Mott Insulator to high tc Superconductor via Pressure Resonating Valence Bond theory and pr
a r X i v :c o n d -m a t /0211107v 1 [c o n d -m a t .s t r -e l ] 6 N o v 2002
Mott Insulator to high T c Superconductor via Pressure
Resonating Valence Bond theory and prediction of new Systems
G.Baskaran
Institute of Mathematical Sciences C.I.T.Campus,Madras 600113,India
Mott insulator superconductor transition,via pressure and no external doping,is studied in orbitally non degenerate spin-1
2
Mott insulator readily become
the superconducting correlations on doping.The RVB mean ?eld theory [2],gauge theory [3]and later develop-ments [4]have given results that are in qualitative and sometimes quantitative agreement with many experimen-tal results.
Motivated by high T c superconductivity in cuprates,RVB theory has so far focussed on the metallization of Mott insulating state by external doping.However,we know that there are three families of ‘commensu-rate’tight binding systems that undergo Mott insula-tor (spin-Peierls or antiferromagnetic order)to super-conductor transition under pressure or chemical pres-sure and no external doping:i)quasi 1dimensional (T MT SF )X 2,Bechgaard salt family [5]ii)quasi 2di-mensional κ-(BEDT -T T F )X 2,ET-salt family [6]and iii)3dimensional fullerites [7,8].For ET and Bechgaard salts a single band repulsive Hubbard model at half ?lling is known to be a right model [10,11].
As antiferromagnetism (more correctly,enhanced sin-glet correlations [13])are present in the insulating side we study Mott transition in spin-1
ically depends on the long range part of the coulomb in-teraction,as emphasized by Mott [9].
Experimentally known Mott transitions are ?rst order and the insulating side close to the transition point usu-ally have a substantial Mott-Hubbard gap;in oxides this gap is often of the order of an eV.In organics,where the band width are narrow ≈0.25eV the Mott Hubbard gap also has similar value.In view of the ?nite Mott Hubbard gap,the magnetism on the Mott insulating side is well described by an e?ective Heisenberg model with short range superexchange interactions.There are no low energy charge carrying excitations.That is,we have a strong coupling
situation.
FIG.1.a)Energy of a half ?lled the critical pressure P c ,as a function of x =N d (e ?)+N e (e +
)
N
is determined by long range part of coulomb inter-action and superexchange energy.b)and c)Schematic picture of the real part of the frequency dependent conductivity on the insulating and metallic side close to the Mott transition point in a real system.W is the band width.
What is interesting is that this strong coupling situa-tion continues on the metallic side as shown by optical conductivity studies for example in Bechgaard [14]and ET salts:one sees a very clear broad peak (a high energy feature)corresponding to the upper Hubbard band both in the insulating and conducting states .The only di?erence in the conducting state is the appearance of Drude peak,whose strength and shape gives an idea of number of free carriers that have been liberated (?gure 1b and 1c).As the location and width of the Hubbard band has only a small change across the transition,one may conclude that the local quantum chemical parameters such as the hop-ping matrix elements t’s and Hubbard U (corresponding superexchange J)remain roughly the same.This is the basis of our ‘strong coupling’hypothesis:a generic Mott insulator metal transition in real system is to a (strong coupling)metallic state that contains superexchange .As superexchange survives in the conducting state,two neighboring singly occupied sites of net charge (0,0)can not decay into freely moving doubly occupied and empty sites (e ?,e +).Conversely a pair of freely moving doubly
occupied and empty sites cannot annihilate each other and produce a bond singlet (?gure 2).(Recall that in a free fermi gas,where there is no superexchange,the above processes freely occur).Superexchange and long range part of the coulomb interactions determine the number of self doped carriers 2N 0and their conservation.
e
+e _2
1
1
FIG.2.If superexchange on the metallic side,a pair of neighboring singly occupied sites can not decay into freely moving doubly occupied and empty sites.The converse is also true.
The above arguments naturally leads to a generalized t-J model for the conducting side in the vicinity of the Mott transition point
H tJ =? ij
t ij P d c ?
iσc jσP d ? ij
t ij P e c ?iσc jσP e +h.c.
?
ij
J ij (S i ·S j ?
1
√
H tJ,?N d = H tJ,?N e =0(3) That is,?N d and?N e are individually conserved.In our half?lled band case N d=N e=N0.(This special conser-vation law is true only for our e?ective t-J Hamiltonian and not for the original Hubbard model).
This conservation law allows us to make the follow-ing statement,which is exact for a particle-hole sym-metric Hamiltonian and approximate for the asymmet-ric case:our generalized t-J model with a?xed num-ber N0of doubly occupied sites and equal number N0 of empty sites has the same many body spectrum as the regular t-J model that contains either2N0holes or 2N0electrons.Symbolically it means that H tJ(N0,N0)≡H tJ(2N0,0)≡H tJ(0,2N0).This means we can borrow all the known results of t-J model,viz.mean?eld theory, variational approach,numerical approach etc.and apply to understand the thermodynamic and superconductivity properties of our self doped Mott insulator.Response to electric and magnetic?eld perturbation has to be done separately as the d and e bosons carry di?erent charges, e?and e+respectively.
Another consequence of the above equivalence is shown in?gure3,where we have managed to draw the path of pressure-induced Mott transition in a Hubbard model phase diagram,even though Hubbard model does not contain the crucial long range interaction physics.The jump from B to C is the?rst order phase transition, remembering that in the presence of our new conserva-tion law what decides the spectrum of our generalized t-J model is the total number of e+and e?charge carriers in an equivalent regular t-J model.The horizontal jump is also consistent with our strong coupling hypothesis.
FIG.3.Schematic U-n plane phase diagram for the Hub-bard model.ABCD represents the path a real system takes as pressure increases.B to C is the?rst order Mott tran-sition,consistent with our strong coupling hypothesis.The point C,from a regular t-J model point of view,is hole doped at density n=2N0
N in our self doped Mott insulator.This also controls the value of superconducting T c we will get across the Mott transition point.Estimate of x0depends on the long range part of the coulomb interaction energy and also the short range superexchange energy;we will defer this discussion to a later publication.x0may also be de-termined from experiments such as frequency dependent conductivity by a Drude peak analysis.
