大学本科必修课：《薄膜晶体管原理及应用》第5讲
非晶硅材料物理
任课教师：董承远
上海交通大学电子工程系
2015‐3‐30
Solids
(cont) Solids (cont.)
Structure Crystal
Crystal (cont.)
Structure(cont)
Structure(cont) Crystal (cont.)
Imperfections in Crystals p y
Impurities in Crystals
Crystal
Bonding
Energy Band in Single Crystal
Energy Band in Single Crystal (cont.)
Influence of Defect on EB
Influence of Doping on EB
p g
Definition of Amorphous State
Properties of Amorphous State p p
of Amorphous State Instability
Description of Amorphous Structure
p Localization in Amorphous State
初二物理熔化和凝固练习题 1．自然界中，物质的存在状态有三种即________、________、________．随着________变化，物质就会在三种状态之间变化． 2．物质从________态变成________态的过程叫熔化，从________态变成________态的过程叫凝固． 3．固体分________和________两类．、________、________、都是晶体． 4．晶体熔化时的温度叫________，同一种物质的凝固点和它的________相同．非晶体没有________和________． 5．晶体熔化时吸热，温度________，凝固时________热，温度________．非晶体熔化时吸热，温度________，凝固时________热，温度________． 6．晶体熔化的条件是达到________ ，继续________ ． 7．冰的熔点是_____℃，水的凝固点是________℃．所以冰水混合物的温度一定是________℃． 8．晶体物质在熔点温度时的状态，可能是________态，也可能是________态，也可能是________． 9.寒冷的冬天，洗涤沾满油污的盘子，用温度较高的热水洗涤效果好．这是由于水温超过了油污的，而使油污的缘故． 10.一副热学对联，上联是“杯中冰水，水结冰冰温未变”；下联是“盘内水冰，冰化水水温不升”．对联中包含的物理变化是和，反映一个共性是．它还说明了冰是一种（填“晶体”或“非晶体）。 12.夏天喝饮料加些冰块,是利用冰_________时_________而使饮料温度降低，北方冬天天气寒冷，人们为了不让菜窖里的菜冻坏，常常在菜窖里放几桶水，这是利用水（填物态变化名称）时会热．而使菜窖里的气温不致太低． 11.如图所示是某物质熔化时其温度随时间变化的图象，根据该图象你能获得哪些有价值的信息，请写出两条： 信息一：． 信息二：．（多选）13．如图所示是甲、乙、丙三种固体的熔化图像,由图像可以判断( ) A．甲、丙是晶体，乙是非晶体B．乙是晶体，甲、丙是非晶体 C．乙是非晶体，甲的熔点比丙高D．乙是非晶体，甲的熔点比丙低 14．用铜块烧铸铜像的过程中，发生的物态变化是() A．一个凝固过程B．一个熔化过程 C．先熔化后凝固D先凝固后熔化 （多选）15.萘的熔点是80.5℃,则当萘的温度处于80.5℃时，它（） A.一定在熔化着 B.可能在凝固着 C.吸热就熔化 D.放热就凝固 16.下列说法中不正确的是( ) A．夏天吃冰棒感到凉快是因为冰熔化吸热的缘故 B．铸造车间里，铁水烧铸成机器底座是凝固现象 C．夏天卖海货的人，在泡膜箱子内放上冰，目的是为了让水结冰 D．“下雪不冷化雪冷”表明雪熔化时需要吸收大量的热量 17.根据下表中所列出的几种物质的熔点，以下判断错误的是( ) 物质名称固态水银钨铜铝锡固态酒精固态氢 熔点／℃-39 3410 1080 660 232 -117 -259 A．在-265℃时，氢是固态B．可用铝锅炼铜 C．-50℃的地区要使用酒精温度计D．选钨丝做灯丝 18.把盛有碎冰块的大试管插入烧杯里的碎冰块中，如图所示．用酒精灯对烧杯底部 慢慢加热，当烧杯中的冰块有大半熔化时，试管中的冰（） A、熔化一部分 B、全部熔化 C、一点也不熔化 D、无法判断
物质的物理属性 一、选择题 1．烧杯中盛有500g冰，加热后全部熔解成水，体积明显减小这说明冰熔解成水后的质量A．减小B．增大C．不变D．无法确定 2．在地球上用弹簧秤某物体的读数为98N，若在月球上用天平称量该物体时，其数据应为A．98kg B．10kg C．10N D．98N 3．四个一样大小等质量的空心小球，它们分别是铝、铜、铁和铅做成的，其空心部分的体积是（） A．铝的最小B．铜的最小C．铁的最小D．铅的最小 4．某支蜡烛点燃一段时间后，还剩下半支，则下列正确的是（） A．其质量减半，但密度未改变B．其密度减半，因为质量减半 C．质量和密度均减半了D．密度改变了，因为质量和体积都改变了 5．三个相同的杯子，分别装有100g的盐水、酒精和水，比较它们的液面，液面最高的是A．盐水B．酒精C．水D．无法判断 6．一间普通教室内空气的质量大约是（空气密度约为1.29kg/cm3）（） A．3.0kg B．30kg C．300kg D．3000kg 7．三个完全相同的杯子里面装有水，把质量相同的实心铜块、铁块、铝块依次放在甲、乙、丙三个杯子中，水面恰好相平，原来装水最多的杯子是（） A．甲杯B．乙杯C．丙杯D．原来装水一样多 8．在调好的托盘天平的左右两个托盘中，分别放两个体积相同的实心物体M和N，天平失去了平衡，指针向左偏，比较M与N的密度（） A．ρM>ρN B．ρM=ρN C．ρM<ρN D．无法判断 9．甲、乙两个物体的密度之比是3:4，体积之比是4:5，则甲乙物体的质量之比是A．3:5 B．3:4 C．5:3 D．4:3 10．最多能装下1千克水的瓶子，也能装1千克的（）（ρ水<ρ硫酸，ρ水>ρ酒精，ρ水>ρ汽 油） A．酒精B．汽油C．硫酸D．都可以装进去 11．人体的密度约等于水的密度，则一名中学生的体积最接近下列数值中的（） A．0.005m3B．0.05m3C．0.5m3D．5m3 12．有甲、乙、丙三个铝球，其体积之比是1：2：3，下面说法正确的（） A．它们的密度之比为1：2：3，质量之比是1：2：3 B．它们的密度之比为3：2：1，质量之比是3：2：1
