功函数（又称功函、逸出功，英语：Work function）是指要使一粒电子立即从固体表面中逸出，所必须提供的最小能量（通常以电子伏特为单位）。这里“立即”一词表示最终电子位置从原子尺度上远离表面但从微观尺度上依然靠近固体。功函数是金属的重要属性。功函数的大小通常大概是金属自由原子电离能的二分之一。
功函数:是体现电子传输能力的一个重要物理量,电子在深度为χ的势阱内,要使费米面上的电子逃离金属,至少使之获得W=X-E F的能量,W称为脱出功又称为功函数;脱出功越小,电子脱离金属越容易。另外,半导体的费米能级随掺杂和温度而改变,因此,半导体的功函数不是常数。 功函测量方法:光电子发射阈值法、开尔文探针法和热阴极发射阻挡电势法、热电子发射法、场发射法、光电子发射法以及电子束(或离子束减速电势(retarding potential法、扫描低能电子探针法等。 紫外光电谱(UPS测量功函数 1.测量所需仪器和条件 仪器:ESCALAB250多功能表面分析系统。 技术参数:基本真空为3×10-8Pa, UPS谱测量用Hel(21.22eV,样品加-3.5 V偏压;另外,测量前样品经Ar+离子溅射清洗, Ar+离子能量为2keV,束流密度为 0.5μA/mm2。运用此方法一般除ITO靶材外, 其它样品都是纯金属标样。 2.原理
功函数:φ=hv+ E Cutoff-E Fermi 3.测量误差标定 E Fermi标定:费米边微分 E Cutoff标定:一是取截止边的中点, 另一种是由截止边拟合的直线与基线的交点。 4.注意事项 测试样品与样品托(接地要接触良好,特别是所测试样的表面与样品托之间不能存在电阻。 用Fowler-Nordheim(F-N公式测定ITO功函数 1.器件制备 双边注入型单载流子器件ITO/TPD(NPB/Cu 原料:较高迁移率的空穴传输材料TPD和NPB作有机层,功函数较高且比较稳定的Cu作电极,形成了双边空穴注入的器件。 制备过程:IT0玻璃衬底经有机溶剂和去离子水超声清洗并烘干后,立即置于钟罩内抽真空,在1×10-3 Pa的真空下依次蒸镀有机层(TPD或NPB和金属电极Cu。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910107631.6 (22)申请日 2019.02.02 (71)申请人 中国科学院微电子研究所 地址 100029 北京市朝阳区北土城西路3号 (72)发明人 张韫韬 罗军 许静 (74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人 韩建伟 (51)Int.Cl. H01L 29/78(2006.01) H01L 21/336(2006.01) H01L 21/02(2006.01) (54)发明名称金属栅功函数的调节方法及MOSFET的制备方法(57)摘要本发明提供了一种金属栅功函数的调节方法及MOSFET的制备方法。该调节方法包括以下步骤：S1，提供表面具有第一栅介质层和第二栅介质层的衬底，第一栅介质层和第二栅介质层位于衬底的不同区域上；S2，分别在第一栅介质层和第二栅介质层上沿远离衬底的方向顺序形成TaN 层和TiN层，然后去除位于第一栅介质层上的TiN 层，第一栅介质层上的TaN层具有远离的衬底的第一表面，第二栅介质层上的TiN层具有远离的衬底的第二表面；S3，分别在第一表面和第二表面上形成TiAl层后去除各TiAl层。在除去NMOS中功函数金属TiAl的同时能够使NMOS的功函数保持调节后的状态不变， 使得栅极厚度明显减小。权利要求书1页 说明书6页 附图4页CN 109904233 A 2019.06.18 C N 109904233 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109904233 A 1.一种金属栅功函数的调节方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，提供表面具有第一栅介质层(210)和第二栅介质层(220)的衬底(10)，所述第一栅介质层(210)和所述第二栅介质层(220)位于所述衬底(10)的不同区域上； S2，分别在所述第一栅介质层(210)和所述第二栅介质层(220)上沿远离所述衬底(10)的方向顺序形成TaN层(40)和TiN层(50)，然后去除位于所述第一栅介质层(210)上的所述TiN层(50)，所述第一栅介质层(210)上的所述TaN层(40)具有远离所述的衬底(10)的第一表面，所述第二栅介质层(220)上的所述TiN层(50)具有远离所述的衬底(10)的第二表面； S3，分别在所述第一表面和所述第二表面上形成TiAl层(60)后去除各所述TiAl层(60)。 2.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，在所述步骤S1和所述步骤S2之间，所述调节方法还包括分别在所述第一栅介质层(210)和所述第二栅介质层(220)上形成盖帽层(30)的步骤。 3.根据权利要求2所述的调节方法，其特征在于，形成所述盖帽层(30)的材料为TiN。 4.根据权利要求2所述的调节方法，其特征在于，所述盖帽层(30)的厚度≤1.5nm。 5.