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  1. 第三代半導體材料氮化鎵概念股 相關
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  1. 半導體 - 維基百科,自由的百科全書

    zh.wikipedia.org/zh-tw/半导体
    • 概括
    • 半導體的能帶結構
    • 半導體的摻雜
    • 半導體材料的製造
    • 延伸閱讀
    • 相關條目
    • 外部連結

    半導體和絕緣體之間的差異主要來自兩者的能帶寬度不同。絕緣體的能帶比半導體寬,意即絕緣體價帶中的載子必須獲得比在半導體中更高的能量才能跳過能帶,進入導帶中。室溫下的半導體導電性有如絕緣體,只有極少數的載子具有足夠的能量進入導帶。因此,對於一個在相同電場下的本徵半導體和絕緣體會有類似的電特性,不過半導體的能帶寬度小於絕緣體也意味著半導體的導電性更容易受到控制而改變。 純質半導體的電氣特性可以藉由植入雜質的過程而永久改變,這個過程通常稱為摻雜。依照摻雜所使用的雜質不同,摻雜後的半導體原子周圍可能會多出一個電子或一個電洞,而讓半導體材料的導電特性變得與原本不同。如果摻雜進入半導體的雜質濃度夠高,半導體也可能會表現出如同金屬導體般(類金屬)的電性。在摻雜了不同極性雜質的半導體界面處會有一個內建電場(built-in electric field),內建電場和許多半導體元件的操作原理息息相關(例如太陽能電池電子與電洞對的蒐集就是靠內建電場來作用),而摻雜後的半導體有許多電性也會有相對應的變化。 除了藉由摻雜的過程永久改變電性外,半導體亦可因為施加於其上的電場改變而動態地變化。半導體材料也因為這樣的特性,很適合用來作為電路元件,例如電晶體。電晶體屬於主動式的(主動)半導體元件(active semiconductor devices),當主動元件和被動式的(無源)半導體元件(passive semiconductor devices)如電阻器或是電容器組合起來時,可以用來設計各式各樣的積體電路產品,例如微處理器。 當電子從導帶掉回價帶時,減少的能量可能會以光的形式釋放出來。這種過程是製造發光二極體以及半導體雷射的基礎,在商業應用上都有舉足輕重的地位。而相反地,半導體也可以吸收光子,透過光電效應而激發出在價帶的電子,產生電訊號。這即是光探測器的來源,在光纖通訊或是太陽能電池的領域是最重要的元件,也是相機中CMOS Image Sensor主要的運作原理。 半導體有可能是單一元素組成,例如矽。也可以是兩種或是多種元素的化合物,常見的化合物半導體有砷化鎵或是磷化鋁銦鎵(英語:Aluminium gallium indium phosphide)(aluminium gallium indium phosphide, AlGaInP)等。合金也是半導體材料的來源之一,如矽鍺或是砷化...

    半導體中的電子所具有的能量被限制在基態與自由電子之間的幾個能帶裡,在能帶內部電子能量處於準連續狀態,而能帶之間則有帶隙相隔開,電子不能處於帶隙內。當電子在基態時,相當於此電子被束縛在原子核附近;而相反地,如果電子具備了自由電子所需要的能量,那麼就能完全離開此材料。每個能帶都有數個相對應的量子態,而這些量子態中,能量較低的都已經被電子所填滿。這些已經被電子填滿的量子態中,能量最高的就被稱為價電帶。半導體和絕緣體在正常情況下,幾乎所有電子都在價電帶或是其下的量子態裡,因此沒有自由電子可供導電。 半導體和絕緣體之間的差異在於兩者之間能帶間隙寬度不同,亦即電子欲從價帶跳入導電帶時所必須獲得的最低能量不一樣。通常能帶間隙寬度小於3電子伏特(eV)者為半導體,以上為絕緣體。 在絕對零度時,固體材料中的所有電子都在價帶中,而導電帶為完全空置。當溫度開始上升,高於絕對零度時,有些電子可能會獲得能量而進入導電帶中。導電帶是所有能夠讓電子在獲得外加電場的能量後,移動穿過晶體、形成電流的最低能帶,所以導電帶的位置就緊鄰價電帶之上,而導電帶和價電帶之間的差距即是能帶間隙。通常對半導體而言,能帶間隙的大小約為1電子伏特上下。在導電帶中,和電流形成相關的電子通常稱為自由電子。根據包利不相容原理,同一個量子態內不能有兩個電子,所以絕對零度時,費米能級以下的能帶包括價電帶全部被填滿。由於在填滿的能帶內,具有相反方向動量的電子數目相等,所以宏觀上不能載流。在有限溫度,由熱激發產生的導電帶電子和價電帶電洞使得導電帶和價電帶都未被填滿,因而在外電場下可以觀測到宏觀凈電流。 在價電帶內的電子獲得能量後便可躍升到導電帶,而這便會在價帶內留下一個空缺,也就是所謂的電洞。導電帶中的電子和價電帶中的電洞都對電流傳遞有貢獻,電洞本身不會移動,但是其它電子可以移動到這個電洞上面,等效於電洞本身往反方向移動。相對於帶負電的電子,電洞的電性為正電。 由化學鍵結的觀點來看,獲得足夠能量、進入導電帶的電子也等於有足夠能量可以打破電子與固體原子間的共價鍵,而變成自由電子,進而對電流傳導做出貢獻。 半導體和導體之間有個顯著的不同是半導體的電流傳導同時來自電子與電洞的貢獻,而導體的費米能階則已經在導帶內,因此電子不需要很大的能量即可找到空缺的量子態供其跳躍、造成電流傳導。 固體材料內的電子能量分布遵循費米-狄拉克分布。在絕對...