非晶硅太阳能电池 赵准 （吉首大学物理与机电工程学院，湖南吉首 416000） 摘要：随着煤炭、石油等现有能源的频频告急和生态环境的恶化．使得人类不得不尽快寻找新的清洁能源和可再生资源。其中包括水能、风能和太阳能，而太阳能以其储量巨大、安全、清洁等优势使其必将成为21世纪的最主要能源之一。太阳是一个巨大的能源，其辐射出来的功率约为其中有被地球截取，这部分能量约有的能量闯过大气层到达地面，在正对太阳的每一平方米地球表面上能接受到1kw左右的能量。 目前分为光热发电和光伏发电两种形式。太阳能热发电是利用聚光集热器把太阳能聚集起来，将一定的工质加热到较高的温度（通常为几百摄氏度到上千摄氏度），然后通过常规的热机动发电机发电或通过其他发电技术将其转换成电能。光伏发电是利用界面的而将光能直接转变为电能的一种技术。目前光—电转换器有两种：一种是光—伽伐尼电池，另一种是光伏效应。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件，将光伏组件串联起来再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。因为光伏发电规模大小随意、能独立发电、建设时间短、维护起来也简单．所以从70年代开始光伏发电技术得到迅速发展，日本、德国、美国都大力发展光伏产业，他们走在了世界的前列，我国在光伏研究和产业方面也奋起直追，现在以每年20％的速度迅速发展。 关键词：光伏发电；太阳能电池；硅基太阳能电池；非晶硅太阳能电池
1.引言 1976年卡尔松和路昂斯基报告了无定形硅（简称a一Si）薄膜太阳电他的诞生。当时、面积样品的光电转换效率为2．4％。时隔20多年，a一Si太阳电池现在已发展成为最实用廉价的太阳电池品种之一。非晶硅科技已转化为一个大规模的产业，世界上总组件生产能力每年在50MW以上，组件及相关产品销售额在10亿美元以上。应用范围小到手表、计算器电源大到10Mw级的独立电站。涉及诸多品种的电子消费品、照明和家用电源、农牧业抽水、广播通讯台站电源及中小型联网电站等。a一Si太阳电池成了光伏能源中的一支生力军，对整个洁净可再生能源发展起了巨大的推动作用。非晶硅太阳电他的诞生、发展过程是生动、复杂和曲折的，全面总结其中的经验教训对于进一步推动薄膜非晶硅太阳电池领域的科技进步和相关高新技术产业的发展有着重要意义。况且，由于从非晶硅材料及其太阳电池研究到有关新兴产业的发展是科学技术转化为生产力的典型事例，其中的规律性对其它新兴科技领域和相关产业的发展也会有有益的启示。本文将追述非晶硅太阳电他的诞生、发展过程，简要评述其中的关键之点，指出进一步发展的方向。 2.太阳能电池概述 .太阳能电池原理 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应把光能转化成电能的装置。太阳能电池以光电效应工作的结晶体太阳能电池和薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。 为了理解太阳能电池的运做，我们需要考虑材料的属性并且同时考虑太阳光的属性。太阳能电池包括两种类型材料，通常意义上的P型硅和N型硅。在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体掺杂了能俘获电子的硼、铝、镓、铟等杂质元素，那么就构成P型半导体。如果在硅晶体面中掺入能够释放电子的磷、砷、锑等杂质元素，那么就构成了N型半导体。若把这两种半导体结合在一起，由于电子和空穴的扩散，在交接面处便会形成PN结，并在结的两边形成内建电场。太阳光照在半导体 p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n 区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应，也是太阳能电池的工作原理。 太阳能电池种类 太阳能电池的种类有很多，按材料来分，有硅基太阳能电池（单晶，多晶，非晶），化合物半导体太阳能电池（砷化镓（GaAs），磷化铟（InP），碲化镉（CdTe）, 铜铟镓硒（CIGS）），有机聚合物太阳能电池(酞青，聚乙炔)，染料敏化太阳能电池，纳米晶太阳能电池；按结构来分，有体结晶型太阳能电池和薄膜太阳能电池。
第二节熔化和凝固 ?教学目标 一、知识与能力 1. 理解气态、液态和固态是物质存在的三种形态. 2?了解物质的固态和液态之间是可以转化的. 3. 了解熔化、凝固的含义，了解晶体和非晶体的区别. 4. 了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义. 二、过程与方法 1. 通过观察晶体与非晶体的熔化、凝固过程培养观察能力. 2. 通过探究固体熔化时温度变化的规律，感知发生状态变化的条件.培养学生的实验能力和分析概括能力. 3. J. 三、情感态度与价值观 1. 通过教学活动，激发学生对自然现象的关心，产生乐于探索自然现象的情感. 2. 通过实验培养学生善于实践和勇于克服困难的良好意志和品质. ?教学重点 通过观察晶体与非晶体的熔化、凝固过程培养观察能力，实验能力和分析概括能力. ?教学难点 指导学生通过对实验的观察，分析概括，总结出固体熔化时温度变化的规律，并用图象表示出来. ?教学方法 观察法、实验法、分析法、讨论法 ?教学用具 酒精灯、铁架台、石棉网、温度计二支、海波、石蜡、水、火柴、坐标纸、投影仪 ?课时安排 1课时 ?教学过程 一、创设情境，提出问题，导入新课 ［师］春天来了，河面上的冰开始熔化成水.炎炎的夏天，洒在地上的水干了，变成看不见的水蒸气，跑得无影无踪.想了解这是为什么吗？我们从这节课开始学习.在你们小学《自然常识》中学过自然界的物质，还记得吗？ ［生甲］自然界的物质常以固态、液态和气态三种形态存在着. 「牛-乙］冰是固体，水雄液体，水蒸气是气体 ［生丙］物质的状态不是一成不变的.当物体温度发生变化时，物质的状态也往往发生改变. ［师］大家回答地很好.确实是随着温度的变化，物质会在固、液、气三种状态之间变化.通常是固态的铝、铜、铁等金属，在很高的温度时也会变成液态、气态；通常是气态的氧气、氮气、氢气等，在温度很低时也会变成液态、固态那么，水结成冰和冰熔化成水属于什么过程？ ［生甲］物质从固态变成液态的过程叫做熔化（melting）.