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述TaN层(40)的厚度为1～1.5nm。 6.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述TiN层(50)的厚度小于4nm。 7.根据权利要求1至6中任一项所述的调节方法，其特征在于，在所述步骤S2中，采用原子层沉积工艺顺序形成所述TaN层(40)和所述TiN层(50)，形成所述TaN层(40)的步骤与形成所述TiN层(50)的步骤之间的时间间隔≥2h。 8.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述TiAl层(60)的厚度为4～5nm。 9.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述第一栅介质层(210)和所述第二栅介质层(220)均为HfO2层。 10.一种MOSFET的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 提供具有第一源/漏区和第二源/漏区的衬底(10)，在位于所述第一源/漏区之间的所述衬底(10)表面形成第一栅介质层(210)，并在位于所述第二源/漏区之间的所述衬底(10)表面形成第二栅介质层(220)； 采用权利要求1至8中任一项所述的调节方法分别形成位于所述第一栅介质层(210)和所述第二栅介质层(220)上的金属功函数层堆叠，所述第一栅介质层(210)上的所述金属功函数层堆叠具有远离所述的衬底(10)的第一表面，所述第二栅介质层(220)上的所述金属功函数层堆叠具有远离所述的衬底(10)的第二表面； 分别在所述第一表面和所述第二表面沿远离所述衬底(10)的方向顺序形成粘附层(70)和连接层(80)，以形成位于所述第一栅介质层(210)上的第一栅堆叠结构和位于所述第二栅介质层(220)上的第二栅堆叠结构， 所述第一源/漏区、所述第一栅介质层(210)和所述第一栅堆叠结构构成NMOS晶体管，所述第二源/漏区、所述第二栅介质层(220)和所述第二栅堆叠结构构成PMOS晶体管。 2
收稿日期:2007204227; 定稿日期:2007210217基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(Y105607) 金属栅薄膜全耗尽器件研究 颜志英,王雄伟,丁 峥 (浙江工业大学信息工程学院,杭州 310032) 摘 要: 实验并研究了采用金属栅工艺的全耗尽SOI MOS 器件。采用LDD 结构,以减小热载流子效应,防止漏击穿;采用突起的源漏区,以增加源漏区的厚度,并减小源漏区的串联电阻,以增强器件的电流驱动能力,降低寄生电阻,减小静态功耗。研究并分析了硅膜厚度对阈值电压和阈值电压漂移的影响,以及对本征栅电容和静态功耗的影响。与采用常规工艺的器件相比,提高了输出驱动电流,改善了器件的亚阈值特性,特别是在沟道掺杂浓度比较低的情况下,能得到非常合适的阈值电压。关键词: 全耗尽器件;金属栅;SO I CMOS ;MOSFET ;短沟道效应 中图分类号: TN 326 文献标识码: A 文章编号:100423365(2008)0120100204 A Study on Fully 2Depleted SOI CMOS Devices with Ti N G ate YAN Zhi 2ying ,WAN G Xiong 2wei ,DIN G Zheng (College of I nf ormation Engineering ,Zhej iang Universit y of Technology ,Hangz hou ,Zhej iang 310032,P.R.China ) Abstract : Thin 2film f ully 2depleted SOI CMOS devices with TiN gate and LDD structure were investigated. Effects of film thickness on threshold and threshold shift ,and on intrinsic gate capacitance and static power were an https://www.doczj.com/doc/d415954378.html,pared with normal SOI MOSFET ’s ,source/drain series resistance of the f ully depleted SOI CMOS de 2vice was reduced ,and the leakage current was very weak.The short 2channel effect and drain 2induced 2barrier 2lower 2ing effect were suppressed effectively in this device.And the parasitic capacitance is smaller as a result of reduced silicon thickness. K ey w ords : Fully depleted device ;TiN gate ;SOI CMOS ;MOSFET ;Short 2channel effect EEACC : 2570F 1 引 言 近年来,随着集成电路对集成度、功耗、速度等方面的要求不断提高,MOS 器件的特征尺寸不断缩小。