Since we have reduced our self doped Mott insulator problem into a t-J model,superconducting T c is deter-mined by t,J and x0,as in the t-J model.If exchange interaction contribution is comparable to the long range coulomb contribution,x0will be closer to value that max-imizes superconducting T c.Another important point is the possibility of non nearest neighbor superexchange J ij processes,which i)frustrate long range antiferromagnetic order to encourage spin liquid phase and ii)increase the superexchange energy contribution to the total energy; this could give a larger superconducting T c across the Mott transition than expected from a t-J model with nearest neighbor superexchange.Perhaps an optimal self doping and su?ciently frustrated superexchange interac-tions is realized in(NH3)K3C60family[8],since Neel temperature T n≈40K and superconducting T c≈30K are comparable.
If the self doping is small there will be competition from antiferromagnetic metallic phase,stripes and phase separation.For a range of doping one may also get su-perconductivity from inter plane/chain charge dispropor-tionation.If self doping is very large then the e?ect of superexchange physics and the consequent local singlet correlations are diluted and the superconducting T c will become low.This is the reason for the fast decrease of superconducting T c with pressure in the organics.
In what follows we discuss some families of compounds, some old ones and some new ones and predict them to be potential high T c superconductors,unless some crys-tallographic transitions or band crossing intervenes and change the valence electron physics drastically.CuO,is the mother compound[15]of the cuprate high T c family. It is monoclinic and CuO2ribbons form a3dimensional network,each oxygen being shared by two ribbons mu-tually perpendicular to each other.The square planar character from four oxygens surrounding a Cu in a ribbon isolates one non-degenerate valence d-orbital with a lone electron.This makes CuO an orbitally non-degenerate spin-1
makes it some what similar to quasi one dimensional Bechgaard salts,which has a Mott insulator to super-conductor transition,via an intermediate metallic anti-ferromagnetic state as a function of physical or chemical pressure.The intermediate metallic antiferromagnetic state represents a successful competition from nesting instabilities of?at fermi surfaces arising from the quasi one dimensional character.Once the quasi one dimen-sional character is reduced by pressure,nesting of fermi surface is also reduced and the RVB superconductivity takes over.
If manganite[16],a perovskite and fullerites[8]are any guidance,metallization should take place under a pres-sure of～tens of GPa’s.CuO should undergo a Mott in-sulator superconductor transition,perhaps with an inter-mediate antiferromagnetic metallic state.The supercon-ducting T c will be a?nite fraction of the Neel tempera-ture,as is the case with Bechgaard salts or K3(NH3)C60. Thus an optimistic estimate of T c will be50to100K. Similar statements can be made of the more familiar La2CuO4,insulating YBCO and the CaCuO2,the in-?nite layer compound or the family of Mott insulating cuprates such as Hg and Tl based insulating cuprates. In?nite layer compound has the advantage of absence of apical oxygen and should be less prone to serious struc-tural modi?cations in the pressure range of interest to us. The quasi2d Hubbard model describing the CuO2planes does have an appreciable t′,making nesting magnetic in-stabilities weaker.Thus we expect that on metallization a superconducting state to be stabilized with a small or no antiferromagnetic metallic intermediate state.
The quasi2d cuprates have a special advantage in the sense we may selectively apply ab-plane pressure in thin ?lms by epitaxial mismatch and ab plane compression. Apart from regular pressure methods,this method[17] should be also tried.
One way of applying chemical pressure in cuprates is to increase the e?ective electron band width by increas-ing the band parameters such as t and t′in the Hubbard model.This can be achieved by replacing oxygens in the CuO2planes(or in3dimensional CuO)by either sul-fur or selenium,which because of the larger size of the bridging3p or4p orbitals increase the band width and at the same time should reduce the charge transfer or Mott-Hubbard gap.On partial replacement of oxygen, as CuO2?x X x in the planes or CuO1?x X x(X=S,Se) one might achieve metalization without doping.
Some possible new stoichiometric compounds are La2CuS2O2,La2CuS4and CaCuS2or their Se versions. Synthesizing these compounds may not be simple,as the ?lled and deep bonding state of oxygen2p orbitals in CuO2play a vital role in stabilizing square planar coor-dination.With S or Se versions these bands will?oat up and come closer to the fermi level thereby making square structure less stable.Under pressure or some other non equilibrium conditions some metastable versions of these compounds may be produced.One could also optimize superconducting T c by a judicious combination of pres-sure induced self doping and external doping.
I thank Erio Tosatti for bringing to my attention pres-sure induced Mott insulator superconductor transition in (NH3)K3C60and for discussions.