初中物理教科版八年级上册第五章2熔化和凝固练习题 一、单选题 1.北国的冬天，真的很美。一代伟人毛泽东曾有诗词“北国风光，千里冰封，万里雪 飘，望长城内外，惟余莽莽……”的描述，其中冰的形成属于物态变化中的： A. 熔化 B. 凝固 C. 液化 D. 凝华 2.晶体达到熔点时() A. 必须继续吸热才能熔化 B. 只要保持熔点不变，就会一直熔化 C. 继续吸热可以使温度升高，熔化加快 D. 不一定继续吸热也可有少量熔化 3.在冷却食物时用0℃的冰比用0℃的水好，这是因为() A. 冰比水的温度低，因为冰是冷的 B. 同样多的水和冰冷却物体时，吸收一样多的热，所以效果相同 C. 冰有熔化成水的过程，在这一过程中要吸收大量的热 D. 水结成冰时要吸收大量的热 4.下列现象中，由熔化形成的是() A. 初春，冰雪消融汇成溪流 B. 盛夏，烈日炎炎土地干涸 C. 深秋，清晨草地出现白霜 D. 严冬，寒风凛冽湖水结冰 5.海波在其熔点48℃时，所处的状态是() A. 固态 B. 液态 C. 固液共存态 D. 以上三种情况都有可能 6.科技推动社会发展，科研人员发明一种新型材料，它在200℃时开始熔化，当温度 升到300℃时还没有熔化完，图中能反映这种材料凝固特点的图象是() A. B. C. D. 7.我国北方冬天，河流会结上厚厚的一层冰，冰的温度有时低达?40℃.假如在?40℃ 的冰下有流动的河水，如果气压为一个标准大气压，那么水与冰交界处的温度是()．
A. 4℃ B. 0℃ C. ?40℃ D. 略高于?40℃ 8.下面的物质中，属于晶体的一组是 A. 蜡、沥青、铁 B. 食盐、玻璃、沥青 C. 海波、铝、冰 D. 松香、塑料、蜡 9.下列各组固体中具有确定熔点的一组是() A. 蜡玻璃沥青 B. 蜡铝玻璃 C. 冰铁铝 D. 冰铁沥青 10.科技推动社会发展，科研人员发明一种新型材料，它在200℃时开始熔化，当温度 升到300℃时还没有熔化完，图中能反映这种材料凝固特点的图象是() A. B. C. D. 二、多选题 11.如图所示是”探究某物质熔化和凝固规律“的实验图象，下列说法不正确的是() A. 在t时=5min时，该物质处于固液共存状态 B. 在BC段，该物质不吸热 C. 该物质凝固过程持续了5min D. 该物质的凝固点是40℃ 12.小明在探究“冰的熔化规律”时，得到以下数据，从提供的信息中，得出以下几个 结论，其中正确的是：() 时间/min01234567891011 温度/℃?4?3?2000012345
第二章物态变化 苏州市相城区黄桥中学杨雪枫 第三节熔化和凝固 教学设计： 熔化和凝固现象在生活中常见，但熔化过程和凝固过程的规律，学生并不了解，所以本节采用实验来进行探究。在实验现象和测量记录的基础上分析研究，得出结论。这就要求在教学过程中，需要引导学生积极思考，大胆假设，做好试验，并学会用图像法研究物理量变化。在掌握知识的基础上，对有关现象作出解释，达到做中学、学以致用的目的。 教学目标要求： 1. 认知目标 ⑴了解固体和液体是可以相互转化的，了解熔化、凝固的含义； ⑵了解晶体的熔点和凝固点； ⑶了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义，理解晶体的熔点和凝固点； ⑷理解晶体熔化吸热、凝固放热。 2. 技能目标 ⑴通过熔化实验，培养学生观察实验的能力； ⑵通过两个实验数据、图像比较分析，培养学生分析和归纳总结的能力； ⑶能利用熔化吸热、凝固放热等知识解释简单现象，培养理论联系实际的能力。 3. 情感目标 ⑴通过本节学习，使学生感知事物在一定条件下可以相互转化； ⑵通过探究活动激发学生的学习兴趣，培养学生实事求是的科学态度。 教学重点、难点 1. 教学重点及施教策略 重点：对熔化过程中现象观察及结果分析 施教策略：让学生亲自做实验，获取感性知识；利用图像法可较为直观地分析得出熔化的特点。 2. 教学难点及突破方法 难点：冰和松香的熔化实验 克服方法：加强实验指导——在实验中观察要细致认真，即要注意杯中的冰及松香状态的变化，又要注意发生这些变化时温度计示数的变化。同时要注意几点：尽可能用纯净的碎冰；温度计玻璃泡要插入碎冰中间偏下位置，不要碰到杯底和杯壁；酒精灯火焰不能太大，应缓缓加热；最好能及时搅拌，使冰受热均匀；有条件应取0℃以下的冰。 教学方法： 讨论式学生探究式合作与交流 教学主要手段： 1. 运用多媒体课件，演示具体图像； 2. 运用学生实践活动，使学生在实验中学会观察及对数据的处理方法，在活动中培养学生的能力和学习兴趣。 教学用具准备： 蜡烛多媒体电脑铁架台石棉网酒精灯烧杯易拉罐温度计松香碎冰块
6.5 物质的物理属性 教学目标： A.知道各种物质的硬度不同，要学会操作比较硬度的方法； A.了解物质一些物理属性，尝试将这些属性与日常生活中物质的用途联系起来； B.能从生活和社会应用的角度，对物质进行分类； B.了解物质的属性对科技进步的影响； B.学习比较的研究方法和分类研究的思想方法。 重点难点： 了解物质的各种属性，并且知道不同物质的物理属性各不相同。比较物质的硬度。 教学器材： 演示实验：（1）铁钉与石蜡（2）飞镖与飞镖盘（3）铜块与铝块（4）水与酒精（5）酒精与玻璃 学生实验：（1）泡沫板与铅笔。 （2）玻璃板、钢锯条、塑料尺、粉笔、铁钉、铜钥匙、铅笔心。 （3）①玻璃板、塑料板、木板；②电池（电池组）、导线（3根）、灯泡（附灯座）、铜条、铁条、木条；③烧杯、热水、金属勺、塑料勺；④弹簧、橡皮筋、橡皮泥；⑤磁体、铁钉、铜块、铝块。 