扩散工序学习工作报告
P-N结是太阳能电池的心脏，扩散工序是制造电池片的核心。
一，扩散主要工艺流程：
1进舟，2预升温，3预淀积，4扩散，5再分步，推进，6回温，7出舟在预淀积和扩散步进行衡定表面源的扩散，在再分步进行限定表面源的扩散。
整个工艺运行最主要是3、4、5步，这几步是制作P-N结的核心。我们对温度气体流量的调节都是针对这几步进行的。不同的片子会设置不同的工艺参数。不同的设备也工艺参数的设置也有所不同。
二，扩散工序的主要控制点部分控制参数。
方块电阻和方块电阻不均匀度是扩散工序的主要控制点。
方块电阻主要用四探针测试仪来测量。影响方块电阻的因素除了电池片本身的电阻率以外，工艺过程对其大小是主要的影响，包括温度设置及调节，扩散气体及保护气体的流量设置，扩散各步聚的时间设置。在下面的扩散设备对比中我们还会给出更多的影响到方块电阻大小的因素。
方块电阻的大小波动主要通过对温度的上下调节来校正。方块电阻不均匀度有单片不均匀度和整管不均匀度之分。
方块电阻过大，则扩散浓度过小，P-N结结深过小，使电池片在后道工序中被烧穿的的可能性曾大。方块电阻过小，则扩散过度浓度过大，结深过深，使载流子扩散距离增大，增大了载流子的衰减；掺杂过浓度大，会造成大量的复合中心，使Isc严重下降，造成其他性能参数也严重下降。
各种电池片不均匀度要求：
48所TEMPRESS
P156 同一片≤25%,同一炉≤12%同一片≤15%,同一炉≤10%
M156 同一片≤25%,同一炉≤12%同一片≤15%,同一炉≤10%
E-CELL 同一片≤20%,同一炉≤8%同一片≤10%,同一炉≤8%各电池片方块电阻可接受范围：
M156:42-48Ω/ ；P156:45-50Ω/ ;E-CELL:25-35Ω/
如果方块电阻值经测试发现超出此范围，对于第一次发现的要返工，进行反面重扩散，如果是第二次发现的，要送到制绒车间去结后再重新制绒扩散。
三，扩散原理
扩散是物质分子或原子热运动引起的一种自然现象.粒子浓度差别的存在是产生扩散运动的必要条件。对于太阳电池的扩散工艺而言，由于扩散形成的P-N 结平行于硅片表面，而且扩散深度很浅，因此可以近似认为扩散仅仅沿着垂直于硅片表面而进入体内的方向(x方向)进行。扩散方程为:
式中t为扩散的时间，D为扩散温度下杂质的扩散系数，N(x)硅片中各点的杂质浓度。上式描述在扩散过程中，硅片中各点的杂质浓度随时间的变化规律。对于不同的初始条件和扩散条件，该方程有不同形式的解。在平面器件生产中有两种扩散分布较为常见:恒定表面杂质浓度的余误差函数分布和限定杂质源的高斯函数分布。
在太阳电池的扩散工艺中，影响扩散的重要因素有:扩散温度、扩散时间和扩散气氛(携带有杂质源)。而需要测量的参数常有:扩散到硅片体内的杂质总量(通过方块电阻Rsqu来反映)、扩散的深度(即P-N结的结深xi),硅片的表面杂质浓度Ns,和硅片体内的杂质分布N(x),
我们所使用的是POCL3的扩散模式，这是一种用气体携带液态扩散源的扩散方式。一般用氮气（小氮）通过杂质源瓶来携带扩散杂质，并通过控制气体的流量来控制扩散气氛中扩散杂质的含量。液态磷源用得最多的是POC13，它在室温下是无色透明的液体，有很高的饱和蒸汽压，在600℃发生如下的分解反应:
在扩散气氛中常常通有一定量的氧气，可使生成的PCl5进一步分解，使五氯化磷氧化成P2O5,从而可以得到更多的磷原子沉积在硅片表面上。另外也可避免PCl5对硅片的腐蚀作用，可以改善硅片表面，反应式如下:
生成的P2O5在扩散温度下继续与硅反应得到磷原子，其反应式如下:
由于POCI3的饱和蒸汽压很高，淀积在硅片表面的磷原子完全可以达到在该扩散温度下的饱和值(即该温度下磷在硅中的固溶度)，并不断地扩散进入硅本体，形成高浓度的发射区。因此，POCL3气氛中扩散可以获得很高的表面杂质浓度。该扩散模式除了具有设备简单，操作方便，适合批量生产，扩散的重复性、稳定性好等优点以外，还具有如下的优点
(1〕封闭的、管式炉的工艺过程容易保持洁净。
(2)高温扩散有很好的吸杂效应。
(3)掺杂源中的氯在工艺过程中有清洁作用。
(4)掺杂剂的沉积非常均匀。
四，扩散设备及其对比
这里我们主要使用48所和Tempress两种扩散炉。48所为国产设备，后者为荷兰所产。下面我们将从各方面对此两种设备进行对比。
项目48所扩散炉Tempress扩散炉
炉管数量3个4个
5个温区
温区数量3个（有些管子两端有两个辅助
温区）
温度测量方式炉壁测量炉中自动测量
桨状态一直在炉中送入舟后自动退出
气閥只有总所阀也有辅助气阀
进气方式单独进气混合后进气Profile方式手动拉衡温自动拉衡温
炉管中压力压力不可控可以设定压力
源槽冷却方式水冷气冷
尾气抽取方式抽风式排尾气炉内稳压式排尾气尾气管较粗，不易堵塞较细，易堵塞
清洗TCA-3
TCA-6
Hot POCL3
温度控制情况总体温差较大（可达到几十上百
度），温度波动较快总体温差小（一般只十度左右）温度稳定
方块电阻单片和整管不均匀度都较大单片和整管不均匀度较
小
进舟速度300 350
恒温槽温度20°C 22°C
清洗时间每周一次每两周一次
工艺菜单设定不可以进行精细的工艺菜单设定可以进行细微的工艺菜
单设定，也可以另外编写
工艺菜单
由上面的对比，我们可以发现，整体来说，Tempress扩散炉比48所扩散炉设计要精细得多，自动化程度也高得多，这些决定了前者比后者生产出的电池片在方块电阻不均匀度上要好。在日常的生产中，后者比前者操作更简洁；另外由于前者的自动化程度高，设备问题也出现得比较多。
五，常见异常及相关处理：
方块电阻波动：方块电阻可能过大、过小，主要是对炉管内温度进行调节，另外再检查是否还有其他设备原因。对于方块电阻过大或过小，都需要重新扩散，如果重新扩散后还是不能达到我们的要求，就要把电池片返回制绒工序去结再重新开始。(一般去结时间为150-200s)
