实验促使他进行了一系列电学研究。