教学过程： 一、前提测评 1．物质的物理属性包括等。 2．将金属勺子和塑料勺子的一端插入热水中，两手分别捏住另一端，哪一只手感到 热就表明这把勺子的好。 3．铝镁合金是新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列 性质与这些用途无关的是( ) A.不易生锈 B.导电性好 C.密度小 D.强度高 4．对于铁钉、玻璃、铅笔芯、水银、橡胶棒和陶瓷片这些物品，小华将它们分成如 ） A 二、以学定教 （一）导入课题： 提出问题：你能区别下列物质吗？ 并出示：（1）铜块与铝块（2）水与酒精（3）酒精与玻璃学生讨论回答后，老师总结：密度、状态、颜色、气味都是每种物质所特有的，是物质的物理属性，了解这些属性，对于生产、生活及认识世界都有重要的意义。（板书：五、物质的物理属性） （二）新授： 过渡问题：除密度、状态、颜色、气味外，物质还有哪些物理属性呢？ 1、演示活动： （1）墙上挂飞镖盘，请一位同学用飞镖射中飞镖盘，看到飞镖头部进入盘中。
初二物理熔化和凝固教案 初二物理熔化和凝固教案设计： 教学准备 教学目标 知识与技能 1.理解气态、液态和固态是物质存在的三种状态;了解物质的固态和液态之间是可以转化的; 2.了解熔化、凝固的含义;了解晶体和非晶体的区别;了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义。 过程与方法 1.通过探究固体熔化时温度变化的规律，感知发生状态、变化的条件;了解有没有固定的熔化 2.温度是区别晶体和非晶体的一种方法;通过探究活动，使学生了解图像是一种比较直观的表示物理量变化的方法。 情感态度与价值观1.通过教学活动，激发学生对自然现象的关心、产生乐于探索自然现象的情感。 教学重难点 【教学重点】通过观察晶体和非晶体的熔化、凝固过程，培养观察能力、实验能力和分析概括能力。 【教学难点】指导学生通过对实验的观察，分析、概括、总结出固体熔化时温度变化的规律，并用图象表示出来。 教学工具 酒精灯、铁架台、石棉网、温度计二支、海波、石蜡、水、火柴 教学过程 一、引入新课
走进生活，观察图片，思考物质有哪几种状态? 固态、液态、气态 二、进行新课 观察滴水成冰与冰雪消融两张图片，思考水的状态发生什么变化? 1、熔化：物质从固态变成液态的过程 2、凝固：物质从液态变成固态的过程 举例：水结冰、火山喷出的岩浆凝固成火山岩等 3、探究：固体熔化时温度的变化规律 (1)注意：正确使用酒精灯和温度计 探究海波熔化时温度的变化规律 探究石蜡熔化时温度的变化规律 记录数据，绘制图象 (2)设计试验和进行试验 (3)介绍实验器材：铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、试管、 搅拌器、温度计、火柴、秒表 (4)总结实验 有一定的熔化温度，叫做熔点 晶体例：海波、冰、石英、萘、食盐、明矾、 熔化特点：继续吸收热量，温度保持不变。 固体没有一定的熔化温度 非晶体例：松香、玻璃、石蜡、沥青、橡胶 熔化特点：继续吸收热量，温度持续上升。
《物质的物理属性》知识总结 质量： 1、定义：物体所含物质的多少叫质量。 2、单位：国际单位制：主单位kg ，常用单位：t 、g 、mg 对质量的感性认识：一枚大头针约80mg 一个苹果约 150g 一头大象约 6t 一只鸡约2kg 3、质量的理解：固体的质量不随物体的形态、状态、位置、温度 而改变，所以质量是物体 本身的一种属性。 4、测量： ⑴ 日常生活中常用的测量工具：案秤、台秤、杆秤，实验室常用的测量工具托盘天平， 也可用弹簧测力计测出物重，再通过公式m=G/g 计算出物体质量。 ⑵ 托盘天平的使用方法：二十四个字：水平台上, 游码归零, 横梁平衡,左物右砝,先大后小, 横梁平衡.具体如下: ①“看”：观察天平的称量以及游码在标尺上的分度值。 ②“放”：把天平放在水平台上，把游码放在标尺左端的零刻度线处。 ③“调”：调节天平横梁右端的平衡螺母使指针指在分度盘的中线处，这时横梁平 衡。 ④“称”：把被测物体放在左盘里，用镊子向右盘里加减砝码，并调节游码在标尺 上的位置，直到横梁恢复平衡。 ⑤“记”：被测物体的质量=盘中砝码总质量+ 游码在标尺上所对的刻度值 ⑥注意事项：A 不能超过天平的称量 B 保持天平干燥、清洁。 ⑶ 方法：A 、直接测量：固体的质量B 、特殊测量：液体的质量、微小质量。 二、密度： 1、定义：单位体积的某种物质的质量叫做这种物质的密度。 2、公式：变形 ρ m V = V m ρ = V m ρ =
3、单位：国际单位制：主单位kg/m 3，常用单位g/cm 3。这两个单位比较：g/cm 3单位大。单位换算关系：1g/cm 3=103kg/m 3 1kg/m 3=10-3g/cm 3水的密度为×103kg/m 3，读作×103千克每立方米，它表示物理意义是：1立方米的水的质量为×103千克。 4、理解密度公式 ⑴同种材料，同种物质，ρ不变，m 与 V 成正比； 物体的密度ρ与物体的质量、体积、形状无关，但与质量和体积的比值有关；密度随温度、压强、状态等改变而改变，不同物质密度一般不同，所以密度是物质的一种特性。 ⑵质量相同的不同物质，密度ρ与体积成反比；体积相同的不同物质密度ρ与质量成正比。 5、图像：左图所示：ρ甲>ρ乙 6、测体积——量筒（量杯） ⑴用途：测量液体体积（间接地可测固体体积）。 ⑵使用方法： “看”：单位：毫升（ml ）=厘米3 ( c m 3 ) 量程、分度值。 “放”：放在水平台上。 “读”：量筒里地水面是凹形的，读数时，视线要和凹面的底部相平。 7、测固体的密度： ： 说明：在测不规则固体体积时，采用排液法测量，这里采用了一种科学方法等效代替法。 8、测液体密度： ρ m V = ρ m V = 原理 浮在水面： 工具（量筒、水、细线） 方法：1、在量筒中倒入适量的水，读出体积V 1；2、用细线系好物体，浸没在量 筒中，读出总体积V 2，物体体积V=V 2-V 1 A 、针压法（工具：量筒、水、大头针） B 、沉坠法：（工具：量筒、水、细线、石 沉入水中： 形 状 不 形状规则 体积 质量 工具天平 m