整体氧化发蓝：原因是酸洗后未冲洗，重新酸洗再扩散。
局部发蓝：偏磷酸滴落。
再其他异常就是设备经常出现的问题，比如桨不到位，或R2D异常等交由设备处理。
六：日常生产需要注意的问题
1,做过微晶，UMG后必须清洗炉管。
2,关闭48所扩散炉时，只有温度降到300°C以下时，方可按上加热开关按钮。3,R2D机械手开机后，首先要调整原点。
4,注意R2D在操作过程中的异常以便及时处理。
5,扩散前在制品，在扩散间裸露时间最多不能超过1小时。
6,48所扩散炉恒温槽使用的水每周都要更换，在更换前要对水槽进行清洁。7,清洗石英管配液：32L HF,8L HCL。
8,舟要严格按照规定按期清洗。
9,及时调校四控针测试仪。
七，方块电阻统计及扫描对比Tempress:
48所：
数据统计：
以上数据横向每组都是对一管电池片进行计算所得的平均值。
上表及图显示：
1，通过温度及其他工艺参数的调整，中心部位的方块电阻我们基本上作到了两种设备相一致。（我们即就是以中心的方块电阻为标准来设计各项工艺参数）2，相对于48所，Tempress的中心与边缘方块电阻波动要小。即48所比Tempress的方块电阻不均匀度要大。
3，整体而言，48所比Tempress方块电阻要小。
4，由上图我们可以发现：相比于Tempress,48所扩散炉的扩散源从两片之间的空隙向电池片中央的扩散更深入。
根据我们目前对方块电阻的控制要求（P156以46为标准），我觉得为了增大48所扩散炉的方块电阻平均值(我们所希望的值)即缩小其“小方块电阻带”（见上方块电阻扫描图）的宽度，我们目前的工艺还需要一些改动。
5,不同的方块电阻表现的是不同的扩散浓度及不同的结深，进而又影响到不同的载流子寿命、短路电流，转换效率。而我们的方块电阻分布又是如此的不均匀，由此显示出我们最终的各项电性能指标是在多么不均匀不标准的基础上得到的。如果将后期的各项电性能参数比作上层建筑，而将扩散制结比作打地基础，可见我们的建筑是建立在多么不稳定的基础之上，也难怪在后期的检测中各项电性能参数很不稳定，波动摇摆很大。但这也是目前初期工业化大批量生产所不可避免的问题之一。
八，结束
以上是我在扩散工序的所学及所体会。
扩散是整个太阳能电池片制作的基础，能否制作出高效稳定的电池片，前提皆在于此。鉴于其对整个太阳能电池片制作工艺的重要性，我所学也只能局限在皮毛；而对高效高质量P-N的制备，在以后的生产及发展过程中还需要投入更多的行业资源，相信我的经验及所知也会随着太阳能行业的整体发展一步步向前。
《材料结构》习题：固体中原子及分子的运动 1. 已知Zn在Cu中扩散时D0= 2.1×10-5m2/s，Q=171×103J/mol。试求815℃时Zn在Cu中的扩散系数。 2. 已知C在γ铁中扩散时D0=2.0×10-5m2/s，Q=140×103J/mol; γ铁中Fe自扩散时 D0=1.8×10-5m2/s，Q=270×103J/mol。试分别求出927℃时奥氏体铁中Fe的自扩散系数和碳的扩散系数。若已知1％Cr可使碳在奥氏体铁中的扩散激活能增加为Q=143×103J/mol，试求其扩散系数的变化和对比分析以上计算结果。 3. 若将铁棒置于一端渗碳的介质中，其表面碳浓度达到相应温度下奥氏体的平衡浓度C S。试求 （1）结合铁－碳相图，试分别示意绘出930℃和800℃经不同保温时间（t1 习题4答案： 1．解：根据扩散激活能公式得 3-5132017110exp() 2.110exp 1.2610m /s 8.314(815273)-???=-=??-=? ??+?? Cu Zn Q D D RT 2．解：根据扩散激活能公式得 3γ-5172027010exp() 1.810exp 3.1810m /s 8.314(927273)-???=-=??-=? ??+??Fe Q D D RT 3γ-5112014010exp() 2.010exp 1.6110m /s 8.314(927273)-???=-=??-=? ??+??C Q D D RT 已知1％Cr 可使碳在奥氏体铁中的扩散激活能增加为Q =143×103J/mol ， 所以，3γ-51120143.310exp() 2.010exp 1.1610m /s 8.314(927273)-???'=-=??-=? ??+??C Q D D RT 由此可见，1％Cr 使碳在奥氏体铁中的扩散系数下降，因为Cr 是形成碳化物的元素，与碳的亲和力较大，具有降低碳原子的活度和阻碍碳原子的扩散的作用。 3．（1）参见204页。 （2）若渗碳温度低于727℃，不能达到渗碳目的。因为在727℃以下，铁为α相，而C 在α－Fe 中的溶解度非常小（最高为在727℃时为0.0218％）。 4．解：（1）在870℃下， 3γ-5122014010exp() 2.010exp 8.010m /s 8.314(870273)-???=-=??-=? ??+??C Q D D RT 在930℃下， 3γ-5112014010exp() 2.010exp 1.6710m /s 8.314(930273)-???=-=??-=? ??+??C Q D D RT （2）低碳钢渗碳的扩散方程解为 0()erf =--S S C C C C 所以，渗层厚度∝x = 所以，1122112 1 1.67101020.9h 8.010--??===?D t t D 。 （3 ）根据低碳钢渗碳的扩散方程解0()erf S S C C C C =--得， 創新擴散理論 Theory of Diffusion of Innovation 國立嘉義大學生物事業管理所 研究生 張雅卿 摘要 擴散到底是什麼，其實在我們的生活中有許多它的應用。