当尺寸缩小到超深亚微米数量级时,传统的MOS 器件结构已不能满足低功耗和高速度的要求。SOI 技术是公认的未来主流半导体技术之一,并极 有可能替代体硅器件,成为CMOS 工艺的首选。相对于体硅器件,基于SOI 技术的器件,由于载流子迁移率高,大大增强了器件的输出驱动能力,消除了闩锁效应,以及短沟效应小、源漏穿通效应小等优 势,特别适合于高速度、高性能、超低功耗集成电路的研制。当集成电路中的器件尺寸进入超深亚微米数量级时,薄膜全耗尽SOI MOS 器件有望成为首选器件结构[1]。在对全耗尽SOI MOS 器件进行的大量研究中发现,随着MOS 器件尺寸的不断缩小,其硅膜厚度越来越薄[2],这会进一步增加源漏电阻;另一方面,小尺寸器件的短沟效应会变得越来越严重,栅对沟道的控制作用会下降,对器件的阈值电压的控制是一个不容忽视的问题。常规工艺中使用的多晶硅栅CMOS/SOI 器件的阈值电压往往比较大,栅的电阻值也比较大,不适合低压低功耗电路的应用。 第38卷第1期 2008年2月 微电子学 Microelect ronics Vol 138,No.1Feb 12008
金属逸出功的测量与分析 2009年10月11日 物理工程与技术学院 光信息科学与技术07级1班 实验人：乐广龙 07305939 参加人： 林 铭 07305938 【实验目的】 1， 了解费米狄拉克量子统计规律； 2， 理解热电子发射规律和掌握逸出功的测量方法； 3， 用理查逊直线法分析印记材料（钨）的电子逸出功。 【实验原理】 （1） 电子需要W o =W a -W f 才能逸出。 （2） 热发射电流密度2/e K T s J AT e ?-= （3） A.由于A 以及面积S 难以测量: 2 ln( )ln()s T e A S T K T ?=- 则2 ln( )s T T 与1T 为线性关系,利用此方法实验称理查逊直线法。 B.发射电流测量加入电场E α,电流作相应修正 : ' 4.39ln ln s s I I T =+ 在选定温度下 :' ln s I 由直线斜率可得零场发射电流s I C.温度测量由f T I 关系曲线得出。 【实验内容】 1， 按电路图连接电路，注意a U 与f U 勿连接错误； 2， 取灯丝电流f I 为0.600、0.625、0.650…0.775A ，求得灯丝温度； 3， 对应每灯丝电流f I ，测量阳极电压a U 分别为25、36、49、64、81、100、121及144V 对应阳极电流' s I ，阳极电压先粗调，再微调。
4， 作'ln s I ln s I ； 5， 作2 1ln( )s T T T 图，拟合出逸出功与实验误差。 【实验结果与分析】 表1 灯丝温度 2， 对应阳极电流以及求'ln s I 有下表（原始数据见预习报告）： 表2阳极电流以及lg s I 、s I 3， 作' ln s I 1~8：
(1)--常见的金属材料
九年级化学辅导《讲义一》学生姓名:__________ 课题常见的金属材料 【优秀的学习品质】专心听讲、勤于思考的习惯 【是真的吗？】市场上有人卖假黄金欺骗消费者，谋取暴利，是真的吗？ 在室内放一盆水可以为防止煤气中毒，是真的吗？ 【问题一】金属的物理性质有哪些？ （一）金属的物理性质 1. 大部分金属具有银白色金属光泽，而铜呈紫红色，金呈黄色。 2. 常温下，大多数金属都是固体，而汞（水银）是液体。 3. 金属有导电性、导热性、延展性，密度大、熔点高，硬度大等物理性质。（参见课本表54页） （二）认识几种重要的金属 1. 铁 （1）纯铁具有银白色的金属光泽，质软，有良好的延展性，密度为7.86g/cm3，熔点1535℃，沸点2750℃，铁是电和热的导体。铁能被磁体吸引。 （2）铁是最常见的金属，是人类生活和生产中非常重要的材料。 2. 铝 （1）铝是分布较广的元素，在地壳中含量仅次于氧和硅，是金属元素中含量最高的。 （2）纯铝具有银白色金属光泽，较软，熔点较低660℃，密度较低，为2.7g/cm3，导电性很好（仅次于Cu），在电力工业上它可以代替部分铜作导线和电缆。铝有很大的延展性，能够抽成细丝，也能压成薄片成为铝箔。有良好的耐腐蚀性。铝粉跟某些油料混合，可以制成银白色防锈油漆。 （3）铝是最常见的金属之一，虽然利用比铜、铁晚，但现在世界上铝的年产量已超过了铜，位于铁之后，居第二位。 3. 铜 （1）纯铜呈紫红色，故又称紫铜。密度较大，10.5g/cm3，熔点1083℃，有极好的导热、导电性，其导电性仅次于银。 （2）铜具有优良的化学稳定性和耐蚀性，具有优良的导电性。 【反馈练习一】 1、菜刀、锤子用铁制而不用铅制的原因是（） A. 铁硬度大，铅硬度小 B. 铁熔点高，铅熔点低 C. 铁密度小，铅密度大 D. 铁导电性好，铅导电性较差 2、下列金属不用于制作装饰品的是（） A. 金 B. 银 C. 铂 D. 铁 3、下列各项比较中不正确的是（） A. 地壳中元素含量：Al>Fe B. 含铁量：Fe2O3>Fe3O4 C. 延展性：铁>金 D. 导电性：银>铜 【问题二】合金是纯净物还是混合物？ 1. 合金的定义： 在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有________的物质叫合