多晶硅薄膜材料同时具有单晶硅材料的高迁移率及非晶硅材料的可大面积、低成本制备的优点。因此，对于多晶硅薄膜材料的研究越来越引起人们的关注，多晶硅薄膜的制备工艺可分为两大类：一类是高温工艺，制备过程中温度高于600℃,衬底使用昂贵的石英，但制备工艺较简单。另一类是低温工艺，整个加工工艺温度低于600℃，可用廉价玻璃作衬底，因此可以大面积制作，但是制备工艺较复杂。 目前制备多晶硅薄膜的方法主要有如下几种： 低压化学气相沉积（LPCVD）这是一种直接生成多晶硅的方法。LPCVD是集成电路中所用多晶硅薄膜的制备中普遍采用的标准方法，具有生长速度快，成膜致密、均匀、装片容量大等特点。多晶硅薄膜可采用硅烷气体通过LPCVD法直接沉积在衬底上，典型的沉积参数是：硅烷压力为13.3～26.6Pa，沉积温度Td=580～630℃，生长速率5～10nm/min。由于沉积温度较高，如普通玻璃的软化温度处于500～600℃，则不能采用廉价的普通玻璃而必须使用昂贵的石英作衬底。LPCVD法生长的多晶硅薄膜，晶粒具有择优取向，形貌呈“V”字形，内含高密度的微挛晶缺陷，且晶粒尺寸小，载流子迁移率不够大而使其在器件应用方面受到一定限制。虽然减少硅烷压力有助于增大晶粒尺寸，但往往伴随着表面粗糙度的增加，对载流子的迁移率与器件的电学稳定性产生不利影响。 固相晶化(SPC)所谓固相晶化，是指非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度。这是一种间接生成多晶硅的方法，先以硅烷气体作为原材料，用LPCVD方法在550℃左右沉积a-Si:H薄膜，然后将薄膜在600℃以上的高温下使其熔化，再在温度稍低的时候出现晶核，随着温度的降低熔融的硅在晶核上继续晶化而使晶粒增大转化为多晶硅薄膜。使用这种方法，多晶硅薄膜的晶粒大小依赖于薄膜的厚度和结晶温度。退火温度是影响晶化效果的重要因素，在700℃以下的退火温度范围内，温度越低，成核速率越低，退火时间相等时所能得到的晶粒尺寸越大；而在700℃以上，由于此时晶界移动引起了晶粒的相互吞并，使得在此温度范围内，晶粒尺寸随温度的升高而增大。经大量研究表明，利用该方法制得的多晶硅晶粒尺寸还与初始薄膜样品的无序程度密切相关，T.Aoyama等人对初始材料的沉积条件对固相晶化的影响进行了研究，发现初始材料越无序，固相晶化过程中成核速率越低，晶粒尺寸越大。由于在结晶过程中晶核的形成是自发的，因此，SPC多晶硅薄膜晶粒的晶面取向是随机的。相邻晶粒晶面取向不同将形成较高的势垒，需要进行氢化处理来提高SPC多晶硅的性能。这种技术的优点是能制备大面积的薄膜，晶粒尺寸大于直接沉积的多晶硅。可进行原位掺杂，成本低，工艺简单，易于形成生产线。由于SPC是在非晶硅熔融温度下结晶，属于高温晶化过程，温度高于600℃，通常需要1100℃左右，退火时间长达10个小时以上，不适用于玻璃基底，基底材料采用石英或单晶硅，用于制作小尺寸器件，如液晶光阀、摄像机取景器等。准分子激光晶化(ELA)激光晶化相对于固相晶化制备多晶硅来说更为理想，其利用瞬间激光脉冲产生的高能量入射到非晶硅薄膜表面，仅在薄膜表层100nm厚的深度产生热能效应，使a-Si薄膜在瞬间达到1000℃左右，从而实现a-Si向p-Si的转变。在此过程中，激光脉冲的瞬间(15～50ns)能量被a-Si薄膜吸收并转化为相变能，因此，不会有过多的热能传导到薄膜衬底，合理选择激光的波长和功率，使用激光加热就能够使a-Si薄膜达到熔化的温度且保证基片的温度低于450℃，可以采用玻璃基板作为衬底，既实现了p-Si薄膜的制备，又能满足LCD及OEL对透明衬底的要求。其主要优点为脉冲宽度短(15～50ns)，衬底发热小。通过选择还可获得混合晶化，即多晶硅和非晶硅的混合体。准分子激光退火晶化的机理：激光辐射到a-Si的表面，使其表面在温度到达熔点时即达到了晶化域值能量密度Ec。a-Si在激光辐射下吸收能量，激发了不平衡的电子-空穴对，增加了自由电子的导电能量，热电子-空穴对在热化时间内用无辐射复合的途径将自己的能量传给晶格，导致近表层极其迅速的升温，由于非晶硅材料具有大量的隙态和深能级，无辐射跃迁是主要的复合过程，因而具有较高的光热转换效率，若激光的能量密度达到域值能量密度Ec 时，即半导体加热至熔点温度，薄膜的表面会熔化，熔化的前沿会以约10m/s的速度深入材料内部，
第六章物质的物理属性 知识梳理 1.质量： ⑴定义：物体所含物质的多少叫质量。 ⑵单位：国际单位制单位kg ，常用单位：t g mg 对质量的感性认识：一枚大头针约80mg 一个苹果约 150g 一头大象约 6t 一只鸡约2kg ⑶质量的理解：固体的质量不随物体的形态、状态、位置、温度而改变，所以质量是物 体固有的一种属性。 ⑷测量： ①日常生活中常用的测量工具：案秤、台秤、杆秤，实验室常用的测量工具托盘天平，也 可用弹簧测力计测出物重，再通过公式m=G/g计算出物体质量。 ②托盘天平的使用方法：二十四个字：水平台上, 游码归零, 横梁平衡,左物右砝,先大后 小, 横梁平衡。具体如下: A．“看”：观察天平的称量以及游码在标尺上的分度值。 B．“放”：把天平放在水平台上，把游码放在标尺左端的零刻度线处。 C．“调”：调节天平横梁右端的平衡螺母使指针指在分度盘的中线处，这时横梁平衡。