有些人常不解為什麼一項好的發明，或一個可以造福個人或眾人的觀念，在推廣的時候，沒有想像中的容易；而相對不好的產品，卻可以繼續大行其道。 進步的科技與快速的研發，加速產品生命發展的腳步，更激烈了市場爭戰情勢，企業須不斷進行創新以取代進入衰退期的產品與事業、降低所面對之風險。然而並非所有創新事物皆得以為廣大市場所接受，曾有學者估計過， 新產品上市時的失敗率約為75% ，於僅有四分之一的創新可能成功的情況下，企業進行商情分析時莫不謹慎，有鑑於此，許多學者紛紛投入潛在市場的預估、新產品採用與擴散行為之研究，所以在此心得中，主要會針對企業的角度，探討創新擴散理論的應用。 一、為何要創新 「創新」是一種可以使企業資產再增添新價值的活動。當前企業普遍採行的持績改善，自廣義的定義，也可以被視為是一種「創新」，亦即企業的創新活動在本質上就包含持續改善產品、製程、客戶服務等 (陳志龍,2005)。 近年來，隨著網路及通訊科技的蓬勃發展，使得全球的經貿環境快速的變化，顧客的需求朝著多元化及個人化發展，市場區隔化越來越明顯，使得產業競爭更加激烈。當企業降低成本的效用偏低、企業的獲利空間有限時，提升產品或服務的附加價值，藉以區隔市場其他產品以創造利基市場的創新活動，就成為企業一項最好的競爭優勢。因此企業若要在瞬息萬變的環境中掌握競爭優勢，企業本身就要不斷地創新，利用創新來加強企業競爭力與適應力。「不創新，即滅亡」已成為今天企業奉為圭臬的一種說法。創新雖有較大的風險，但若企業不敢冒這種風險以創造未來世界，其實是冒另一種看不見的更大風險。 创新扩散案例 【篇一：创新扩散案例】 （一）创新扩散理论 创新扩散理论是由罗杰斯于20世纪60年代提出的一个关于通过媒介劝服人们接受新观念、新事物、新产品的理论，侧重大众传媒对社会和文化的影响。一个创新扩散过程至少包含5个环节：知晓、劝服、决定、实施和确定。罗杰斯将采纳者分为五类：创新者、早期采纳者、前期追随者、后期追随者、迟钝者。① 大众传播与人际传播在创新扩散的各阶段扮演着不同的角色，大众传媒与人际交流的结合是新观念传播和说服人们利用这些创新的最有效途径。② （二）以微信的推广应用解析创新扩散理论的依据 2010年起中国移动互联网业兴起了一场“对讲潮”，多种移动通信软件（如：微信、米聊、kiki和talkbox等）受到用户欢迎。③腾讯旗下的微信成了其中的领军者。它是腾讯公司于2011年1月21日推出的一款通过网络快速发送语音短信、视频、图片和文字，支持多人群聊的手机聊天软件。 微信的成功推广几乎囊括了创新扩散研究的主要元素，学生群体在接受这一新兴通信软件的过程中，会受到大众传播媒介、周边同学朋友和微信自身特性等因素的影响。相较而言，大学生群体中微信的推广更符合创新扩散理论模式。 （三）研究方法 本研究使用了问卷调查和深度访谈法。问卷调查时间为2012年4月28日至5月5日，调查对象为重庆市主城三所高校的本科生。以配额抽样的方式，发放调查问卷120份，回收有效问卷100份。其中16名学生使用微信时间超过一年，属于早期使用者，因此对其进行了深度访谈。 研究发现 在被调查者中有73%的人使用过或正在使用微信，可见在大学生群体中使用微信的现象比较普遍。 （一）知晓阶段 1.早期使用者获知微信的渠道 16位微信的早期使用者在微信推出后两个月内就开始使用，此种行动不是因为受到他人影响，而是因为大众媒介对微信的推广信息引 第十一章固态相变与材料处理 第一节固态相变总论 一．固态相变的特点与分类 固态相变时至少存在以下变化之一：晶体结构的变化；化学成分的变化；有序度的变化，如合金的有序化转变，即点阵中原子的配位发生变化 相变的驱动力是新相和母相间的自由能之差驱动力靠过冷度来获得 阻力: 新相晶核形成时引起的界面能和体积应变能，固态相变也符合最小自由能原理。1）固态相变的特点 1.固态相变阻力大 2.原子迁移率低 3.非均匀形核 4.新相有特定形状 5.相界面结构关系 6.存在一定的位向关系和惯习面 2）固态相变的分类 1. 按热力学分类 一级相变：有体积变化，有相变潜热（放热或吸热），大多数相变属于一级相变； 二级相变：二级相变时仅有材料的压缩系数、比热容、热膨胀系数变化。如磁性转变、有序转化。 2. 按动力学分类：依据原子运动特征分 扩散型相变：相变时有原子长距离扩散（超过原子间距），导致成分变化，大多数相变属于扩散型； 无扩散型相变：没有原子扩散，相变前后没有成分变化；（如马氏体相变） 3. 按相变方式分类： 形核-长大型相变：新相与母相间有界面，大多数相变为此类； 无核相变：新旧相之间无明显界面，如调幅分解。 二. 相变的热力学 1）相变时自由能的变化 假设在均匀母相α中形成一个半径为r的球形新相β，则系统总自由能变化量为：ΔG ΔG= Gβ-Gα Gα代表原始相（即母相）的Gibbs自由能 Gβ代表生成相（即新相）的Gibbs自由能 固态相变时形成半径为r的球形晶胚所引起系统自由能的变化（ΔG）为： △G=-(4π/3)r3(△GV+△GE)+4πr2γαβ ΔGν----形成单位体积晶核时的自由能变化,常为负值； ΔGE----形成单位体积晶核时所产生的应变能； γ----晶核与基体之间交界面的单位面积界面能 化学自由能使系统的总自由能降低，是相变的驱动力；而界面能和应变能是相变的阻力。相变发生的条件是系统的总自由能的下降，即△G<0 2）相变时临界形核条件 第一章农业创新扩散原理 基本要求： 通过本章的学习，弄清创新的概念和特性，理解和认识农民在创新采用过程不同阶段的心理特点，掌握创新扩散的基本理论，并能够针对创新扩散的时效性规律和交替规律在创新扩散的不同阶段选择适宜的推广方法。 