常见的六种金属材料 有色金属，狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。 1、锌 锌闪着银光又略带蓝灰色，它是继铝和铜之后第三种应用最广泛的有色金属。美国矿产局的一项统计显示——一个普通人在其一生要消耗总共要消耗掉331千克的锌。锌的熔点很低，所以它也是一种非常理想的浇注材料。 锌质铸件在我们日常生活中十分常见：门把手表层表层下面的材料、水龙头、电子元件等，锌具有极高的防腐蚀性，这一特性使它具备了另外最基本的一项功能，即作为钢的表面镀层材料。除此之外，锌还是与铜一起合成青铜的合金材料。 材料特性：卫生保健、防腐蚀、优良的可铸性、出色的防腐蚀性、高强度、高硬度、原材料廉价、低熔点、抗蠕变、易与其他金属形成合金、具有保健性、常温下易碎、100摄氏度左右具有延展性。 典型用途：电子产品元件。锌是形成青铜的合金材料之一。锌也有着清洁卫生以及抗腐蚀的特性。另外，锌也被应用在屋顶材料，照片雕刻盘、移动电话天线以及照相机中的快门装置。 2、铝 相对于已经有9000年使用历史的黄金而言，铝，这种略带蓝光的白色金属，实在只能算是金属材料中的婴儿。铝于18世纪初问世并被命名。与其他金属元素不同，铝并不是以直接的金属元素的形式存在于自然界中，而是从含50%氧化铝(亦称矾土)的铝土矿中提炼出来的。以这种形态存在于矿物中的铝也是我们地球上产量量最丰富的金属元素之一。 当铝这种金属最早出现的时候，它并没有被立刻应用到人们的生活当中。后来，针对其独特功能和特性的一批新产品逐渐问世，这种高科技材料也逐渐拥有越来越宽阔的市场。虽然铝的应用历史相对较短，但现在市面上铝产品的产量已经远远超过了其他有色金属产品的总和。 材料特性：柔韧可塑、易于制成合金、高强度-重量比、出色的防腐蚀性、易导电导热、可回收。 典型用途：交通工具骨架、飞行器零部件、厨房用具、包装以及家具。铝也经常被用以加固一些大型建筑结构，比如伦敦皮卡迪利广场上的爱神雕像，以及纽约克莱斯勒汽车大厦的顶部等，都曾用铝质加固材料。
常见金属的功函数集中，以备查询 Metal Work Function （eV） 银Ag (silver) 4.26 铝Al (aluminum) 4.28 金Au (gold) 5.1 铯Cs (cesium) 2.14 铜Cu (copper) 4.65 锂Li (lithium) 2.9 铅Pb (lead) 4.25 锡Sn (tin) 4.42 铬Cr (Chromium) 4.6 钼Mo(Molybdenum) 4.37 钨Tungsten 4.5 镍Nickel 4.6 钛Titanium 4.33 铍Beryllium 5.0 镉Cadmium 4.07 钙Calcium 2.9 碳Carbon 4.81 钴Cobalt 5.0 钯Pd(Palladium) 5.12 铁Iron 4.5 镁Magnesium 3.68 汞Mercury 4.5 鈮Niobium 4.3 钾Potassium 2.3 铂Platinum 5.65 硒Selenium 5.11 钠Sodium 2.28 铀Uranium 3.6 锌Zinc 4.3 Notes: Source: various (listed in my dissertation). The actual work function is VERY dependent (usually) several factors including morphology, preparation, gas on surface, oxidation... Aluminum is a strange one... Once exposed to atmosphere the surface oxidizes and the effective work function increases to values of 10 or 11 !!!! Most common metals can be roughly assumed to have a work function of ~4.5
金属材料性能知识大汇总 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题 低碳钢的应力－应变曲线 a、拉伸过程的变形：弹性变形，屈服变形，加工硬化（均匀塑性变形），不均匀集中塑性变形。 b、相关公式：工程应力σ=F/A0；工程应变ε=ΔL/L0；比例极限σP；弹性极限σ ε；屈服点σS；抗拉强度σb；断裂强度σk。 真应变e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ；真应力s=σ(1+ε)= σ*eε指数e为真应变。 c、相关理论：真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。弹性变形阶段，真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本吻合；塑性变形阶段两者出线显著差异。