D．“称”：把被测物体放在左盘里，用镊子向右盘里加减砝码，并调节游码在标尺上的位置，直到横梁恢复平衡。 E．“记”：被测物体的质量=盘中砝码总质量+ 游码在标尺上所对的刻度值 F．注意事项：A 不能超过天平的称量 B 保持天平干燥、清洁。 ③方法：A、直接测量：固体质量方法 B、特殊测量：液体质量方法、微小质量方法。 偏大偏小：当指针偏向分度盘左边，测量值比真实值偏大，当指针偏向分度盘右边，测量值比真实值偏小； 砝码磨损，测量值比真实值偏大；砝码沾有油污或其它小物体，测量值比真实值偏小。 游码没有移到0刻度时，测量值比真实值偏大，大的值就是游码的读数。 2.密度： ⑴定义：单位体积的某种物质的质量叫做这种物质的密度。 ⑵公式： m v ρ= m v ρ = m=ρv ⑶单位：国际单位制单位kg/m3，常用单位g/cm3。这两个单位比较：g/cm3单位大。单位 换算关系：1g/cm3=103kg/m3 1kg/m3=10-3g/cm3。水的密度为1.0×103kg/m3，物理意义是：1立方米的水的质量为1.0×103kg。 ⑷理解密度公式: m v ρ=
6.5物质的物理属性 1．在家庭电路的各种材料中，用到了物质的不同属性：在电线芯外面包上一层橡胶或塑料，这是用到了橡胶和塑料的________性差；灯泡使用玻璃泡，这是用到了玻璃的________性好。 2．航天器外壳要求轻巧、耐高温．航天器外壳材料应具有的特性是( ) A．密度大、熔点高 B．密度小、熔点高 C．密度大、熔点低 D．密度小、熔点低 3．有一把钢尺和一块用塑料制成的三角板，你如何比较它们的硬度？ 4．铜制品在日常生活中有着广泛的应用。例如：①导线的线芯；②各种电器中的散热片；③各种装饰的铜箔等。它们各利用了铜的什么物理属性？试写出其中两个： (1)____________________________________________________________ ____________； (2)____________________________________________________________ ____________。 5．小华学习了物质的物理属性后，把厨房里的一些物品分成两类，如下 B．导电性 C．密度 D．状态 6．我们常常用________方法来比较物质的硬度，试比较下列物质的硬度：橡皮、塑料尺、铅笔芯、一元硬币，则它们的硬度从大到小的顺序排列为： ____________________. 7．经过两年半的紧张建设，被誉为贵阳“鸟巢”的第九届全国少数民族传统体育运动会主会场——贵阳奥林匹克体育中心，宛如一顶桂冠“戴”在了金阳新区，如图所示，据悉，该场馆建设运用了大量新技术、新工艺、新材料，会场东西两侧总质量达9800吨的钢罩棚由13330根异型钢构件支撑，这些构件应选用硬度较_______的材料；为不至使罩棚过重，则外壳应选用密度较 _______（大／小）的材料．
八年级物理《熔化和凝固》同步练习题1．下面几种说法，是对还是错 （1）同一种物质处于哪种状态与该物质此时的温度有关. （2）晶体熔化时的温度叫做熔点. （3）物质吸收了热量，温度一定升高. （4）非晶体没有熔点，所以熔化时不吸热. （5）根据表中所列的几种物质的熔点，判断以下几题的是与非： ①在-265 ℃时，氢是固态. ②纯金掉入钢水中不会熔化. ③水银温度计在-40℃时不能使用. 2．小明通过学习得到下面几个结论，请帮他补充完整 （1）物质从__________态变成__________态的现象叫做凝固，晶体凝固时的温度叫__________. （2）酒精的凝固点是-117℃，它在-115℃时是__________态，在-120℃时是__________态. （3）钢块化成钢水时，钢块要__________热；水结成冰时，水要__________热. （4）冬天北方农村的菜窖里放几桶水，菜就不易冻坏，这是因为水__________时会__________热，因此窖内温度不致太__________. （5）小明针对本单元所学的知识列出了下面的表格，请帮他填写完整 3．该选哪一项？ （1）坩锅是冶炼金属用的一种陶瓷锅，能够耐高温.坩锅内盛有锡块，坩锅放在电炉上加热，锡在逐渐熔化的过程中
A.要不断吸热，温度不断上升 B.要不断放热，温度不断上升 C.要不断吸热，温度保持不变 D.要不断放热，温度保持不变 （2）用铜块浇铸铜像的过程，发生的物态变化是 A.一个凝固过程 B.一个熔化过程 C.先熔化后凝固 D.先凝固后熔化 （3）我国首次赴南极考察队于1984年11月20日从上海启程，历时约三个月，横跨太平洋，穿越南北半球，航程二万六千多海里，在南极洲南部的高兰群岛乔治岛，建立了我国第一个南极科学考察基地——中国南极长城站.南极平均气温为-25℃,最低气温达-88.3℃.在那里用的液体温度计是酒精温度计，这是因为酒精的 A.凝固点较低 B.凝固点较高 C.沸点较低 D.沸点较高 （4）在图4—10中，描述晶体熔化的图象应为 图4—10 4．某物体从200℃开始熔化，直到250℃还未熔化完，则这种物质一定是__________. 5．俗话说“下雪不冷，化雪冷”．这是因为 A．下雪时雪的温度比较高 B．化雪时要吸收热量
