金属隔热材料有什么 哪种隔热性能好 聚酰亚胺薄膜导热系数

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一、二维材料，为雪崩光电探测器带来新思路

二、金属隔热材料有什么 哪种隔热性能好

一、二维材料，为雪崩光电探测器带来新思路

研究点

1.首先，总结了二维(2D)光电探测器中光电探测机制的典型类型。2.然后讨论了由传统硅和III-V族化合物半导体的碰撞电离和雪崩光电探测器引起的雪崩机制。3.最后，详细介绍了一系列新兴的基于2D材料及其范德华异质结构的雪崩光电探测器及其在光子计数技术中的潜在应用。

4.综述了近期的研究进展，讨论了2D雪崩光电探测器面临的MIG战争，并对2D超灵敏360问答式光电探测器(如单光子探测器)的未来研究方向提出了一些观点。

虚假的研究背景

光电探测器是当今应用最广泛的技术之一。它们已经广泛用于传感器、用于从遥控器接收红外信号的接收器、光纤连接中的光电二极管、移动电话或照相机中的图像传感器、空间探索中的焦平面阵列和其他领域。由常规半导体(如硅、InGaAs、InSb、HgCdTe等)构成的光电探测器。)可以探测从可见光到中长波长红外的光子。

在过去的十年中，材料的研究和器件的制造技术越来越成熟，使得研究更先进的具有更高探测率、更快响应速度和更高分辨率的光电探测器成为可能。然而，在可穿戴电子设备、智能机器人技术、无人机或自动驾驶汽车等新兴领域，迫切需要轻便、非制冷、机械柔性的光电探测器。

近年来，红效应二维(2D)层状岩石晶格材料引起了光电硫探测器的极大研究兴趣。与传统块体材料相比，它具有表面自钝化、光-物质耦合强、费米能级可调、机械柔性等特点。

没有带隙的二维层状石墨烯可以与波长范围从紫外到微波的光相互作用，因此在宽光谱范围内的各种类型的光探测方面具有巨大的潜力。然而，由于其无带隙特性，不可能实现具有高信噪比的光电探测器。2D过渡金属二卤化物(TMD)具有随厚度变化的带隙，并且主要在从可见光到近红外的范围内显示出高效的光电探测特性。

在这方面，由2D层状材料和其他nd材料(n=0、1和3)组合形成的范德华异质结构可以实现各种光电探测器。二维层状材料由于原子尺度薄，光吸收系数低。载流子倍增碰撞电离是设计高探测效率二维光电探测器的一种有前途的策略。然而，二维光电探测器中碰撞电离产生的雪崩效应还没有得到广泛的研究。

核心内容鉴于此，中科院上海技术物理研究所的金水M和美国华盛顿大学的王传综述了由二维层状材料及其范德华异质结构组成的雪崩光电探测器，重点介绍了它们在单光子计数技术领域的潜在应用。第一点。二维光电探测器的机理

二维范德华力异质结光电探测器通常以光伏效应为主，光伏效应是指光生载流子在异质结、同质结或肖特基结中被内部电场分离并聚集在结两端产生电势差的现象。在WSe2/MoS2pn结中，光子在wse 2和mos 2中被吸收，在各层中产生电子-空穴对。然后，电子和空穴通过内置场在整个pn结处被空间分离。最后，弛豫载流子横向扩散到源极和漏极接触，产生光电流。

在载流子扩散期间，层间复合可能发生，这降低了2D光电探测器的效率。在这种类型的2D MoS2器件中，光电效应导致晶体管的阈值电压偏移，因为电荷从沟道转移到附近的分子。

光电导效应归因于二维MoS2的带尾态中载流子的俘获。在二维MoS2光电探测器中，金电极和单层MoS2具有不同的Zeebek系数。激光的局部吸收将导致MoS2沟道和金电极之间的结的局部加热。基于2D BP的柔性光电探测器制作在独立的聚酰亚胺薄膜上，其热导率约为0.2w/(mK)。聚酰亚胺的导热系数明显低于导热系数约为150 W/(mK)的硅。

入射激光会在2D BP器件下产生局部热点，因此载流子迁移率会因声子散射增强而降低，从而导致负光电流。

第二点。雪崩光电二极管的机理

雪崩光电二极管是一种极其灵敏的光电探测器，可以将光转换成电流或电压信号。雪崩光电二极管通常在几十甚至几百伏的相对高的反向偏置电压下工作。在这种情况下，光生电子-空穴对被电场加速，因此它们可以通过碰撞电离产生更多的载流子。雪崩过程只发生在几微米之内，光电流可以被有效地放大到更高的比例。

因此，雪崩光电二极管可以用作极其灵敏的探测器。

硅雪崩光电二极管的载流子倍增因子在50到1000之间变化。为了探测1100nm以上的红外波长，基于III-V族化合物或锗半导体的雪崩光电二极管是很好的选择。基于InGaAs的雪崩光电二极管比基于锗的更昂贵，但它具有更低的噪声和更高的检测带宽。

此外，InGaAs半导体具有高吸收系数，这允许使用相对薄的吸收层。当雪崩光电二极管通过外部猝灭电子器件以盖革模式运行时，它甚至可以用于单光子计数技术。硅基单光子雪崩探测器(SPAD)具有1 kHz以下的超低暗计数率和50%以上的探测效率。