2、关于弹性变形的问题 a、相关概念 弹性：表征材料弹性变形的能力 刚度：表征材料弹性变形的抗力 弹性模量：反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=σ/ε；工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。 弹性比功：称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，评价材料弹性的好坏。 包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 滞弹性：（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 弹性滞后环：非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。 金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫内耗 b、相关理论： 弹性变形都是可逆的。 理想弹性变形具有单值性、可逆性，瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完整的。 弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映
液位 计、压力 管道、化 工设备的 常用金属 材料 2007-08-0 3 10:01:49 常用金属材料 介绍压力管道中常用的金属材料的分类、特点、用途和表示方法 金属材料:黑色金属：通常指铁和铁的合金 有色金属：指铁及铁合金以外的金属及其合金。 黑色金属根据它的元素组成和性能特点分为三大类,即铸铁、碳素钢及合金钢。 1铸铁 铸铁：含碳量大于2.06％的铁碳合金。 ◆真正有工业应用价值的铸铁其含碳量一般为2.5%~6.67%。 ◆铸铁的主要成分除铁之外,碳和硅的含量也比较高。由于铸铁中的含碳量较 高,使得其中的大部分碳元素已不再以Fe3C化合物存在,而是以游离的石墨存 在。 性能特点：是可焊性、塑性、韧性和强度均比较差,一般不能锻,但它却具有优 良的铸造性、减摩性、切削加工性能,价格便宜。 用途：常用作泵机座、低压阀体等材料；地下低压管网的管子和管件。 根据铸铁中石墨的形状不同将铸铁分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁。 1.1灰口铸铁：石墨以片状形式存在于组织中的铸铁称之为灰口铸铁。 ◆灰口铸铁浇铸后缓冷得到的组织为铁素体和游离石墨共存,断口呈灰色，灰 口铸铁也因此而得名。灰口铸铁的各项机械性能均较差,工程上很少使用。 1.2可锻铸铁：经过长时间石墨化退火,使石墨以团絮状存在于铸铁组织中,此 类铸铁称为可锻铸铁。 性能特点：强度、塑性、韧性均优于灰口铸铁，其延伸率可达12%；但可锻铸 铁制造工艺复杂,价格比较高。 ◆由于可锻铸铁具有一定的塑性,故"可锻"的名称也由此而出,其实它仍为不 可锻。 用途：可锻铸铁在工程上常用作阀门手轮以及低压阀门阀体等。 根据断面颜色或组织的不同,可锻铸铁又分为黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁和 珠光体可锻铸铁三种。常用的是黑心可锻铸铁。 1.3球墨铸铁：是通过在浇注前向铁水中加入一定量的球化剂进行球化处理, 并加入少量的孕育剂以促进石墨化,在浇注后直接获得具有球状石墨结晶的铸
常见金属的电阻率，都来看看哦 很多人对镀金，镀银有误解，或者是不清楚镀金的作用，现在来澄清下。。。 1。镀金并不是为了减小电阻，而是因为金的化学性质非常稳定，不容易氧化，接头上镀金是为了防止接触不良（不是因为金的导电能力比铜好）。 2。众所周知，银的电阻率最小，在所有金属中，它的导电能力是最好的。 3。不要以为镀金或镀银的板子就好，良好的电路设计和PCB的设计，比镀金或镀银对电路性能的影响更大。 4。导电能力银好于铜，铜好于金！ 现在贴上常见金属的电阻率及其温度系数： 物质温度t/℃电阻率（-6Ω.cm）电阻温度系数aR/℃-1 银20 1.586 0.0038(20℃) 铜20 1.678 0.00393(20℃) 金20 2.40 0.00324(20℃) 铝20 2.6548 0.00429(20℃) 钙0 3.91 0.00416(0℃) 铍20 4.0 0.025(20℃) 镁20 4.45 0.0165(20℃) 钼0 5.2 铱20 5.3 0.003925(0℃~100℃) 钨27 5.65 锌20 5.196 0.00419(0℃~100℃) 钴20 6.64 0.00604(0℃~100℃) 镍20 6.84 0.0069(0℃~100℃) 镉0 6.83 0.0042(0℃~100℃) 铟20 8.37 铁20 9.71 0.00651(20℃) 铂20 10.6 0.00374(0℃~60℃) 锡0 11.0 0.0047(0℃~100℃) 铷20 12.5 铬0 12.9 0.003(0℃~100℃) 镓20 17.4 铊0 18.0 铯20 20 铅20 20.684 (0.0037620℃~40℃) 锑0 39.0 钛20 42.0 汞50 98.4 锰23~100 185.0 常见金属功函数 银Ag (silver) 4.26 铝Al (aluminum) 4.28 金Au (gold) 5.1