专题训练五 物质的物理属性 考点指津 本专题为质量、密度，知识掌握基本要求： 知道质量是物体本身的一种属性；会使用天平测量固体、液体的质量；理解密度的概念；能用密度知识进行简单计算，并解释生活中与密度有关的物理现象； 中考命题热点： 随机结合相关问题命题；会作简单的密度计算；结合液体压强、浮力等命题． 练习测试 一、填空题 1．将一铁丝钳断后，剩余部分的密度 ，将氧气瓶中的氧气用去一部分，剩余氧气的密度 ． 2．在“测量不规则金属块的密度”实验中，已给出的器材有：天平和砝码、细线、直尺、金属一块、水一杯．上述器材中，多余器材是 ，还必须补充的器材是 ．在测得这金属块的质量和体积后，应当用公式ρ= 求得这金属块的密度． 3．市场上出售的“金龙鱼”牌调和油，瓶上标有“5L ”字样，已知该瓶内调和油的密度为0.92×103 kg/m 3 ,则该瓶油的质量是______kg. 4．对放在水平桌面上的托盘天平调节平衡时，发现游码放在标尺的零刻线处，指针指在分度盘中央的右侧，这时应将横梁右端的平衡螺母向 调节(填“左”或“右”)．用调节平衡后的天平测某物体的质量，所用砝码和游码的位置如图5-1所示，那么该物体的质量是 g ． 5．用一个2.5L 的瓶子装满食用调 和油，油的质量为2kg ，由此可知这种油的密度为 kg/m 3；油用完后，若用此空瓶来装水，则最多可装 kg 的水． 6．飞机设计师为减轻飞机的重力，将一个钢制零件改为铝制零件，使其质量减少104kg ，则所需铝的质量是 kg ．(ρ钢=7.9×103 kg/m 3、ρ铝=2.7×103kg/m 3) 7．小明同学有一副木质象棋，为了知道该木质材料的密度，他取来一只量筒，盛水后先读出水面对应的刻度值是180mL ，接着他将一枚棋子投入量筒中，稳定后棋子漂浮在水面上，读出水面对应的刻度值是192mL ，最后他用一根细铁丝将棋子按入水中，使其被水完全浸没，稳定后再读出水面对应的刻度值是200mL ，请你根据以上数据，帮小明同学算出该木质材料的密度，你算出的密度值是ρ= kg/m 3 ． 二、选择题 8．观察右边曲线，是A 、B 两种物质的质量m 与体积V 的关系图像，由图像可知，A 、B 两种物质的密度ρA 、ρ B 和水的 密度ρ水之间的关系是 （ ） 图 5-1
熔化和凝固 【学习目标】 1.知道物质的三种状态，固态、液态、气态，能描述三种物态的基本特征； 2.知道熔化过程要吸热，凝固过程要放热； 3.知道晶体和非晶体的区别； 4.理解晶体的熔点和凝固点； 5.掌握熔化和凝固过程的温度时间图像； 6.通过探究活动，使学生了解图象是一种比较直观的表示物理量变化的方法。 【要点梳理】 要点一、物态变化 1、物态变化：物质各种状态间的变化叫做物态变化。 2、水的三种状态及三种状态间的转化： 状态形状、体积的 固态（冰）有固定的形状，很难被压缩 液态（水）没有固定的形状，很难被压缩 气态（水蒸气）没有固定的形状，容易被压缩 要点进阶： 1、固态、液态、气态是物质常见的三种状态，在常温下呈现固态的物体一般称固体，如：钢铁、食盐等；在常温下呈现液态的物质，一般称为液体，如：水、酒精等；在常温下呈现气态的物质，一般称为气体，如：氧气、二氧化碳等。 2、自然界中的物质通常情况下都有三种状态，如：常温下铁是固态，加热至1535℃时变成液态；加热至2750℃时，变成气态。 要点二、熔化和凝固 1、熔化：物质从固态变成液态的过程叫熔化，熔化要吸热。 2、凝固：物质从液态变成固态的过程叫凝固，凝固要放热。 3、探究固体熔化时温度的变化规律： （1）实验器材：酒精灯、烧杯、石棉网、试管、温度计、火柴、搅拌器、三脚架、钟表 （2）实验药品：海波（硫代硫酸钠）、松香 （3）实验装置： （4）实验内容： ①观察海波熔化时的现象？ ②当温度达到40℃后，每隔半分钟记录一次海波的温度。 ③当海波开始熔化后继续加热温度是否升高？如果停止加热还能继续熔化吗？
④用记录的数据描点作图。 （5）表格： t/min 1 1.5 2 2.5 3 …… t水/℃ t海波/℃ 海波状态 （6）海波、松香熔化图象： （7）分析论证： 从描绘出的图象容易看出，海波经过缓慢加热，温度逐渐升高；当温度达到48℃时，海波开始熔化，在熔化过程中，虽然继续加热，但海波的温度保持不变直到全部熔化后，温度才继续上升。 松香的熔化过程则不同。由图象可看出，随着不断加热，松香的温度逐渐升高，在此过程中，蜂蜡由硬变软，最后熔化成液体。 要点进阶： 1、实验开始时烧杯中的水，可用40℃左右的温水，待测物质的温度升到40℃时，开始记录。 2、应选择较细的试管，以增大海波的受热面积，且装入试管中的海波不宜过多。 3、对海波的加热应较缓慢，为此可在烧杯中加一支温度计，用来监测烧杯中水的温度，一般应使试管内、外温度计的示数差保持在2—3℃左右。 要点三、熔点和凝固点 1、晶体与非晶体： （1）晶体：有些固体在熔化过程中不断吸热，温度却保持不变，这类固体有固定的熔化温度。如：冰、海波、各种金属。 （2）非晶体：有些固体在熔化过程中，不断吸热，温度不断上升，没有固定的熔化温度。如：蜡、松香、玻璃、沥青。 2、熔点和凝固点： （1）熔点：晶体熔化时的温度叫熔点。 （2）凝固点：晶体凝固时的温度，叫凝固点。 要点进阶： 1、有无凝固点是晶体和非晶体的主要区别，同一种晶体的凝固点跟它的熔点相同。 2、晶体熔化的条件是：（1）达到熔点；（2）吸热。 3、晶体和非晶体的区别： 物理过程晶体非晶体