最新上海大华条码秤使用说明书
一：键盘介绍： 1 2 快捷键（1-71号白色按键）：设置或调用商品，使商品快速调用打印 3 PLU键：当手工输入商品PLU（条码）后，按该键调出商品 4 功能键：按该键可进入设置程序，设置秤的各项参数 5 数字键0-9：在任何情况下输入数字 6 倍数键：在商品计个的情况下输入多件商品 7 清除键：清除错误信息 8 确认键：确定，保存 9 日期键：查看时间 10 打印键：打印标签 11 去皮键：减掉商品的皮重 12 置零键：在电子秤不为零是按置零键手工回零 13 +A，+B，+C，+D，折扣，修正键一般在标签状态不使用，只在收银状态使14 用 15 二：在电子秤手工增加PLU信息编辑：本秤可存储4000条PLU信息： 16 先按“功能”键，输入PLU编号，按“确认”。 17 此时电子秤屏幕第三个格中显示F 00：参数设置，按“去皮”。 18 F 01：输入皮重值（注：在定重方式时皮重为定重值）按“去皮”。
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托利多电子秤完整操作手册
一、托利多电子秤称上常用操作设置说明 进入标定菜单(【代码】 * 24681357 * 05 * 中 a) 底部显示：PUSH CAL BUTTON（按下标定开关），此开关位于秤体底部圆柱突起物正中。如图所示：
b) 底部显示：DIGI FILTER 0(滤波参数)，总价窗口显示0-3，按数字1，显示：DIGI FILTER 1, 按【确认】到下一步。 c) 底部显示：SET GEO VALUE 12 (输入重力加速度值)，直接按数字键输入重力加速度值，缺省为12，然后按【确认】到下一步。 d) 底部显示：DO NOT ENTER CAL (是否进入标定菜单否) ，按数字1，显示：ENTER CALIBRATION (进入标定菜单)，按【确认】到下一步。 e) 底部显示：SINGLE RANGE kg(单量程，kg)，总价窗口显示0－1，按0使之变为DUAL RANGE kg（双量程kg），然后按【确认】到下一步。（选项分别为：0＝DUAL RANGE kg，1＝SINGLE RANGE kg(单量程，kg) f) 底部显示：6/15 Kg（6/15Kg双量程），总价窗口显示：0～3。（选项分别为0＝ 6/15Kg,1=15/30Kg,2=3/6Kg,3=30/60Kg）按0－3数字进行选择。按【确认】到下一步。 g) 底部显示：INPUT WEIGHT VALUE（输入砝码重量）总价窗口显示0（缺省为0kg）。按0－9数字键输入标定的砝码重量，例如10，则总价窗口显示10。按【确认】到下一步。 h) 底部显示：EMPTY SCALE（清空秤盘），按【确认】到下一步。 i) 秤等待一段时间，显示：LOAD 10 kg WEIGHT（放上10kg 标准砝码），此处显示的砝码重量为上面实际输入的砝码重量，按【确认】到下一步。 j) 秤等待一段时间，显示：UNLOAD （卸载），从秤盘上移去砝码，按【确认】到下一步。 k) 秤等待一段时间，显示：CAL SUCCESS（标定成功），秤自动重启动。若不成功，则显示CAL FAIL（标定失败）。 l)秤自动重启。标定结束。
电子秤使用手册
电子秤使用手册 1 电子秤连接使用规范 1.1 连接使用规范说明 本节主要讲解电子称的物理连接、电子称端口设置及使用。下图为“PC机与电子秤物理连接图”： 1.2 连接使用详细操作说明 电子秤的连接使用主要分为三部分 1. 电子秤仪表前功能示意图和后功能示意图 2. 电子秤与PC连接及标定与调试 3. 电子称端口设置及测试 1.2.1 电子秤仪表前功能示意图和后功能示意图 1、了解XK3190-A7称重显示器仪表键盘功能：
前功能示意图 （1）、【置零】键：按下该键后，在[05 **]参数档中确认的范围内将当前称量值置零，“零位”指示灯亮，否则无效。 （2）、【去皮】键：按下该键后，将当前称量值（必须大于零位）作为皮重，“去皮”指示灯亮。 （3）、【累计】键：按下该键后，将当前称量值加入累计量，“累计”指示灯亮，显示累计量约2秒，再显示累计次数（由字母t指示）约2秒钟，“累计”指示灯灭，恢复到称重状态。（4）、【切换】键：按下该键后，显示值以优于所选的分度值一档的数值显示，分度值为1的除外。 （5）、【清除】键：按下该键后，显示[C-Add]约2秒，清除累计量，然后恢复称量状态。 2、了解XK3190-A7称重显示器仪表后面连接示意图
电子称端口设置及测试 、电子称端口设置 将电子称和电脑连接好以后，现在我们根据原核心业务系统的需要在电脑上进行设置步骤一：在“我的电脑”上单击鼠标右键，选择“属性”如下图。 步骤二：在下面的“系统属性“中，选择红色标注的“硬件”。然后选择“设备管理器”。
步骤三：找到如图红色标示出来的地方，双击打开下面蓝色标注的“通讯端口（COM1）”
半导体器件物理 试题库
半导体器件试题库 常用单位： 在室温（T = 300K ）时，硅本征载流子的浓度为 n i = 1.5×1010/cm 3 电荷的电量q= 1.6×10-19C μn =1350 2cm /V s ? μp =500 2 cm /V s ? ε0=8.854×10-12 F/m 一、半导体物理基础部分 （一）名词解释题 杂质补偿：半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时，施主和受主在导电性能上有互相抵消 的作用，通常称为杂质的补偿作用。 非平衡载流子：半导体处于非平衡态时，附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度， 额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。 迁移率：载流子在单位外电场作用下运动能力的强弱标志，即单位电场下的漂移速度。 晶向： 晶面： （二）填空题 1．根据半导体材料内部原子排列的有序程度，可将固体材料分为 、多晶和 三种。 2．根据杂质原子在半导体晶格中所处位置，可分为 杂质和 杂质两种。 3．点缺陷主要分为 、 和反肖特基缺陷。 4．线缺陷，也称位错，包括 、 两种。 5．根据能带理论，当半导体获得电子时，能带向 弯曲，获得空穴时，能带 向 弯曲。 6．能向半导体基体提供电子的杂质称为 杂质；能向半导体基体提供空穴的杂 质称为 杂质。 7．对于N 型半导体，根据导带低E C 和E F 的相对位置，半导体可分为 、弱简 并和 三种。 8．载流子产生定向运动形成电流的两大动力是 、 。