PLEASE SCROLL DOWN FOR ARTICLE This article was downloaded by: [Su, H. L.] On: 14 March 2011 Access details: Access Details: [subscription number 934653370] Publisher Taylor & Francis Informa Ltd Registered in England and Wales Registered Number: 1072954 Registered office: Mortimer House, 37- 41 Mortimer Street, London W1T 3JH, UK Philosophical Magazine Letters Publication details, including instructions for authors and subscription information: https://www.doczj.com/doc/d415954378.html,/smpp/title~content=t713695410 Changes of hardness and electronic work function of Zr 41.2Ti 13.8Cu 12.5Ni 10Be 22.5 bulk metallic glass on annealing K. Luo a ; W. Li a ; H. Y. Zhang a ; H. L. Su a a Faculty of Material and Photoelectronic Physics, Key Laboratory of Low Dimensional Materials & Application Technology (Ministry of Education), Xiangtan University, Hunan, Xiangtan 411105, PR China First published on: 02 February 2011 To cite this Article Luo, K. , Li, W. , Zhang, H. Y. and Su, H. L.(2011) 'Changes of hardness and electronic work function of Zr 41.2Ti 13.8Cu 12.5Ni 10Be 22.5 bulk metallic glass on annealing', Philosophical Magazine Letters, 91: 4, 237 — 245, First published on: 02 February 2011 (iFirst) To link to this Article: DOI: 10.1080/09500839.2010.539989 URL: https://www.doczj.com/doc/d415954378.html,/10.1080/09500839.2010.539989 Full terms and conditions of use: https://www.doczj.com/doc/d415954378.html,/terms-and-conditions-of-access.pdf This article may be used for research, teaching and private study purposes. Any substantial or systematic reproduction, re-distribution, re-selling, loan or sub-licensing, systematic supply or distribution in any form to anyone is expressly forbidden. The publisher does not give any warranty express or implied or make any representation that the contents will be complete or accurate or up to date. The accuracy of any instructions, formulae and drug doses should be independently verified with primary sources. The publisher shall not be liable for any loss,actions, claims, proceedings, demand or costs or damages whatsoever or howsoever caused arising directly or indirectly in connection with or arising out of the use of this material.