重点： 创新的采用过程各阶段农民的心理特点，创新扩散过程的特点以及创新采用过程不同阶段推广方法的选择。 难点： 农业创新扩散曲线形成，S型曲线理论。 名家介绍： 埃弗雷特.M.罗杰斯，传播理论家，新墨西哥大学新闻与传播系教授，系主任曾任估计国际传播协会会长，著有《创新的扩散》。本书研究了扩散的要素，扩散的研究史、扩散的贡献、创新的产生，创新的决策过程以及创新的属性和采纳率、扩散网络等。80年代著有《硅谷热》 约瑟夫·阿洛伊斯·熊彼得，美籍奥地利人，当代西方著名经济学家，1939年他在其名著《资本主义、社会主义和民主主义》中，提出了著名的创新理论（innovation theory）。 { 第一节农业创新的采用 一、创新的概念和特性 1.创新的概念 熊彼得认为：所谓创新就是建立一种“新的生产函数”，生产函数即生产要素的一种组合比率P=f（a，b，c，┅n），也就是说，将一种从来没有过的生产要素和生产条件的“新组合”引入生产体系。（经济学角度） 罗杰斯认为：创新是一种被个人或其他采纳单位视为新颖的观念、时间或事物(传播学角度)。 “创新”不同于“发明”发明是新技术的发现， 创新则是将发明应用到经济活动中，为当事人带来利润。2. 创新的五种存在形式： （1）引进新产品或提供一种产品的新质量；（农作物品种引入新的地区；鲜牛奶高温灭菌耐贮藏） （2）采用新技术或新生产方法；（苹果套代技术的采用；玉米面玉米渣） （3）开辟新市场；（蔬菜当地消费出口创汇） （4）获得原材料的新来源；（南水北调） * （5）实现企业组织的新形式。（国企股份制） 总之，应用于农业推广中的创新可以是新的技术、产品或设备，也可以是新的方法或思想变化。通俗地讲，只要是有助于解决问题，与推广对象生产与生活有关的各种实用技术、知识与信息都可以理解为创新。 3. 创新的特性 技术创新扩散的理论、方法与实践 本书的特点和独到之处在于理论上的创新性和对现实经济问题研 究上的开拓性，主要体现在:第一，在学术思想方面，鉴于技术创新扩散问题涉及技术创新的产生、流通、应用等一系列相互关联 的科学技术问题、经济问题和社会问题，而这些问题只有用系统 分析方法加以研究，才能提出科学的解决办法。因此，本书综合 运用系统分析方法，坚持定性分析与定量分析相结合、宏观分析 与微观分析相结合、理论与实践相结合、规范研究与实证分析相 统一，同时注重吸收、借鉴自然科学的某些科学思想和研究分析 方法，去揭示技术创新扩散的基本经济规律。第二，在内容范围 方面，本书内容丰富、新颖，既介绍了国外技术创新扩散的研究 成果，又反映了我国技术创新扩散理论和实践研究的最新进展;既有深入系统的理论分析和模型方法研究，又有具体的有关地区、 行业和企业的实证研究和案例分析，特别是针对我国西部地区传 统产业企业采用高新技术所面临的现实问题，提出了一系列具有 创新性的见解，与国内外同类著作相比具有独到之处。 内容简介本书从经济学角度探讨了技术创新扩散的弹论、方法和实践问题，介绍了技术创新扩散研究的简史，对技术创新扩散研究的代表性理论流派及其 演变进行了系统的归纳和梳理;讨论了技术创新扩散的宏观和微观模型，对其性质、模型参数估计和应用问题进行了研究;构建了一些新的理论模型和方法，并用其分别从宏观和微观的角度对技术创新扩散机制和采用者的采用行为进行了 理论考橐和实证分析;介绍了美国、日本、英国等发达国家运用高新技术改造传统产业的模式、政策措施和经验，进一步分析了我国高新技术改造传统产业的 历史、现状、制约因素、经验教训和发展机遇，并对我国西部地区高新技术改 造传统产业问题进行了专题研究，提出了若干有价值的对策措施和政策建议。 本书可供技术创新扩散研究的理论工作者、相关专业的高校师生、政府经 济和科技部门的管理人员、政策研究人员、企业高级管理人员及从事技术创新 活动的科技人员阅读，也可作为高等院校相关专业的教学参考书。 精品文档 第5章 纯金属的凝固 1、金属结晶的必要条件：过冷度-理论结晶温度与实际结晶温度的差；结构起伏-大小不一的近程有序排列的此起彼伏；能量起伏-温度不变时原子的平均能量一定，但原子的热振动能量高低起伏的现象；成分起伏-材料内微区中因原子的热运动引起瞬时偏离熔液的平均成分，出现此起彼伏的现象。 结晶过程：形核和长大过程交替重叠在一起进行 2、过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据 T R k ?∝1可知当过冷度T ?=0时临界晶核半径R * 为无穷大，临界形 核功（2 1 T G ?∝?）也为无穷大，无法形核，所以液态金属不能结 晶。晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。 孕育期：过冷至实际结晶温度，晶核并未立即产生，结晶开始前的这段停留时间 3、均匀形核和非均匀形核 均匀形核：以液态金属本身具有的能够稳定存在的晶胚为结晶核心直接成核的过程。 非均匀形核：液态金属原子依附于固态杂质颗粒上形核的方式。 临界晶核半径：ΔG 达到最大值时的晶核半径r *=-2γ/ΔGv 物理意义： r 晶体缺陷 单晶体：是指在整个晶体内部原子都按照周期性的规则排列。 多晶体：是指在晶体内每个局部区域里原子按周期性的规则排列，但不同局部区域之间原子的排列方向并不相同，因此多晶体也可看成由许多取向不同的小单晶体（晶粒）组成 点缺陷（Point defects）：最简单的晶体缺陷，在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构的正常排列。在空间三维方向上的尺寸都很小，约为一个、几个原子间距，又称零维缺陷。