五、物质的物理属性 （一）教学目标 知识与技能： 1、知道各种物质的硬度不同。 2、了解物质一些物理属性，尝试将这些属性与日常生活中物质的用途联系起来。 3、学会对物质分类。 过程与方法： 1、用探究的方法，通过设计实验方案，养成建立比较基准点的习惯。 2、培养乐于探索精神和敢于探索自然现象和日常生活中的科学道理的精神。 情感态度和价值观： 1、通过用物质的物理属性对物质分类，感受自然界物质的多样性，激发探究自然界奥秘的浓厚兴趣。 2、在探究过程中，通过学习交流与协作，培养团队精神。 （二）整体教学思路、方法 探究是科学的灵魂，而猜想与假设是探究的核心，探究教学通过猜想、设计实验等完成教学过程,增加了学生主动参与积极性和思考深度。 教案从学生身边常见的物理现象出发，引出问题，应用从具体到抽象的认识方法，通过对问题的探究建立物理概念，让学生通过协作交流，了解物质的物理属性。 （三）教学重点： 除状态、密度外，物质的物理属性：硬度、透明度、导电性、导热性等。突出：以学生为主体，教师为主导，组织学生进行探究物质物理属性，使学生在探究过程中，通过自身的体验感受自然物质的多样化，体验科学探究所带来的乐趣，真正掌握物理知识。 （四）教学难点： 比较物质的硬度。 突破：比较多种物质的硬度，并按硬度大小排序，学生的猜想各不相同，难以形成统一的认识，因此必须事先建立一个比较的基准点，然后再比较有关物质硬度。基准点的选择决定了探究方法的繁简，一般以你认为硬度居中的物质作第
一基准点，这样可将物质分成两类：一类硬度较大的，一类硬度较小的。然后在硬度较大的部分按上述方法分类排序，最后在硬度较小的部分按同样的方法分类排序。 （五）教学器材： 演示：（1）铁钉与石蜡（2）铜块与铝块（3）水与酒精（4）酒精与玻璃。 学生：（1）泡沫板与铅笔。 （2）玻璃板、钢锯条、塑料尺、粉笔、铁钉、铜钥匙、铅笔心。 （3）①玻璃板、塑料板、木板；②电池（电池组）、导线（3根）、灯泡（附灯座）、铜条、铁条、木条；③烧杯、热水、金属勺、塑料勺；④弹簧、橡皮筋、橡皮泥；⑤磁体、铁钉、铜块、铝块。 （六）互动设计 通过组织学生进行探究物质物理属性，使学生在探究过程中积极参与猜想、设计和进行实验，通过自身的体验感受自然物质的多样化，体验科学探究所带来的乐趣，真正掌握物理知识。学生实验可以分组进行，通过课堂反馈练习巩固所学知识。 （七）教学过程 一、导入课题： 提出问题：比比看谁能最先根据我给出的提示猜出我说的是什么吗？ 并出示：（1）无色（2）无味（3）透明（4）固体（5）常温常压下密度 （6）标准气压下熔点00C 学生争先恐后的回答：空气、水、玻璃、冰，随着提示的不断增加正确答案也越发明朗，老师总结：密度、状态、颜色、气味、熔点等都是每种物质所特有的，是物质的物理属性，了解这些属性，对于生产、生活及认识世界都有重要的意义。 二、新授课： 过渡问题：除密度、状态、颜色、气味、熔点外，物质还有哪些物理属性呢？ 1、探究活动一：物质的其他属性 ①物质的透明度 [器材]：玻璃板、塑料板、木板
DDR的核心部分是平板探测器。可以概括的说，它是一种采用半导体技术，将X线能量直接转换为电信号，产生X线图像的检测器。平板探测器可以取代现在的所有类型的X线检测器，如电视影像增强系统。它最突出的特点就是输出的是高质量的数字化影像。在直接转换类型中，其制传递函数（MTF）特点较图像屏幕系统好，敏感性则可与电视增强系统相比。平板探测器的发展和进一步完善将可逐步取代传统的X线探测装置。 1、平板探测器的类型大致可分为CCD型和非晶硅型、非晶硒型。CCD型平板探测器的主要原理是光信号由探测器内的CCD接受，读出并形成数字图像。 2、非晶硅类型的平板探测器，它的核心是由非晶硅和薄膜晶体管构成的矩阵板， 矩阵板的每一个单元包含一个存储电容和非晶硅的场效应管。整个数字矩阵封装在一个像“片夹”的盒里，它主要由闪烁层或硒层、矩阵板和玻璃衬底、读出线路等组成。其好的密度及空间分辨力代表了目前发展的主要方向。 碘化铯（cesium iodide,CsI）具有高X线接收和可视光子产量。因为铯具有高原子序数，它是X线接收器的最佳选择材料，所以这种金属对于输入的X线非常适用。产生每个光子需要20~25电子伏。搀入铯CsI激发出550nm的光，正是非晶硅光谱灵敏度的峰值。 3、以硒作为光导材料，有两个原因：①光敏电阻自身具有的高分辨力特性；②用更厚的光导吸收层,可获得更高的X线灵敏度.硒可以直接将X线能量转换为电信号,硒光电导层被X线照射后产生的电子——空穴对在6KV偏移电压下被电场分离，被每个像素单元收集并转换成X线数字影像的数据。 矩阵板包括薄膜三极管（thin-film transistor,TFT）储能电容和集电器，其上沉积着无定型硅层，厚约500μm。诸多像素（139×139μm）被安排为二维矩阵，按行设门控线。TFT像素的大小直接决定图像的空间分辨力，每一个像素具有电荷接收电极，信号存储电容及信号传输器，通过数据网与扫描电路连接。最后由读出电路读取数字信号并还原成影像。 非晶硅对于X线接收器来说是最理想的材料，因为非晶硅对放射线的伤害是免疫的。 以上是平板探测器的主要构成结构，平板探测器和X线球管组成了直接数字成像的主要部分。另一部分则是操作、质量控制和后处理部分。大部分的工作都是由计算机承担。 主处理器实时的功能包括：偏移量的校正和增益；黑电平箝定；污点插补；帧积累和均化。而对于图像的后处理，可以利用辅助处理器完成，包括X线曝光控制、图像数据图形窗口化、扫描转化为常规模式、查找目录、降噪可变递归滤波等。 最佳的性能是要求噪声低、动态范围宽和响应速度快。