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微系统封装基础作业(3)

来源:网络收集 时间:2018-12-29 下载这篇文档 手机版
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纳米管和碳纳米颗粒等,通过改变电解的工艺条件可以控制生成碳纳米材料的形式。 (6)等离子喷射沉积法

这种方法是将离子喷枪的钨电极(阴极)和铜电极(阳极)进行水冷却,当Ar/He载气挟带苯蒸气通过等离子体炬之后,会在阳极的表面上沉积出含有碳纳米管的炭灰,NaokiHatte等用此方法获得了长达0.2mm的碳纳米管。准自由条件下生长碳纳米管的方法比较复杂,将高取向的晶化石墨置于一个超高真空的蒸发容器之中(1.33×10-6Pa)作为蒸发源,用另一块无缺陷的石墨作为衬底,用电子束轰击蒸发源,则在石墨衬底上沉积出少量纯度较高的碳纳米管。

B) 由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同,都是一个C原子和3个C原子形成共价键,还有一个游离的电子,所以具有很好的电学性能。 C)同上,自由电子可以传递热能。导热原理详见题5、6。

D) 因为CNT在收到压力时会产生波峰状的扭曲,压力卸载后,又会恢复原状。

24. 为什么石墨烯的层间距以及多层碳纳米管的层间距都是0.34nm? 答:

因为不管是石墨烯还是碳纳米管,它们之间的层间距差不多就是一个碳原子的距离,而碳原子的晶格间距大约为0.34nm左右,因此石墨烯和多层碳纳米管的层间距都是0.34nm。

25.MoS2是什么材料?它有什么应用?

MoS2即二硫化钼,天然的二硫化钼即辉钼矿,为六方晶体,具有与石墨相似的层状结构,有很低的摩擦系数和极佳的润滑性能,被誉为“高级固体润滑油王”,具有分散性好,不粘结的优点,可添加在各种油脂里,形成绝不粘结的胶体状态,能增加油脂的

润滑性和极压性。也适用于高温、高压、高转速高负荷的机械工作状态,延长设备寿命。

二硫化钼用于摩擦材料主要功能是低温时减摩(分散性好,不黏腻),高温时增摩(存在二硫化钼、三硫化钼和三氧化钼的共聚物,当摩擦材料因为摩擦而温度升高时,共聚物中的三硫化钼颗粒随着升温而膨胀,起到增大摩擦的作用)。 26.A)什么是Carbon tetrahedra?它的结构有什么特点?

Carbon tetrahedra指的是碳四面体结构,中心有一个碳原子与四周四个碳原子形成共价键,构成对称的空间正四面体结构,中心碳原子的两个共价键之间的键角等于109゜28'。类似的结构还有甲烷。

B)金刚石的硬度为什么很高?

“金刚石是碳原子被挤压而形成的一种矿物。”在金刚石晶体结构内部,每

个碳原子周围都与四个碳原子紧密结合,形成一种致密的三维结构,这种致密的三维结构使得金刚石具有较大的密度,也使它具有最大的硬度。

C)为什么金刚石导热性能很好,导电性能很差?

导热性能好的原因:导热靠的是晶格振动。金刚石具有完美的空间对称结构,晶格空间排列整齐有序,所以晶格振动可以很好的传递,从而实现热传导。

导电性能差的原因:在金刚石晶体中,每个碳原子都形成了四个共价键,并且空间结构稳定,所以不存在自由移动的电子,因而金刚石不导电。

27. 为什么石墨是黑色的,而金刚石则会闪耀光芒?

一种物质所呈现的颜色是与这种物质对可见光的吸收情况有关。一种物质如果将所有 波长的可见光全部吸收则呈黑色;而对于可见光所有波长光的吸收程度相差不多则呈现灰 色。如果只吸收可见光中某波长的成分,将呈现其它未吸收光的复合色。这里

我将讨论一下 由于金刚石和石墨的价电子状态不同所引起它们之间所存在的颜色差异。

在金刚石晶体中,每个C原子都是以“C-C”单键而相互连结,在它与可见光能谱相近的能谱中,有振动能谱,电子跃迁能谱,转动是很难发生的。“C-C”键的振动频率在1300cm-1以下,属红外区。而“C- C”键的价电子跃迁能谱却又发生在紫外区内。由此看来金刚石不可能在可见光范围内产生吸收现象。因此它是透明的。

再看石墨,其“C-C”键的振动能谱和价电子的跃迁能谱也是分布在红外区和紫外区。 也都不能吸收可见光。所不同的是,它还有π电子。那么由于π电子的存在将出现什么现象呢?根据量子力学处理一维势箱中的粒子解薛定谔方程所得的结果,这里将它应用于处理石墨晶体内大π键中的电子。假定一个电子在键平面沿一直线而运动,计算结果表明,线度在4?~6?,就能对可见见光的光谱全部吸收。由于石墨分子是按正六角形排布成无限伸展的平面型大分子,分子平面的线度一定远大于计算数值。因此使π电子从基态向更高的能级跃迁,而且由于跃迁到的能级不同,对可见光中的不同波长的光可产生吸收,而使石墨呈黑色。

这就说明石墨和金刚石在颜色上的差异主要是由于石墨存在离域的多电子大π键,电 子的离域使电子的能量降低。能级间的能量差减少以至对光的吸收情况不同。 28.A)为什么人们在封装中用铜(Cu)代替了铝(Al)?用低k值材料代替了SiO2? ①因为铜的导电性好,可以减小线上延迟,提高速度。 ②提高场区的阈值电压,使之不容易反型。

B)试预测:铜与低k值材料分别将会被什么材料所取代?

石墨烯由于其质量轻,导电性能好,很可能会取代铜作为导线材料。 低k材料有SiN、SiON。 C)k值最低会是多少?为什么?

因为K=ε0εr,所以最小会是真空介电常数ε0

29.做能量存储时,电池和超级电容的原理分别是什么?它们各有什么优势与劣势? 电池是将电能转化为化学能储存起来。 超级电容是将电能转化为电荷储存起来。 电池 优势 放电平稳 劣势 充放电时间慢 锂电池一般能够充放300-500次 超级电充放电时间快 容 深度充放电循环使用次数可达1~50万次

30.画出5个generation的Dendrimers.

放电不平稳

31.A)什么是cyclolinear polymer?

B)什么是cyclo-matrix polymer?

32. PPT36页中,哪一种会形成telechelic polymer? Stepgrow chaingrow

33. A)碳原子电子分布是什么样的? B)为什么碳原子会形成正四面体的结构?

C)碳原子形成的正四面体结构时,碳原子的每个键之间的夹角是多少? 答:A)1s2 2s2 2p2

B)2s2和2p2电子发生轨道杂化,形成四个完全等同的杂化轨道,而原先的四个电子分别各自填充进一个轨道中,最终四个轨道按照空间能量最小原理排列形成正四面体结构。

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