    半導體之所以能廣泛應用在今日的數位世界中,憑藉的就是其能藉由在本質半導體加入雜質改變其特性,這個過程稱之為摻雜。摻雜進入本質半導體的雜質濃度與極性皆會對半導體的導電特性產生很大的影響。而摻雜過的半導體則稱為雜質半導體。

    為了滿足量產上的需求,半導體的電性必須是可預測並且穩定的,因此包括摻雜物的純度以及半導體晶格結構的品質都必須嚴格要求。常見的品質問題包括晶格的位錯(dislocation)、孿晶面(twins)或是堆垛層錯(英語:Stacking-fault energy)(stacking fault) 都會影響半導體材料的特性。對於一個半導體元件而言,材料晶格的缺陷(晶體缺陷)通常是影響元件性能的主因。 目前用來成長高純度單晶半導體材料最常見的方法稱為柴可拉斯基製程(鋼鐵場常見工法)。這種製程將一個單晶的晶種(seed)放入溶解的同材質液體中,再以旋轉的方式緩緩向上拉起。在晶種被拉起時,溶質將會沿著固體和液體的介面固化,而旋轉則可讓溶質的溫度均勻。

    材料科學

    1. 導體 2. 絕緣體 3. 半導體材料 4. PN接面

    物理學

    1. 固體物理學 2. 物理化學 3. 熱力學 4. 電路學 5. 電子學 6. 積體電路

    工業

    1. 半導體元件製造

    Howstuffworks' semiconductor page(頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
    NSM-Archive(頁面存檔備份,存於網際網路檔案館) Physical Properties of Semiconductors
    Semiconductor Concepts at Hyperphysics(頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
  2. 氯化鈣 - 維基百科,自由的百科全書

    zh.wikipedia.org/zh-tw/氯化鈣
    • 乾燥劑
    • 醫學和生物學的應用
    • 除冰劑和冷卻浴
    • 鈣離子的來源
    • 食品
    • 其他方面

    顆粒狀的無水氯化鈣常作為乾燥劑填充乾燥管,用氯化鈣乾燥過的巨藻(或稱海草灰)可用於純鹼的生產。一些家用除濕器比如DampRid會使用氯化鈣吸收空氣中的水分。氯化鈣還可作為氣體和有機液體的乾燥劑或脫水劑。由於氯化鈣是中性的,因此它可以乾燥酸性或鹼性的氣體和有機液體,可也在實驗室製取少量氣體如氮氣、氧氣、氫氣、氯化氫、二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮等時乾燥這些制出的氣體。但不能用來乾燥乙醇和氨,因為乙醇和氨氣分別會與氯化鈣反應生成醇合物CaCl2·4C2H5OH和氨合物CaCl2·8NH3。無水氯化鈣還可被製成家用產品用作空氣吸濕劑,無水氯化鈣作為吸水劑已被FDA批准用於包紮急救,它的作用是確保創口處的乾燥。 將無水氯化鈣鋪撒在沙石路面上,利用無水氯化鈣的吸濕性在空氣濕度低於露點時凝結空氣中的濕氣以保持道路表面的濕潤,藉此控制道路上灰塵的揚起。

    在生物學和醫學的研究中,氯化鈣廣泛應用於配製生物醫學實驗所需的緩衝液,比如在研究一種針對鉀離子通道複合物的新型活化劑時加入CaCl2配製用於被分離的卵母細胞的ND96儲備液;在研究鳥苷醯環化酶C對中腦多巴胺神經元的功能時採用CaCl2進行腦片製備實驗;在研究細菌和古細菌中用於抵禦氟毒性的氟核糖開關時以1mmol/L濃度的CaCl2進行串聯標記實驗等。 在將目的基因導入受體細胞過程中,可以使用氯化鈣增加受體細胞膜的通透性,使得質體更容易地導入,這個方法是由史丹福大學的遺傳學家斯坦利·諾曼·科恩在1972年研究大腸桿菌時發現的。 通過靜脈注射10%氯化鈣溶液可用於低鈣血症的治療,氯化鈣也能用於治療鎂中毒。通過心電圖測量發現注射氯化鈣溶液可對抗心臟毒性。在由高鉀血症引發血清鉀濃度過高的情況下,氯化鈣能起到保護心肌層、防止心律不齊的作用。氯化鈣作為美國醫院急救室的常備藥物,可用於快速治療鈣離子通道阻滯劑中毒(這種中毒可由服用預防心臟病的藥物地爾硫䓬產生的副作用引發)和由氫氟酸引起的中毒,但對黑寡婦蜘蛛叮咬引發的中毒無有效的解毒作用。氯化鈣溴化鈉注射液在中國被國家食品藥品監督管理局批准作為水電解質調節藥使用。