9．在Si-SiO 2系统中，存在 、固定电荷、 和辐射电离缺陷4种基 本形式的电荷或能态。 10．对于N 型半导体，当掺杂浓度提高时，费米能级分别向 移动；对于P 型半 导体，当温度升高时，费米能级向 移动。 （三）简答题 1．什么是有效质量，引入有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区别是什么？ 2．说明元素半导体Si 、Ge 中主要掺杂杂质及其作用？ 3．说明费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的实用范围？ 4．什么是杂质的补偿，补偿的意义是什么？ （四）问答题 1．说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不相同？ 要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么？ （五）计算题 1．金刚石结构晶胞的晶格常数为a ，计算晶面（100）、（110）的面间距和原子面密度。 2．掺有单一施主杂质的N 型半导体Si ，已知室温下其施主能级D E 与费米能级F E 之差为 1.5B k T ，而测出该样品的电子浓度为 2.0×1016cm -3，由此计算： （a ）该样品的离化杂质浓度是多少？ （b ）该样品的少子浓度是多少？ （c ）未离化杂质浓度是多少？ （d ）施主杂质浓度是多少？ 3．室温下的Si ，实验测得430 4.510 cm n -=?，153510 cm D N -=?， （a ）该半导体是N 型还是P 型的？ （b ）分别求出其多子浓度和少子浓度。 （c ）样品的电导率是多少？ （d ）计算该样品以本征费米能级i E 为参考的费米能级位置。 4．室温下硅的有效态密度1932.810 cm c N -=?，1931.110 cm v N -=?，0.026 eV B k T =，禁带 宽度 1.12 eV g E =，如果忽略禁带宽度随温度的变化
电子秤使用说明书
名称：便携式电子手提秤（配送电池） 最大称重：20公斤，40公斤 最小称重：20g 颜色：淡蓝、橙色、银色、黑色（无说明所要颜色，我们将随机发货） 尺寸：秤身长度11.5厘米，最宽处7.3厘米。 电源：使用2节7号电池 液晶显示,选择锁定/自动锁定,去皮/置零 开机：将电子秤悬挂，使其处于竖直状态，按“ON/OFF”键开机，蜂鸣器发出开机提示声，约二秒钟后LCD 窗显示0.00Kg，进入称量状态。 称重：开机后挂上物品，即可显示称上物品重量，当秤上的挂物品稳定（停止摇摆）后，若已开启锁定功能，物品的重量值被锁定蜂鸣器发出锁定提示声，显示锁定的标志。此时可按“ON/OFF”键解锁追加称量。称重时，所加物品重量（包括皮重）不得超过最大称量40kg ，如果超过以上值时，将显示超载标志“0-Ld”，并发出报警声。 单位转换：按“UNIT”键，电子称在Kg（公斤）、Lb（磅）、OZ（安士）三个单位之间进行循环转换。 关机：(1) 开机后，在90秒内无任何操作，电子称自动关机。 (2) 称重状态下，没有锁定时按“ON/OFF”键关机。在锁定状态时先按“ON/OFF”解锁，再按“ON/OFF”键关机。在温度测量状态下先按“ON/OFF”键退出温度测量状态，再按“ON/OFF”键关机。 1. 每次开机自检时，电子称应处于垂直方向。 2. 请手提着吊环或在吊环上另加辅助工具称量，请勿手握外壳称量，否则将导致称量显示误差超标。 3. 若显示电量不足标志，请及时更换电池。如果电子秤长期不使用，应取出电池，以免因电池漏液而损坏电路。 4. 如出现非人为故障，请送回本公司指定的维修点维修，不要随意拆卸。
【合肥工业大学】【半导体器件物理】试卷含答案剖析
《半导体器件物理》试卷（二）标准答案及评分细则 一、填空（共24分，每空2分） 1、PN结电击穿的产生机构两种； 答案：雪崩击穿、隧道击穿或齐纳击穿。 2、双极型晶体管中重掺杂发射区目的； 答案：发射区重掺杂会导致禁带变窄及俄歇复合，这将影响电流传输，目的为提高发射效率，以获取高的电流增益。 3、晶体管特征频率定义； β时答案：随着工作频率f的上升，晶体管共射极电流放大系数β下降为1 =所对应的频率 f，称作特征频率。 T 4、P沟道耗尽型MOSFET阈值电压符号； 答案：0 V。 > T 5、MOS管饱和区漏极电流不饱和原因； 答案：沟道长度调制效应和漏沟静电反馈效应。 6、BV CEO含义； 答案：基极开路时发射极与集电极之间的击穿电压。 7、MOSFET短沟道效应种类； 答案：短窄沟道效应、迁移率调制效应、漏场感应势垒下降效应。 8、扩散电容与过渡区电容区别。 答案：扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。 二、简述（共20分，每小题5分） 1、内建电场； 答案：P型材料和N型材料接触后形成PN结，由于存在浓度差，N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，而在N区的施主正离子中心固定不动，出现净的正电荷，同样P区的受主负离子中心也固定不动，出现净的负电荷，于是就会产生空间电荷区。在空间电荷区内，电子和空穴又会发生漂移运动，它的方向正好与各自扩散运动的方向相反，在无外界干扰的情况下，最后将达到动态平衡，至此形成内建电场，方向由N区指向P区。 2、发射极电流集边效应； 答案：在大电流下，基极的串联电阻上产生一个大的压降，使得发射极由边缘到中心的电场减小，从而电流密度从中心到边缘逐步增大，出现了发射极电流在靠近基区的边缘逐渐增大，此现象称为发射极电流集边效应，或基区
托利多电子称常用设置