包括空位vacancies、间隙原子interstitial atoms、杂质impurities、溶质原子solutes等。 线缺陷（Linear defects）：在一个方向上的缺陷扩展很大，其它两个方向上尺寸很小，也称为一维缺陷。主要为位错dislocations。 面缺陷（Planar defects）：在两个方向上的缺陷扩展很大，其它一个方向上尺寸很小，也称为二维缺陷。包括晶界grain boundaries、相界phase boundaries、孪晶界twin boundaries、堆垛层错stacking faults等。 晶体中点阵结点上的原子以其平衡位置为中心作热振动，当振动能足够大时，将克服周围原子的制约，跳离原来的位置，使得点阵中形成空结点，称为空位vacancies 肖脱基（Schottky）空位：迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置，使晶体内部留下空位。弗兰克尔（Frenkel）缺陷：挤入间隙位置，在晶体中形成数目相等的空位和间隙原子。 晶格畸变：点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶格畸变。从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降；电阻升高，密度减小等。 热平衡缺陷：由于热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的点缺陷称为热平衡缺陷（thermal equilibrium defects），这是晶体内原子的热运动的内部条件决定的。 过饱和的点缺陷：通过改变外部条件形成点缺陷，包括高温淬火、冷变形加工、高能粒子辐照等，这时的点缺陷浓度超过了平衡浓度，称为过饱和的点缺陷(supersaturated point defects) 。 位错：当晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移时，滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错 刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面的边缘就是刃型位错。 刃型位错线可以理解为已滑移区和未滑移区的分界线，它不一定是直线 螺型位错：位错附近的原子是按螺旋形排列的。螺型位错的位错线与滑移矢量平行，因此一定是直线 混合位错：一种更为普遍的位错形式，其滑移矢量既不平行也不垂直于位错线，而与位错线相交成任意角度。可看作是刃型位错和螺型位错的混合形式。 柏氏矢量b: 用于表征不同类型位错的特征的一个物理参量，是决定晶格偏离方向与大小的向量，可揭示位错的本质。 位错的滑移（守恒运动）：在外加切应力作用下，位错中心附近的原子沿柏氏矢量b方向在滑移面上不断作少量位移（小于一个原子间距）而逐步实现。 交滑移：由于螺型位错可有多个滑移面，螺型位错在原滑移面上运动受阻时，可转移到与之相交的另一个滑移面上继续滑移。如果交滑移后的位错再转回到和原滑移面平行的滑移面上继续运动，则称为双交滑移。 位错滑移的特点 1) 刃型位错滑移的切应力方向与位错线垂直，而螺型位错滑移的切应力方向与位错线平行； 2) 无论刃型位错还是螺型位错，位错的运动方向总是与位错线垂直的；（伯氏矢量方向代表 创新扩散理论研究进展与展望 惠淑敏1，张志远2 1惠淑敏(1976-11),女,昆明理工大学机电学院,硕士研究生, （650039） 2中国河西化工机械公司国营红岗机械厂, （010076） huism1129@https://www.doczj.com/doc/6f8294476.html, 摘要：本文从创新扩散要素、影响创新扩散的因素和创新扩散与其它学科融合三个 方面对国外创新扩散理论的最新研究进展进行了总结，在此基础上展望了创新扩散 理论在方法和应用两个层面的新研究领域和方向。 关键词：创新扩散，研究进展，展望 世界进入知识经济和全球化时代，国际间的竞争日趋激烈。产业核心竞争力与上个世纪相比有三个关键不同：竞争优势的来源从廉价的原材料转变为信息；企业竞争的范围从国内市场扩大到国际市场；交易成本的降低导致发展中国家的企业与发达国家的企业站在同一起跑线上竞争。传统的竞争优势,如丰富的原材料、廉价的劳动力和靠近市场，其重要性正在迅速丧失。与发达国家一样，创新以及创新扩散已经成为提升产业核心竞争力的关键。创新固然很重要，但从全社会的观点来看，扩散的意义要远大于创新本身。某种意义上，创新价值的大小取决于其扩散的广度和深度。对于中国这样的发展中国家，如何通过各种途径和措施加速创新扩散，从而推动产业的整体技术水平，提升产业竞争力，是一个十分重要的研究课题。 一、创新扩散要素 创新扩散是一种创新通过某种渠道随着时间推移在社会系统成员中传播的过程，与其它传播过程的不同之处在于传播的对象对于采用创新的个人或单位而言具有新奇性和不确定性(Rogers, 1995)。Rogers指出，一个创新扩散过程具有四个基本要素,分别是创新、传播渠道、时间和社会系统。创新可以是新观念、新实践或新物品，这种“新”并不要求创新在客观上有多大的新奇性和创造性，重要的是采用这项创新的个人或单位感觉到具有新特性。创新特征对扩散速度和扩散模式有很大影响，社会系统成员感受到的创新特征决定了采用比率。这些创新特征是：相对优势、协调性、复杂性、可试用性和可观察性。相对优势是创新与被替代的东西相比好的程度。并不要求客观上有很大的优势，重要的是个体感受到创新具有优势。协调性是感知到的创新与现有价值观、过去经历和潜在采用者的需要保持一致的程度。复杂性是感受到的创新易于理解和使用的程度。