什么是功函数？ 把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量。功函数的大小通常大概是金属自由原子电离能的二分之一。同样地将真空中静止电子的能量与半导体费米能级的能量之差定义为半导体的功函数 单位:电子伏特,eV 功函数的分类： 一般情况下功函数指的是金属的功函数，非金属固体很少会用到功函数的定义。 首先功函数与金属的费米能级是密切关联的，但也并不完全相等。这是由于固体自身所具有的表面效应，原包中靠近表面的电荷分布与理想的无限延伸重复排列的布拉菲格子固体想必严重扭曲。 我们在定义中将功函数理解为从固体中将电子移到表面所需要的最小能量。在电子工程里面功函数对设“计肖特基二极”管或“发光二极管”中“金属-半导体”结以及“真空管”也就显得非常重要。 一般将功函数按照电子能量的来源，或者说是电子受激发的方式将功函数分为“热功函数”和“光电功函数”。 当电子从热能中吸收能量，激发到达表面我们称之为热功函数。 当电子从光子中吸收能量，激发到达表面时我们称之为光电功函数。 功函数的作用： 1）当金属与半导体接触，金属与半导体之间功函数差相对很小时（同时半导体有高浓度的杂质），也就是说接触面势垒很窄的情况下，形成欧姆接触。 2）当半导体与金属功函数相差较多，形成势垒，在金半接触面形成势垒结，形成肖特基二极管（也叫做整流二极管）的结构基础。 3）金半接触金属电子激发到达半导体晶体，激发半导体可发出各种可见光，根据此原理可以制成各种发光二极管，而这里面的激发原理也是与功函数分不开的。 4）在mos晶体管中调节阈值电压，也就是说若要改变mos晶体管的阈值电压，可以通过改变栅极金半功函数实现。 功函数的设计：
《负电子亲和势光电阴极及应用》贾欣志编著. ——北京：国防工业出版社，2013.5 第二章功函数与电子亲和势P20 固体物理中，功函数定义为将一个电子从固体中移到紧贴固体表面外一点所需的最小能量（或者从费米能级将一个电子移动到真空所需的能量）。 与功函数定义类似，半导体电子亲和势定义为将一个电子从导带底移到固体表面真空能级所需的最小能量。 固体的电子亲和势一般是正值，它是一个电子势垒，防止电子逸出体外。 功函数的测试方法 1开尔文探针方法 2交流阻滞场方法 3 紫外光电发射能谱（UPS）法 4 扫描隧道显微镜测试法 功函数的基本概念 1. 什么是功函数 把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量。功函数的大小通常大概是金属自由原子电离能的二分之一。同样地将真空中静止电子的能量与半导体费米能级的能量之差定义为半导体的功函数。功函数的单位:电子伏特,eV
（功函数结构示意图。参考：M.S.Xue et al.，Physica B 406 (2011) 4240--4244）功函数(work function)又称功函、逸出功，在固体物理中被定义成：把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量。 真空能级：电子达到该能级时完全自由而不受核的作用。 功函数：真空能级与费米能级之差。 2. 功函数的分类 一般情况下功函数指的是金属的功函数，非金属固体很少会用到功函数的定义，而是用接触势来表达。 功函数与金属的费米能级密切关联，但并不完全相等。这是由于固体自身具有表面效应，原包中靠近表面的电荷分布与理想的无限延伸重复排列的布拉菲格子固体想必严重扭曲。 一般将功函数按照电子能量的来源，或者说是电子受激发的方式将功函数分为“热功函数”和“光电功函数”。 （1）当电子从热能中吸收能量，激发到达表面我们称之为热功函数。 （2）当电子从光子中吸收能量，激发到达表面时我们称之为光电功函数。 3. 功函数的作用 （1）当金属与半导体接触，金属与半导体之间功函数差相对很小时（同时半导体有高浓度的杂质），也就是说接触面势垒很窄的情况下，形成欧姆接触。 （2）当半导体与金属功函数相差较多，形成势垒，在金半接触面形成势垒结，形成肖特基二极管（也叫做整流二极管）的结构基础。
金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金 属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料） 1.意义 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后 出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 2.种类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 （1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 （2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬 度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。 （3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及 金属基复合材料等。 3.性能 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制 造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工 艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、 切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它 包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它 的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和 非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷 的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为 机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载 荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求 的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、 多次冲击抗力和疲劳极限等。 金属材料特质