托利多电子秤常用设置 1:按“代码” “*”打印出出厂设置基本信息 2:初始化（还原为出厂设置）：按“代码”“24681357' “* ”“ 15”“*” “ 1 ”“ * ” 3:设置秤号：按“代码” “24681357' “* ” “08”“* ”用数字键输入秤号 按“ * ” “代码”退出 4:设置IP地址：按“代码” “24681357' “*”“21”“*”用数字键输入IP 地址“J”用数字键输入子掩码“J”“J” ”退出 5:删除PLU 商品信息：按“代码” “24681357' “*”“ 17” “*”“T “* 6:设置密码：按“代码” “24681357' “* ”“27” “* ”输入6位数密码“* ” 7:修改价格：按“代码” “ 1” “ * ”按“ 01” “ * ”按“ 0” “* ”输入PLU 号“ * ”输入单价“ *” &编制预置键：按“代码” “ 1” “* ”按“ 09” “* ”按要编制的快键的键位如“ A”“ B ”，输入PLU号“ * ”按“代码”退出 9:删除预置键：按“代码” “ 1” “*”“ 12” “*”“ 1”“* ” 10:设置时间：按“代码” “ 1” “*”“57” “*”输入六位数日期“J”输入六位数时间“J” 11:设置四舍五入：按“代码” “666666” “* ”“02” “* ”用数字键输入 “ 1 ”“ * ”“代码”退出 12:设置单价单位：按“代码” “666666” “* ”“ 05”“* ”按“ 0” “ * ” （ 0-元/千克，1-元/500克） 13:单价打印是否带单位：按“代码”“666666” “*”“07”“*”输入“ 0 ”“ * ”（0-打印，1-不打印） 14:是否保存交易数据：按“代码”“666666” “* ”“ 13”“* ”输入“ 0”“ * ” （0-不保存，1-保存） 15:条码中个数偏移量：按“代码”“666666” “*”“ 19”“*”输入“ 3”“ * ” 16:小于20e是否允许打印：按“代码” “666666” “*”“23” “*”输入“ 1 ”“ * ” （0-不允许，1-允许） 17:设置打印浓度：按“代码” “ 666666” “ * ”“ 25”“ * ” “J ”选择打 印速度（0-5）“J ”选择打印浓度（-4~+4）“J ”按：“代码”退出 18:是否允许变价：按“代码” “666666” “*”“31”“*”“ 1” “*” （0-由PLU决定，1-全部允许，2-全部禁止） 19：调电子秤背光：按"代码"“T”“T” 20:进入预包装模式：“模式”“02”“*” 0-自动打印1-手动打印“J” 21:置零+141项值为0置零+3752置零+142值为0 （可称重、论个） 22:置零+3752置零+142 629项（为3时，精确到分，为4时，末尾为0）
09级半导体器件物理A卷答案
一、 选择题：（含多项选择， 共30分，每空1分，错选、漏选、多选均不得分） 1．半导体硅材料的晶格结构是（ A ） A 金刚石 B 闪锌矿 C 纤锌矿 2．下列固体中，禁带宽度Eg 最大的是（ C ） Ａ 金属 Ｂ 半导体 Ｃ 绝缘体 3．硅单晶中的层错属于（ C ） Ａ 点缺陷 Ｂ 线缺陷 Ｃ 面缺陷 4．施主杂质电离后向半导体提供（ B ），受主杂质电离后向半导体提供（ A ），本征激发后向半导体提供（ A B ）。 A 空穴 B 电子 5．砷化镓中的非平衡载流子复合主要依靠（ A ） A 直接复合 B 间接复合 C 俄歇复合 6．衡量电子填充能级水平的是（ B ） Ａ 施主能级 Ｂ 费米能级 Ｃ 受主能级 D 缺陷能级 7．载流子的迁移率是描述载流子( A )的一个物理量；载流子的扩散系数是描述载流子( B )的一个物理量。 A 在电场作用下的运动快慢 B 在浓度梯度作用下的运动快慢 8．室温下，半导体Si 中掺硼的浓度为1014cm －3，同时掺有浓度为1.1×1015cm － 3的磷，则电子浓度约为（ B ），空穴浓度为（ D ），费米能级（ G ）；将该半导体升温至570K ，则多子浓度 约为（ F ），少子浓度为（ F ），费米能级（ I ）。（已知：室温下，ni ≈1.5×1010cm － 3，570K 时，ni ≈2×1017cm － 3） A 1014cm －3 B 1015cm －3 C 1.1×1015cm － 3 D 2.25×105cm －3 E 1.2×1015cm －3 F 2×1017cm － 3 G 高于Ei H 低于Ei I 等于Ei 9．载流子的扩散运动产生（ C ）电流，漂移运动产生（ A ）电流。 A 漂移 B 隧道 C 扩散 10．下列器件属于多子器件的是（ B D ） Ａ 稳压二极管 Ｂ 肖特基二极管 Ｃ 发光二极管 D 隧道二极管 11．平衡状态下半导体中载流子浓度n 0p 0=n i 2，载流子的产生率等于复合率，而当np XK3190-A12E型电子秤使用说明书 点击次数：2856 发布时间：2009-4-6 14:23:11 XK3190-A12E系列电子秤使用说明书 适用：A12E型电子地磅，A12E型电子台秤，A12E型电子叉车秤的 目录 第一章主要参数－－－－－－－－－-1 第二章显示与键盘－－－－－－－－2 一. 仪表显示与键盘功能示意图 二. 键盘功能 三. 传感器和仪表的连接 第三章操作说明－－－－－－－－－－-5 一. 开机及开机自动置零 二. 手动置零（半自动置零） 三. 去皮功能四. 计数功能 五. 用户功能设置 六. 大屏幕与仪表的连接、使用七．串行通信接口 第四章维护保养和注意事项－－－－-8 第五章信息提示－－－－－－－－－－－－－9 第一章主要参数 1. 型号：XK3190－A12/A12E称重显示器 2. 准确度:n=3000 3. 采样速度：10次/秒 4. 传感器灵敏度范围： 1.5～3mV / V 5. 分度值：1/2/5/10/20/50可选 6. 显示：6位LCD / LED，6个状态指示 7. 大屏幕显示接口（可选）：采用串行输出方式：电流环信号,传输距离≤50 米， 8. 通讯接口（可选）： RS232C；波特率1200/2400/4800/9600可 9. 使用电源: 蓄电池DC6V/4AH （当电源电压小于5.4V 时，显示Bat_lo 报警） 10. 使用温度、湿度：0～40℃；≤85%RH 11. 储运温度：-25～55℃ （1） 上海台之衡工贸有限公司 第二章显示及键盘 一. 仪表显示和键盘功能示意图 交流电源 XK3190－A12 称重显示器 计数功能* 去皮稳定零点 # 功能* 去皮置零开/关 交流欠电压 XK3190－A12E 称重显示器 计数功能* 去皮稳定零点 # 功能* 去皮置零 （图2 - 1 ）显示和键盘示意图 二. 键盘功能 1.[功能]：在称重状态时，按此键大于5 秒，进入用户设置模式。按此键小于 5 秒，进入计数状态。 2. [ * ]：在计数状态时，按此键进入取样样本数输入状态。 3. [去皮]：在称重状态时，按此键去除皮重。 4. [置零]：在称重状态时，按此键重量显示为零。 5. [开/关]：在关机状态时，按此键开机，在开机状态，按此键关机。 （A12E无此键） 三. 传感器与仪表的连接 1.传感器的连接采用9 芯插头座. 图2-3 标注了各引脚的意义。 2. 