可试用性指的是在一定范围内创新可以试用的程度。可观察性是创新结果能够被他人观察到的程度。一项创新，如果潜在采用者认为其相对优势大、协调性好、可试用性强、采用结果好观察和较低的复杂性，那么该创新比较容易被采用。 创新扩散的传播渠道基本上分为两种：大众媒体和人际关系网络。大多数个体评估创新 - 1 - 大众传播理论课堂作业 题目：传播效果研究之“创新扩散理论” 创新扩散理论 创新扩散理论，又译成创新传播理论、创新散布理论、革新传播理论等，是由美国学者埃弗雷特? 罗杰斯（E.M.Rogers）于20世纪60年代提出的一个关于通过劝服人们接受新观念、新事物、新产品的理论。1962年，罗杰斯和休梅克通过深入调查农村中的新事物（新品种、新农药、新机械）的采用和普及过程，出版了《创新的扩散》一书。该书对大众传播和人际传播的作用进行了比较，对“两级传播”理论做出了重要的补充，重点研究了社会进程中创新成果是怎样为人知晓以及如何在社会系统中得以推广的。 内容提纲： ◆创新扩散理论的提出背景 ◆创新扩散理论的集大成者 ◆理论的局限性和修正 ◆当下的研究方向和研究方法 一．创新扩散理论的提出背景 1.起源——社会的快速发展使得创新扩散的问题引起人们注重 自20世纪开始，创新的浪潮席卷全球，新观念、新工艺、新装置及大量外来的文化不断涌现，或从其他地方借鉴而来。 工业革命期间，创新的速度加快了，并且运输工具和传播手段也有了长足的进步，19世纪30年代的便士报、40年代的电报、70年代的电话、20世纪初期的广播和电影，是原来口头传播流动的信息变成了通过各种媒介传播的信息洪流。信息、新产品、观念、技术开始相当快的速度到达使用者。 问题的提出：人们开始关注一个有趣的现象： 为什么一些新事物、新思想能得到承认并广泛采用，而另一些则被人忽视？ 2.发展 ——早起阐释者：法国社会学家加比尔·塔尔德和佩姆伯顿 两种路径： 一是，心理学角度，塔尔德提出的“模仿法则”，他在1890年提出“为什么同时出现的100个不同的新事物中——其中有单词、天马行空的思想和生产方法等——只有10个会广为流行，而90个则会被人们忘记？” 塔尔德集中研究人们的心理过程，在这一过程中，个人知晓、权衡，然后走出决定，接受还是抛弃某个文化特质。他认为，人类通过一系列的“暗示”过程，将“事物”的特性与人类“欲求”联系起来，这一决策过程存在某种“模仿法则”。他没有看到创新的采用和公众通过大众传播了解某一创新之间所存在的联系。 二是，社会学家佩姆伯顿，没有像塔尔德那样将对新的文化特质的接受用模仿之列的心理规律来表述，而是提出创新被采用的基础是人们之间以某种形式的“文化互动”表现出来的偶然现象。他的研究符合当时人们的主要观察发现，即在生物学、经济学的模式表述生物增长，人口增长，经济发展速度的现象，这些S形曲线某种社会文化现象的采用模式之间是否存在相似性？哪种S形曲线能最好地描述这种规律？佩姆伯顿经研究，发现了某种特殊的采用曲线——正态积累曲线，说明存在着某种普遍的规律。 他坚持认为，在任何给定时间内，采用的速度“是由这一事实决定的，即一段时间内，某个特质被人们接受的过程之所以呈现上述分布形式，是因为这一过程中的文化互动正好符合实验所证明的正态分布的条件。”即他们存在偶然性，是随机事件。但是仍没有弄明白，为什么当发明或某些文化上的创新在社会中传播是，单个人是如何接受它的，即还没有弄明白，创新是如何引起人们注意的，他们又是如何决定时候接受它的。为什么有些创新得到了广泛的传播，其他的则被大多数人忽视。 3.转折点 扩散习题 1. 说明下列概念的物理意义： （1）扩散通量；（2）扩散系数；（3）稳态扩散和非稳态扩散；（4）克根达耳效应；（5）互扩散系数；（6）间隙式扩散；（7）空位机制；（8）扩散激活能；（9）扩散驱动力；（10）反应扩散；（11）热力学因子。 2. 如图所示，在Ni 和Ta 中间插入一个0.05cm 厚的MgO 层作为扩散屏障以阻止Ni 和Ta 两种金属之间的相互作用。在1400 ℃时，Ni 原子能穿过MgO 层扩散到Ta 中。计算：①每秒钟通过MgO 层的Ni 原子数；②Ni 原子层减少一微米厚度所需的时间是多少？已知Ni 原子在MgO 中的扩散系数是9×10－12cm 2/s ，且1400℃时Ni 原子的晶格常数为 3.6×10－ 8cm 。 被MgO 层隔离开的Ni 和Ta 扩散偶 解： 在Ni 和MgO 界面上Ni 的浓度为： 32238MgO /Ni cm atoms 1057.8cm)106.3(cell unit atoms Ni 4?=?=-C 在Ta 和MgO 界面上Ni 的浓度应为0，所以浓度梯度为： cm cm atoms 1071.105.01057.80324 22??-=?-=??x C Ni 通过MgO 的扩散通量为： )1071.1)(109(2412?-?=??-=-x C D J s cm atoms Ni 1054.1213??= 因此，每秒钟透过界面的Ni 原子总数为： s /atoms Ni 1016.6221054.11313?=??? 在一秒钟之内，从Ni/MgO 界面扩散出去的Ni 原子的体积为： s cm 1072.0cm /atoms Ni 1057.8s /atoms Ni 1016.63 932213－＝??? 则Ni 层每秒钟减少的厚度为： s /cm 108.1cm 4s /cm 1072.010239－－＝?? 由此可得，Ni 层减少一微米所需的时间为： h 154s 000556s /cm 108.1cm 10104＝，＝－－? 3.设碳原子在铁中的八面体间隙三维空间中跃迁。 (1)试证明碳原子在在γ铁中扩散系数12 2FCC a D C Γ=，其中a 为点阵常数，Γ为间隙原子的跳动频率。 (2)跃迁的步长为2.53×10－10m 。γ铁在925℃渗碳4h ，碳原子跃迁频率为Γ＝1.7×109/s ，求 碳原子总迁移路程S 和碳原子总迁移的均方根位移2n R 。 4. 对含碳0.1％的碳钢工件在900℃进行渗碳处理。表面保持1.2％C 的渗碳气氛。要求距工 件表面0.2 cm 处含碳0.45％，已知碳在奥氏体中扩散系数?? ? ??-=RT D 900,32exp 23.0。计算： (1) 渗碳时间； (2) 如果要求距工件表面0.3 cm 处含碳0.45％，渗碳时间延长多少倍。 (3) 如果渗碳温度为800℃，示意画出工件相分布与碳浓度分布。 第十章答案 10-1 名词解释：烧结烧结温度泰曼温度液相烧结固相烧结初次再结晶晶粒长大二次再结晶 （1）烧结：粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理，目的在于通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。 （2）烧结温度：坯体在高温作用下，发生一系列物理化学反应，最后显气孔率接近于零，达到致密程度最大值时，工艺上称此种状态为"烧结" ，达到烧结时相应的温度，称为"烧结温度"。 （3）泰曼温度：固体晶格开始明显流动的温度，一般在固体熔点（绝对温度）的2/3 处的温度。在煅烧时，固体 粒子在塔曼温度之前主要是离子或分子沿晶体表面迁移，在晶格内部空间扩散（容积扩散）和再结晶。而在塔曼温度以上，主要为烧结，结晶黏结长大。 （4）液相烧结：烧结温度高于被烧结体中熔点低的组分从而有液相出现的烧结。 （5）固相烧结：在固态状态下进行的烧结。 （6）初次再结晶：初次再结晶是在已发生塑性变形的基质中出现新生的无应变晶粒的成核和长大过程。 （7）晶粒长大：是指多晶体材料在高温保温过程中系统平均晶粒尺寸逐步上升的现象. （8）二次再结晶：再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。 10-2 烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移，各适用于何种烧结机理? 解：推动力有：（1）粉状物料的表面能与多晶烧结体的晶界能的差值，烧结推动力与相变和化学反应的能量相比很小，因而不能自发进行，必须加热!! （2）颗粒堆积后，有很多细小气孔弯曲表面由于表面张力而产生压力差，（3）表面能与颗粒之间形成的毛细管力。 传质方式：（1）扩散（表面扩散、界面扩散、体积扩散）；（2）蒸发与凝聚；（3）溶解与沉淀；（4）黏滞流动和塑性流动等，一般烧结过程中各不同阶段有不同的传质机理，即烧结过程中往往有几种传质机理在起作用。 10-3 下列过程中，哪一个能使烧结体强度增大，而不产生坯体宏观上的收缩?试说明理由。（1）蒸发－冷凝；（2）体积扩散；（3）粘性流动；（4）晶界扩散；（5）表面扩散；（6）溶解－沉淀 解：蒸发-凝聚机理（凝聚速率=颈部体积增加）烧结时颈部扩大，气孔形状改变，但双球之间中心距不变，因此坯体不发生收缩，密度不变。 10-4 什么是烧结过程？烧结过程分为哪三个阶段？各有何特点？ 解：烧结过程：粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理，目的在于通过颗粒间的粘结结合以提高其强度。烧结过程大致可以分为三个界线不十分明显的阶段。 （1）液相流动与颗粒重排阶段：温度升高，出现足够量液相，固相颗粒在DP作用下重新排列，颗粒堆积更紧密；（2）固相溶解与再析出：接触点处高的局部应力?塑性变形和蠕变?颗粒进一步重排； （3）固相的的烧结：小颗粒接触点处被溶解较大颗粒或自由表面沉积晶粒长大形状变化不断重排而致密化。 10-5 烧结的模型有哪几种？各适用于哪些典型传质过程？解：粉体压块：蒸发－凝聚 双球模型：有液相参与的粘性蠕变扩散 Kingery和LSW溶解-沉淀 创新扩散理论 1962年，美国新墨西哥大学埃弗雷特?罗杰斯(Everett M. Rogers)教授研究了多个有关创新扩散的案例，出版了《创新扩散》(Diffusion of Innovations)一书(第一版)，他考察了创新扩散的进程和各种影响因素，总结出创新事物在一个社会系统中扩散的基本规律，提出了著名的创新扩散S-曲线理论。 创新的扩散，总是一开始比较慢，然后当采用者达到一定数量(即“临界数量”)后，扩散过程突然加快(即起飞阶段take-off)，这个过程一直延续，直到系统中有可能采纳创新的人大部分都已采纳创新，到达饱和点，扩散速度又逐渐放慢，采纳创新者的数量随时间而呈现出S形的变化轨迹。罗杰斯把创新的采用者分为革新者、早期采纳者、早期追随者、晚期追随者和滞后者等几个发展阶段。 创新事物具有5个基本特征:相对优越性、兼容性、复杂性、可实验性、可观察性。 创新推广过程包括5个阶段:获知、说服、决策、实施、确认。 罗杰斯指出，创新事物在一个社会系统中要能继续扩散下去，首先必须有一定数量的人采纳这种创新物。通常，这个数量是人口的10%-20%。创新扩散比例一旦达到临界数量，扩散过程就起飞，进入快速扩散阶段。饱和点(saturated point)的概念是指创新在社会系统中一般不总能100%扩散。事实上，很多创新在社会系统中最终只能扩散到某个百分比。当系统中的创新采纳者再也没有增加时，系统中的创新采纳者数量(绝对数量表示)或创新采纳者比例(相对数量表示)，就是该创新扩散的饱和点。 罗杰斯认为，创新扩散总是借助一定的社会网络进行的，在创新向社会推广和扩散的过程中，信息技术能够有效地提供相关的知识和信息，但在说服人们接受和 创新扩散 名目 [隐藏] 什么是创新扩散模型? 