    氯化鈣能降低水的凝固點,在道路上鋪撒氯化鈣水合物能防止結冰和除冰融雪,但是冰雪融化後的鹽水會破壞沿路土壤和植被並使路面混凝土惡化。 氯化鈣溶液也能和乾冰混合後配製低溫冷卻浴。將棒狀乾冰分批加入到鹽水溶液中,直至體系中出現冰塊為止。不同種類和濃度的鹽溶液所能維持的冷卻浴穩定溫度會有所差別。一般常用氯化鈣為鹽原料,通過調節濃度來獲得所需的穩定溫度,不僅是因為氯化鈣廉價易得,而且因為氯化鈣溶液的共晶溫度(即溶液全部凝結形成顆粒狀的冰鹽粒子時的溫度)相當的低,能達到-51.0℃,這樣使得可調節的溫度範圍從0℃至-51℃。該方法可以在能起到保溫效果的杜瓦瓶中實現,也可以在杜瓦瓶體積有限而同時又需要配製較多的鹽溶液時使用一般的塑料容器來盛裝冷卻浴,這種情況下溫度的維持同樣較為穩定。

    游泳池水中添加氯化鈣可以使池水成為pH緩衝溶液同時增加池水硬度,這樣做可以減少池壁混凝土受到的侵蝕。根據勒夏特列原理和同離子效應,增加池水鈣離子濃度會減緩對混凝土結構必不可少的鈣化合物的溶解。 在海洋水族館的水中加入氯化鈣能增加水中生物可利用鈣的含量,水族館中所養殖的軟體動物和腔腸動物會利用它來形成碳酸鈣的外殼。雖然用氫氧化鈣或鈣反應器也能達到同樣的目的,但相比之下加入氯化鈣是最快的方法也是對水的pH值影響最小的。

    作為一種食品配料,氯化鈣可起到多價螯合劑和固化劑的作用,它已被歐盟批准為允許作為食品添加劑使用,E編碼為E509。被美國食品藥品監督管理局認為是「通常確認為是安全的物質」(Generally recognized as safe,縮寫為GRAS)。據估計每人每天攝入的氯化鈣食品添加劑有160至345毫克。 氯化鈣作為固化劑,可用於蔬菜罐頭。它還能使大豆凝乳固化形成豆腐,又能作為烹飪分子美食的原料通過與海藻酸鈉反應使蔬菜和水果汁表面膠化形成類似魚子醬狀的小球。{作為電解質添加到運動飲料或一些軟飲料包括瓶裝水中。由於氯化鈣本身有非常強的鹹味所以可代替食鹽用於醃黃瓜的製作同時減少了含鈉污水的排放。 在缺乏礦物質的啤酒釀造液中會加入氯化鈣,因為鈣離子是啤酒釀造過程中最具影響性的礦物質之一,它會影響麥芽汁的酸性並對酵母作用的發揮起到影響。而且氯化鈣能給釀造出的啤酒帶來甜味。

    水合氯化鈣固體可作為相變儲能材料使用。比如六水合氯化鈣由於熔點為30℃、熔化熱(即物質從固相轉變為同溫度的液相過程中所吸收的熱量)達到190 KJ/mol,故可作為中低溫用於工業餘熱回收、太陽輻射熱量的吸收利用,但是它同所有的無機水合鹽類相變材料類似,存在過冷嚴重的問題(其過冷度達20°C),需要加入添加成核劑克服。 氯化鈣在混凝土中起到幫助加快初始設定的效果,但氯離子會引起鋼筋腐蝕,所以氯化鈣不能用於鋼筋混凝土。無水氯化鈣因其吸濕性可以給混凝土提供一定程度的水分。 氯化鈣也是塑料和滅火器中的添加劑,在廢水處理作為助濾劑,在高爐中作為添加劑來控制原料的聚集和粘附從而避免爐料沉降,在織物軟化劑中起到稀釋劑的作用。 半導體產業中,多使用氯化鈣溶液進行高生物毒性的氫氟酸(HF)的脫氟處理,將含氫氟酸的毒性廢液轉為一般酸鹼性廢液和氟化鈣沉積物。 石油工業中,氯化鈣用於增加無固相鹽水的密度,也能加在乳化鑽井液的水相中用來抑制粘土的膨脹。作為助熔劑在戴維法電解熔融氯化鈉生產金屬鈉的過程中作為助熔劑起到降低熔點的作用。製作陶瓷時會將氯化鈣作為材料成分之一,它會使黏土顆粒在溶液中懸浮,這樣注漿時陶土顆粒用起來更容易。

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