使用四芯屏蔽电缆，本仪表无长线补偿。 托利多电子称常用设置 The manuscript was revised on the evening of 2021 托利多电子秤常用设置 1：按“代码”“*”打印出出厂设置基本信息 2:初始化（还原为出厂设置）：按“代码”“”“*”“15”“*” “1”“*” 3：设置秤号：按“代码”“”“*”“08”“*”用数字键输入秤号 按“*”“代码”退出 4：设置IP地址：按“代码”“”“*”“21”“*”用数字键输入IP 地址“↓”用数字键输入子掩码“↓”“↓”“↓”退出 5：删除PLU商品信息：按“代码”“”“*”“17”“*”“1”“* ” 6：设置密码：按“代码”“”“*”“27”“*”输入6位数密码“*” 7：修改价格：按“代码”“1”“*”按“01”“* ”按“0”“*”输入PLU号“*”输入单价“*” 8：编制预置键：按“代码”“1”“*”按“09”“*”按要编制的快键的键位如“A”“B”，输入PLU号“*”按“代码”退出 9：删除预置键：按“代码”“ 1”“*”“12”“*”“1”“*” 10：设置时间：按“代码”“1”“*”“57”“*”输入六位数日期“↓”输入六位数时间“↓” 11：设置四舍五入：按“代码”“666666”“*”“02”“*”用数字键输入“1 ”“*”“代码”退出 12：设置单价单位：按“代码”“666666”“*”“05”“*”按“0”“*”（ 0-元/千克，1-元/500克） 13：单价打印是否带单位：按“代码”“666666”“*”“07”“*”输入“0 ”“*”（0-打印，1-不打印） 14：是否保存交易数据：按“代码”“666666”“*”“13”“*”输入“0” “*”（0-不保存，1-保存） 15：条码中个数偏移量：按“代码”“666666”“*”“19”“*”输入“3” “*” 16：小于20e是否允许打印：按“代码”“666666”“*”“23”“*”输入“1 ”“*”（0-不允许，1-允许） 17：设置打印浓度：按“代码”“666666”“*”“25”“*”“↓”选择打 印速度（0-5）“↓”选择打印浓度（-4~+4）“↓”按：“代码”退出 18：是否允许变价：按“代码”“666666”“*”“31”“*”“1”“*” （0-由PLU决定，1-全部允许，2-全部禁止） 19:调电子秤背光:按＂代码＂“↑”“↑” 20:进入预包装模式：“模式”“02”“*”0-自动打印 1-手动打印“↓” 21:置零+141项值为0 置零+3752 置零+142 值为0 (可称重、论个) 22：置零+3752 置零+142 629项 (为3时，精确到分，为4时，末尾为0) 特殊功能 1、圆整总价 a、入特殊功能菜单：代码⑥⑥⑥⑥⑥⑥ * b、 0 2 * c、选择参数（0=不圆整；1=四舍五入；2=切去分位；3=进位；4=1/4圆整） d、 * 键确认保存 赣 南 师 范 学 院 2010–2011学年第一学期期末考试试卷（A 卷） 开课学院：物电学院 课程名称：半导体物理学 考试形式：闭卷，所需时间：120分钟 注意事项：1、教师出题时请勿超出边界虚线； 2、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出密封线； 3、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔。 一、填空题（共30分，每空1分） 1、半导体中有 电子 和 空穴 两种载流子，而金属中只有 电子 一种载流子。 2、杂质原子进入材料体内有很多情况，常见的有两种，它们是 替代式 杂质和间隙式 杂质。 1、 3、根据量子统计理论，服从泡利不相容原理的电子遵从费米统计率，对于能量为E 的一个量子态，被一个电子占据的概率为()f E ，表达式为 ， ()f E 称为电子的费米分布函数，它是描写 在热平衡状态下，电子在允许 的量子态上如何分布 的一个统计分布函数。当0F E E k T ->>时，费米分布函数转化为 ()B f E ，表达式为 ，()B f E 称为电子的玻尔兹曼分布函数。在 0F E E k T ->>时，量子态被电子占据的概率很小，这正是玻尔兹曼分布函数适用的范 围。费米统计率与玻尔兹曼统计率的主要差别在于 前者受泡利不相容原理的限制 ，而在0F E E k T ->>的条件下，该原理失去作用，因而两种统计的 结果变成一样了。 4、在一定温度下，当没有光照时，一块n 型半导体中， 电子 为多数载流子， 空穴 是少数载流子，电子和空穴的浓度分别为0n 和0p ，则0n 和0p 的关系为 大于 ，当用g h E ν>>（该半导体禁带宽度）的光照射该半导体时，光子就能把价带电子激发到导带上去，此时会产生 电子空穴对 ，使导带比平衡时多出一部分电子n ，价带比平衡时多出一部分空穴p ，n 和p 的关系为 ， 这时把非平衡电子称为非平衡 多数 载流子，而把非平衡空穴称为非平衡 少数 载流子。在一般小注入情况下，在半导体材料中，非平衡 多数 载流子带来的影响可忽略，原因是 注入的非平衡多数载流子浓度比平衡时的多数 载流子浓度小得多 ，而非平衡 少数 载流子却往往起着重要作用，原因是 2、 注入的非平衡少数载流子浓度比平衡时的少数载流子浓度大得多 。 5、非平衡载流子的复合，就复合的微观机构讲，大致可分为两种，直接复合和间接复合， 直接复合是指 电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合 ，间接复合是指 电子和空穴通过禁带的能级（复合中心）进行复合 。载流子在复合时，一定要释放出多余的能量，放出能量的方法有三种，分别为 、 、 3、 发射光子 发射声子 将能量给予其它载流子，增加它们的动能 。 6、在外加电场和光照作用下，使均匀掺杂的半导体中存在平衡载流子和非平衡载流子，由于 半导体表面非平衡载流子浓度比内部高 ，从而非平衡载流子在半导体中作 运动，从而形成 电流，另外，由于外加电场的作用，半导体中的所有载流子会作 运动，从而形成 电流。 二、选择题（共10分，每题2分） 1、本征半导体是指 的半导体。 A 、不含杂质和缺陷 B 、电子密度与空穴密度相等 C 、电阻率最高 D 、电子密度与本征载流子密度相等 2、在Si 材料中掺入P ，则引入的杂质能级 A 、在禁带中线处 B 、靠近导带底 C 、靠近价带顶 D 、以上都不是 3、以下说法不正确的是 A 、价带电子激发成为导带电子的过程，称为本征激发。 B 、本征激发后，形成了导带电子和价带空穴，在外电场作用下，它们都将参与导电。 