创新扩散模型是对创新采纳的各类人群进行研究归类的一种模型，它的理论指导思想是在创新面前，部分人会比另一部分人思想更开放，更情愿采纳创新。那个模型也被称之为，创新扩散理论（Diffusion of In novations Theory），或多步创新流淌理论（Multi-Step Flow Theory）创新采纳曲线（Innovation Adoption Curve）。 而一项创新应具备相对的便利性、兼容性、复杂性、可靠性和可感知性五个要素。另一美国学者罗杰?菲德勒则认为创新还应当包括“熟悉”这一要素。 罗杰斯把创新的采纳者分为革新者、早期采纳者、早期追随者、晚期追随者和落后者。 创新扩散包括五个时期：了解时期、爱好时期、评估时期、试验时期和采纳时期。 了解时期：接触新技术新事物，但知之甚少。 爱好时期：发生爱好，并寻求更多的信息。 评估时期：联系自身需求，考虑是否采纳。 试验时期：观看是否适合自己的情形。 采纳时期：决定在大范畴内实施。 创新扩散被定义为以一定的方式随时刻在社会系统的各种成员间进行传播的过程。如此，扩散过程就由创新、传播渠道、时刻和社会系统四个要素组成。由此可见，传播渠道成为其中一个重要的环节。 如下图所示 罗杰斯指出，创新事物在一个社会系统中要能连续扩散下去，第一必须有一定数量的人采纳这种创新物。通常，那个数量是人口的10％-2 0%。创新扩散比例一旦达到临界数量，扩散过程就起飞，进入快速扩散时期。饱和点（saturated point）的概念是指创新在社会系统中一样不总能10 0％扩散。事实上，专门多创新在社会系统中最终只能扩散到某个百分比。当系统中的创新采纳者再也没有增加时，系统中的创新采纳者数量（绝对数量表示）或创新采纳者比例（相对数量表示），确实是该创新扩散的饱和点。 罗杰斯认为，创新扩散总是借助一定的社会网络进行的，在创新向社会推广和扩散的过程中，信息技术能够有效地提供有关的知识和信息，但在讲服人们同意和使用创新方面，人际交流则显得更为直截了当、有效。 因此，创新推广的最佳途径是将信息技术和人际传播结合起来加以应用。 创新扩散理论是多级传播模式在创新领域的具体运用。这一理论讲明，在创新向社会推广和扩散的过程中，大众传播能够有效地提供有关的知识和信息，而在讲服人们同意和使用创新方面，人际传播则显得更为直截了当、有效。因此，罗杰斯认为，推广创新的最佳途径是“双管齐下“将大众传播和人际传播结合起来加以应用。这一观点已得到大部分人的认可。” Rogers创新采纳曲线创新扩散研究的五个焦点 1. 对创新成果采纳与否有重要阻碍的创新活动自身的特点。 2. 人们在考虑一个新主意、一件新产品或一项新项目时所采取的决策过程。 3. 采纳创新人群的一些个人特点。 4. 个人或社会采纳创新的后果和阻碍。以及， 5. 采纳创新过程中的沟通渠道。 创新采纳曲线类不 第四章--扩散 1．在恒定源条件下820℃时，钢经1小时的渗碳，可得到一定厚度的表面渗碳层，若在同样条件下．要得到两倍厚度的渗碳层需要几个小时? 2．在不稳定扩散条件下800℃时，在钢中渗碳100分钟可得到合适厚度的渗碳层，若在1000℃时要得到同样厚度的渗碳层，需要多少时间（D0=2.4×10-12m2／sec：D1000℃=3×10-11m2／sec）? 4．在制造硅半导体器体中，常使硼扩散到硅单品中，若在1600K温度下．保持硼在硅单品表面的浓度恒定(恒定源半无限扩散)，要求距表面10-3cm深度处硼的浓度是表面浓度的一半，问需要多长时间（已 知D1600℃=8×10-12cm2/sec；当 5.0 2 = Dt x erfc 时， 5.0 2 ≈ Dt x ）？ 5．Zn2+在ZnS中扩散时，563℃时的扩散系数为3×10-14cm2/sec;450℃时的扩散系数为1.0×10-14cm2/sec，求： 1）扩散的活化能和D0； 2）750℃时的扩散系数。 6．实验册的不同温度下碳在钛中的扩散系数分别为2×10-9cm2/s(736℃)、5×10-9cm2/s(782℃)、1.3×10-8cm2/s(838℃)。 a)请判断该实验结果是否符合 ) exp( 0RT G D D ? - = ， b)请计算扩散活化能（J/mol℃），并求出在500℃时的扩散系数。7．在某种材料中，某种粒子的晶界扩散系数与体积扩散系数分别为Dgb=2.00×10-10exp（-19100/T）和Dv=1.00×10-4exp(-38200/T)，是 求晶界扩散系数和温度扩散系数分别在什么温度范围内占优势？ 8. 能否说扩散定律实际上只要一个，而不是两个？ 9. 要想在800℃下使通过α－Fe 箔的氢气通气量为2×10-8mol/(m 2·s),铁箔两侧氢浓度分别为3×10-6mol/m 3和8×10-8 mol/m 3，若D=2.2×10-6m 2/s,试确定： （1） 所需浓度梯度； （2） 所需铁箔厚度。 10. 在硅晶体表明沉积一层硼膜，再在1200℃下保温使硼向硅晶体中扩散，已知其浓度分布曲线为 )4ex p(2),(2 Dt x DT M t x c -=π 若M=5×1010mol/m 2,D=4×10-9m 2/s;求距表明8μm 处硼浓度达到 1.7×1010 mol/m 3所需要的时间。 11. 若将钢在870℃下渗碳，欲获得与927℃下渗碳10h 相同的渗层厚度需多少时间（忽略927℃和870℃下碳的溶解度差异）？若两个温度下都渗10h ，渗层厚度相差多少？ 12. Cu －Al 组成的互扩散偶发生扩散时，标志面会向哪个方向移动？创新扩散理论
创新扩散案例
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