第一节常见的金属材料 1.生铁和钢都是____________合金。要使生铁变成钢，必须降低生铁中的 __________含量，调整____________的含量，除去____________等有害杂质。纯铁____________，不宜用来制造机械和其他用品；生铁中的白口铁缺点是 ________________________，不宜铸造和机械加工；灰口铁强度____________，不能煅轧；钢较硬，具有良好____________性、____________性、____________性，可以煅轧和铸造。 解析：本题考查铁极其合金的基本特性。 答案：铁、碳碳硅、锰硫、磷机械性能和可加工性能差硬而脆差韧可加工耐腐蚀性 2.常见金属的下列用途各利用了金属的哪些性质？ (1)用铁锅炒菜 _______________________________________________________________。(2)古代人将铜打磨成铜镜 _____________________________________________________。 (3)将铝拉成丝作电线 ________________________________________________________。 (4)古代人用铁做刀、矛等武器 _______________________________________________。 (5)人们用黄金做项链、耳环、戒指 _____________________________________________。 解析：金属的性质决定金属的用途。铁锅炒菜有利于人体对铁元素的摄取；古代人将铜打磨成铜镜，利用金属铜具有很好的金属光泽；将铝拉成丝做电线利用了金属铝的延展性；将铝拉成丝做电线利用了金属质硬，机械强度大；人们用黄金做项链、耳环、戒指，因为黄金性质稳定，有金属光泽，美观大方。 答案：(1)导热性好(2)有金属光泽(3)延展性好、导电性好(4)机械强度大(5)有金属光泽 3.下列说法是否正确？在( )中用“√”表示正确，用“×”表示错误。 ①可以用铁罐贮运稀硫酸( ) 1 / 4
XX年最新金属材料知识大全 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。下面是为大家分享的xx年最新金属材料知识大全，欢迎大家阅读浏览。 【1】概述 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。(注：金属氧化物(如氧化铝)不属于金属材料) 1.1意义: 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 1.2种类: 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 (1)黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 (2)有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。
(3)特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。 1.3性能: 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能(过去也称为机械性能)。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等)，对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 【2】金属材料特质 2.1疲劳
功函数：是体现电子传输能力的一个重要物理量，电子在深度为χ的势阱内，要使费米面上的电子逃离金属，至少使之获得W=X－E F的能量，W称为脱出功又称为功函数；脱出功越小，电子脱离金属越容易。另外，半导体的费米能级随掺杂和温度而改变，因此，半导体的功函数不是常数。 功函测量方法：光电子发射阈值法、开尔文探针法和热阴极发射阻挡电势法、热电子发射法、场发射法、光电子发射法以及电子束(或离子束)减速电势(retarding potential)法、扫描低能电子探针法等。 紫外光电谱（UPS）测量功函数 1.测量所需仪器和条件 仪器：ESCALAB250多功能表面分析系统。 技术参数：基本真空为3×10-8Pa, UPS谱测量用Hel(21.22eV),样品加-3.5 V偏压；另外，测量前样品经Ar+离子溅射清洗, Ar+离子能量为2keV,束流密度为0.5μA/mm2。运用此方法一般除ITO靶材外, 其它样品都是纯金属标样。 2.原理 功函数：φ=hv+ E Cutoff-E Fermi 3.测量误差标定 E Fermi标定：费米边微分 E Cutoff标定：一是取截止边的中点, 另一种是由截止边拟合的直线与基线的交点。 4.注意事项 测试样品与样品托(接地)要接触良好，特别是所测试样的表面与样品托之间不能存在电阻。 用Fowler-Nordheim(F-N)公式测定ITO功函数 1.器件制备 双边注入型单载流子器件ITO／TPD(NPB)／Cu 原料：较高迁移率的空穴传输材料TPD和NPB作有机层，功函数较高且比较稳定的Cu作电极，形成了双边空穴注入的器件。
制备过程：IT0玻璃衬底经有机溶剂和去离子水超声清洗并烘干后，立即置于钟罩内抽真空，在1×10-3 Pa的真空下依次蒸镀有机层(TPD或NPB)和金属电极Cu。 2.功函测量方法 运用Fowle~Nordheim(F-N)公式变换，消除了载流子有效质量和器件厚度因素的影响，提高了测量的精度，可以简单准确地测定了ITO的功函数。 其中TPD和NPB的电离势IP值分别为5.37eV、5.46 eV。 α：ln(J／V2)-1/V的关系图，然后用直线模拟出了高场下的线性关系，α代表直线的斜率。 3.ITO功函测量值 测得值分别为4.85 eV、4.88 eV；ITO薄膜表面功函数一般是4.5eV左右，如果功函数提高到5.0eV或者更大，那么可进一步提高空穴的注入率。 新型功函数测量系统 1.1测量方法 采用接触势差法 1.2系统组成及原理 系统组成：信号发生单元、振动单元和检测单元组成。 工作原理：信号发生单元输出低频正弦信号使参比电极振动, 调节振动单元偏压使检测单元输出信号为零, 通过计算加载偏压和标准参比电极的偏差可得样品功函数值。 1.3功函计算 样品与参比电极通过导线连接相接触，两者的费米能级不同, 因此样品与参比电极间将会存在势差CPD。 CPD=（φc-φs）/e 样品与参比电极之间距离为d0，音频震荡线圈使参比电极发生微小振动，两者之间距离为： D(t) = d0+d1sin(wt)