C 、电子可以从高能量的量子态跃迁到低能量的量子态，并向晶格释放能量。 D 、处于热平衡状态下的导电电子和空穴称为热载流子。 4、以下说法不正确的是 智能重量变送器 使 用 说 明 书 一．概述 随着电子称重技术在工业生产过程中的广泛应用，为了使重量信号可以直接输送到工业控制计算机及其它控制仪表，实现生产过程的远距离集中控制，用户迫切需要一种能将重量信号转换成标准模拟量信号或数字信号并能进行设定控制的重量变送器。 该智能重量变送器是本公司为适应这一需求而专门研制的一种集设定控制技术和数字变送器功能于一身的新颖智能重量变送器，适用于冶金、石化、水泥、建材、饲料等需要配料、定值控制的计量控制装置中。 二．技术参数、规格及功能 1．技术参数 ●线性度：0.01%F.S ●输入灵敏度：0.25μv/d ●输入信号范围：0.1mV~20mV ●A/D转换速度：100次/秒 ●A/D转换码数：100万码 ●显示分度数：≤60000码 ●零点温度影响：≤0.2μV/℃ ●满度温度影响：≤10ppm/℃ ●传感器激励电源：电压：DC5V±0.3V ●最大激励电流： 200mA 2．模拟量输出信号 ●一路独立的可编程标准电流信号（可选配两路模拟量输出） ●准确度： 0.1%F.S ●模拟量输出种类： 4~20mA(负载电阻≤750Ω) 0~10mA(负载电阻≤1.5kΩ) 3．通讯口（可选配） 一路串行数字接口 信号种类：标准RS-232、RS-485、20mA电流环（单向）及电台接口。 （用户可在上述信号接口中任选一种，可同具有相应输入接口及格式的计算机、显示器等使用。）4．设定控制信号 二路（常开）继电器触点：容量AC250V 2.5A（可选配四路） 5．显示器 5.1 A型 ●主显示器5位红色0.5英寸LED，显示称量值、提示符。 ●付显示器6位绿色0.3英寸LED，显示累加值。 ●指示灯8只LED显示工作状态及内容。 5.2 B型 ●主显示器5位红色0.8英寸LED，显示称量值、提示符。 ●付显示器6位红色0.5英寸LED，显示累加值。 ●指示灯8只LED显示工作状态及内容。 6．一般规格及使用环境 ●环境温度：0 ~40℃； ●相对温度：40℃（20 ~90）%RH； ●大气压强：86 ~106 KPa； ●供电电压：AC220 +22-33V ●供电频率：50±1Hz； 托利多无线电子秤设置说明书 一、无线网桥秤上设置 1、进入设置菜单：【代码】24681357【*】29【*】 2、MAC地址xx.xx.xx.xx.xx.xx（禁止修改，直接跳过）：【↓】 3、SET DEFAULT（设置默认值0=NO；1=YES）：0【↓】 4、AUTO IP（自动获取IP地址0=OFF；1=ON）：0【↓】 5、无线网桥IP地址：【清除】192 168 001 001【↓】 6、无线网桥子网掩码：【清除】255 255 255 000【↓】 7、无线网桥网关（不用设置直接跳过）：【↓】 8、输入AP SSID（例如：1234）：【清除】1234【↓】 （8-1）、注意在AP设置SSID时候最好是只用字母和数字，如果有其它符号电子秤输入不是很方便 （8-2）、键盘默认是小写字母，按一次换挡键（或者V1）转换为大写，输入一个字母后自动恢复小写 9、SELECT WLAN MODE（选择无线模式0=INFRASTRUCTURE/基础结构；1=AD-HOC/点对点）: 0【↓】 10、SECURITV（安全性设置0=OFF；1=WEP；2=WPA）：2【↓】 11、WPA MODE（WPA加密方式0=WPA1；1=WPA2）：0【↓】 12、CIPER TYPE（密钥类型0=TKIP；1=AES；2=TKIP AND AES）：0【↓】 13、ENTER PASSPHRASE（输入密钥，例如：12345）: 【清除】12345【↓】（大小写参照8） 14、退出设置菜单：【代码】 二、有线网络和其它通用秤上设置 1、设置秤号：【代码】24681357【*】08【*】【清除】51【↓】【代码】 2、秤网络设置: （2-1）、IP地址设置：【代码】24681357【*】21【*】【清除】192.168.001.001【↓】(对应网桥) （2-2）、子网掩码设置：【清除】255 255 255 000【↓】 （2-3）、服务器IP地址（直接跳过）：【↓】 （2-4）、网关IP地址（直接跳过）：【↓】 （2-5）、IDLE TIME（空闲等待时间默认10秒）：10【↓】 （2-6）、MAC地址xx.xx.xx.xx.xx.xx（禁止修改，直接跳过）：【↓】 （2-7）、PLU SOURCE（PLU来源0=本机；1=服务器；2=优先服务器再取本机，默认本机）：0【↓】 （2-8）、PLU RANGE（PLU号的位数0=任意，默认0）：0【↓】 （2-9）、退出设置菜单：【代码】 3、金额四舍五入：【代码】666666【*】02【*】1【↓】【代码】 4、条码中总价偏移量（0=不移动；1=右移一位；2=右移二位）：【代码】666666【*】18【*】1【↓】【代码】 5、标签回收功能：【代码】24681357【*】25【*】【4次↓】1【5次↓】【代码】 6、测纸：【代码】24681357【*】25【*】【8次↓】1【5次*】【代码】 7、背景灯控制关闭：【代码】↓↓【代码】；打开：【代码】↑↑【代码】 8、修改日期：【代码】1【*】57【*】（输入日期）【↓】（输入时间）【↓】【代码】 电子秤的正确使用方法: 1 请将电子秤置于稳固平坦之桌面或地面使用,不要放在震动不稳的桌面或台架上。 2 电源开关位置电子秤的右下方的底部。当电源开启时,请勿将物品置放在秤盘上,使用前先热机2分钟以上(热机时间越长精度越高)。如果刚开机重量不就是零的话,稍等一会,或者重新开机置零。 3 电子秤上的“置零”就就是称过一种物品后,下一次又称不同的物品,将置零,电子秤将重新计量,计价。 4 去皮[扣重]就是电子秤的基本功能,它的准确用处就是把秤台上的帮助秤重的容器,比如说小盆,等辅助的物品,将帮助称重的辅助性的容器放在秤上,之后按“去皮”键,重量值置换成电子秤的零,,随后放上的物品重量显示为净重值。 5 电子秤就是公斤秤,1公斤=1000克=1千克=2斤。50g=1两。 使用注意事项: 1 严禁雨淋或用水冲洗,若不慎沾水则用干布擦拭干净,当机器功能不正常时要尽速送修 2 严禁敲打撞击及重压 3 勿置放在高温及潮湿环境场所(专用防水防腐秤除外) 4 电子秤若长期不用时须将机器擦拭干净,放入干燥剂用塑料袋包好,有使用干电池应出。否则电池生锈,会腐蚀电子秤。 电子称的结构与原理 1.电子秤的基本结构电子秤就是利用物体的重力作用来确定物体质量(重量)的测量仪器,也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。不管根据什么原理制成的电子秤均由以下三部分组成: 图2-1 电子秤的基本结构(1)承重、传力复位系统 它就是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统,又称电子秤的秤体,一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件与限位减振机构等。 (2)承重、传力复位系统它就是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统,又称电子秤的秤体,一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件与限位减振机构等。 (2)称重传感器腔谐振器式等)与应变传感器(电阻应变式、声表面谐振式)或就是利用磁弹性、压电与压阻等物理效应的传感器。即由非电量(质量或重量)转换成电量的转换元件,它就是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。按照称重传感器的结构型式不同,可以分直接位移传感器(电容式、电感式、电位计式、振弦式)。对称重传感器的基本要求就是:输出电量与输入重量保持单值对应,并有良好的线性关系;有较高的灵敏度;对被称物体的状态的影响要小;能在较差的工作条件下工作;有较好的频响特性;稳定可靠。(3)测量显示与数据输出的载荷测量装置即处理称重传感器信号的电子线路(包括放大器、模数转换、电流源或电压源、调节器、补尝元件、保护线路等)与指示部件(如显示、打印、数据传输与存贮器件等)。这部分习惯上称载荷测量装置或二次仪表。在数字式的测量电路中,通常包括前置放大、滤滤、运算、变换、计数、寄存、控制与驱动显示等环节。图2 电子秤测量系统的结构框图 当被称物体放置在秤体的秤台上时,其重量便通过秤体传递到称重传感器,传感器随之产生力－电效应,将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系(一般成正比关系)的电信号(电压或电流等)。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/数(A/D)器进行转换,数字信号再送到微处器的CPU处理,CPU不断扫描键盘与各种功能开关,根据键盘输入内容与各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器,需要显示时,CPU发出指令,从内存贮器中读出送到显示器显示,或送打印机打印。一般地信号的放大、滤波、A/D转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成。电子秤的计量性能涉及的主要技术指标有:量程、分度值、分度数、准确度等级等。(1)量程:电子衡器的最大称量Max,即电子秤在正常工作情况下,所能称量的最大值。(2)分度值:电子秤的测量范围被分成若干等份,每份值即为分度值。用e或d来表示。(3)分度数:衡器的测量范围被分成 半导体期末复习补充材料 一、名词解释 １、准费米能级 费米能级和统计分布函数都是指的热平衡状态，而当半导体的平衡态遭到破坏而存在非平衡载流子时，可以认为分就导带和价带中的电子来讲，它们各自处于平衡态，而导带和价带之间处于不平衡态，因而费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍然是适用的，可以分别引入导带费米能级和价带费米能级，它们都是局部的能级，称为“准费米能级”，分别用E F n、E F p表示。 ２、直接复合、间接复合 直接复合—电子在导带和价带之间直接跃迁而引起电子和空穴的直接复合。 间接复合—电子和空穴通过禁带中的能级（复合中心）进行复合。 ３、扩散电容 PN结正向偏压时，有空穴从P区注入N区。当正向偏压增加时，由P区注入到N区的空穴增加，注入的空穴一部分扩散走了，一部分则增加了N区的空穴积累，增加了载流子的浓度梯度。在外加电压变化时，N扩散区内积累的非平衡空穴也增加，与它保持电中性的电子也相应增加。这种由于扩散区积累的电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应，称为P-N结的扩散电容。用CD表示。 4、雪崩击穿 随着PN外加反向电压不断增大，空间电荷区的电场不断增强，当超过某临界值时，载流子受电场加速获得很高的动能，与晶格点阵原子发生碰撞使之电离，产生新的电子—空穴对，再被电场加速，再产生更多的电子—空穴对，载流子数目在空间电荷区发生倍增，犹如雪崩一般，反向电流迅速增大，这种现象称之为雪崩击穿。 1、PN结电容可分为扩散电容和过渡区电容两种，它们之间的主要区别在于 扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放 电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。 2、当MOSFET器件尺寸缩小时会对其阈值电压V T产生影响，具体地，对 于短沟道器件对V T的影响为下降，对于窄沟道器件对V T的影响为上升。 3、在NPN型BJT中其集电极电流I C受V BE电压控制，其基极电流I B受V BE 电压控制。 4、硅-绝缘体SOI器件可用标准的MOS工艺制备，该类器件显著的优点是 寄生参数小，响应速度快等。 5、PN结击穿的机制主要有雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿等等几种，其中发 生雪崩击穿的条件为V B>6E g/q。 6、当MOSFET进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因 有沟道长度调制效应，漏沟静电反馈效应和空间电荷限制效应。 二、简答题 1、发射区重掺杂效应及其原因。 答：发射区掺杂浓度过重时会引起发射区重掺杂效应，即过分加重发射区掺杂不但不能提高注入效率γ，反而会使其下降。 原因：发射区禁带宽度变窄和俄歇复合效应增强XK3190-A12E型电子秤使用说明书
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