在实际应用中，必须使用外部猝灭电子器件在短时间内将偏置电压重置到击穿阈值以下，从而可以停止雪崩过程，并可以使用SPAD来检测另一个入射光子。

第三点。雪崩光电二极管由常规半导体3.1硅基单光子雪崩光电二极管制成

由体硅半导体制成的SPAD由于其厚的光子吸收层(30-50 m)而表现出高的量子效率(50%)。然而，厚的吸收层限制了其频率响应，从而将硅SPAD的时间分辨率限制在100 ps的水平。对于时间相关的光子计数技术，需要使用更薄的硅(110 m)来提高20ps以下的时序分辨率。然而，在厚结SPAD和薄结SPAD之间存在权衡。

厚结SPAD通常探测效率高，但定时抖动差(SPAD产生光子吸收与输出电脉冲之间时间间隔的变化)；薄结SPAD的探测效率较低，但定时抖动较好。

3.2基于III-V族半导体的单光子雪崩光电二极管

基于硅的SPAD只能探测波长高达1100 nm的光子，因为硅半导体的带隙是1.1 eV。为了将检测波长扩展到电信范围，必须使用窄带隙半导体。InGaAs等III-V族半导体的带隙约为0.7 eV，是一种很有前途的红外单光子探测候选材料。基于InGaAs/InP SPAD的典型器件结构，i-InGaAs的带隙约为0.7 eV，用作光子吸收层。InP的带隙约为1.4 eV，p -InP/i-InP同质结用作载流子倍增区。

所有InGaAs/InP SPAD都基于独立的吸收、电荷和倍增(SACM)区结构。倍增区保持高电场以开始雪崩增益，而吸收区保持足够低的电场以最小化场感应漏电流。该设备通常工作在150至220 K的温度范围内，暗计数率低至3 kHz，在1至1.6m波长范围内探测效率高达45%，定时抖动低至30 ps。

3.3基于1D半导体纳米线的雪崩光电探测器

用纳米级光导或光电器件探测灵敏度相对较差，需要较大的放大倍数才能探测到微弱的光，最终探测到单个光子。一维纳米线雪崩光电二极管具有超高的灵敏度，检测极限小于100个光子，可再现的高倍增因子高达7104。此外，一维半导体纳米线提供了将光学量子点与雪崩二极管相结合的独特可能性，从而实现了将单个光子转化为宏观电流以进行有效的电学检测。

此外，一维纳米线雪崩光电二极管也可用于单光子探测。

2019年，A. C. Farrell等人报告了一种新的吸收和倍增雪崩光电二极管平台，由InGaAs/GaAs异质结纳米线阵列组成，用于单光子探测。InGaAs/GaAs纳米线雪崩光电二极管的暗计数率低至10 Hz，光子计数率低至7.8 MHz，定时抖动小于113 ps。然而，InGaAs/GaAs纳米线雪崩光电二极管的低温操作限制了其广泛的适用性。

因此，S. J. Gibson等人提出了一种利用锥形InP纳米线p-n结阵列在室温下进行有效宽带高速单光子探测的方法。截锥形纳米线结构实现了宽带光响应，外量子效率超过85%，增益超过105，时序抖动优于20 ps。这种基于1D量子纳米线的纳米雪崩光电探测器为量子通信、遥感和癌症治疗剂量监测提供了新的可能性。

第四点。由二维层状材料制成的具有雪崩光电二极管原子厚度的2D材料，由于其优异的光电性能，在光电探测器领域引起了极大的研究兴趣。然而，基于2D材料的光电探测器一直受到低光吸收系数的困扰，这限制了它们的实际应用。为了在2D光电探测器中获得高增益，可以使用支持电生载流子倍增的碰撞电离。此外，由于其原子薄，二维材料可能处于短的活性区(

二、金属隔热材料有什么 哪种隔热性能好

很多人需要接触一些高温的机器或者由于长时间工作而发热的机器。这个时候为了保证工人的安全，必须使用特殊的材料进行隔热，金属隔热材料就是其中之一。金属隔热材料主要用于飞行棋、冰箱、卫星等航天发射系统的座舱。

不同的金属材料有不同的隔热效果，不同的领域需要不同的金属隔热材料。现在边肖带你了解一下金属隔热材料有哪些，这些金属隔热材料哪些隔热性能好，哪些隔热性能差。

金属隔热材料有哪些种类隔热材料可以分为热反射材料、多孔材料和真空材料三大类。热反射材料本身可以反射热量，具有较高的反射指数。常见的材料有金、银、镍、铝箔或金属化聚酯。多孔材料本身有很多孔隙，孔隙中的空气导热系数很低，所以利用孔隙隔热。常见的材料有泡沫和纤维材料。

真空材料隔热的原理是利用材料内部的真空阻挡对流从而达到隔热的效果，多用于家电行业和航空，对材料的要求很高。什么样的金属隔热材料隔热效果好？在选择隔热材料时，首先要确定它用在什么地方。不同的地方有不同的隔热材料。几种常见的导热系数较低的保温材料有保温纸、玻璃纤维棉板/毡、聚氨酯泡沫板、离心剥离纤维棉/岩棉、微纳保温板等。

低温保温要求导热系数小的保温材料，如维纶保温硬毡、纳米基保温软毡等。高温绝缘使用具有高导热性的材料，例如云母。具体产品分析：钢制暖气片钢制暖气片对采暖系统水质要求高，在不安全的采暖系统中容易发生腐蚀。铝制散热器

铝制散热器要求系统水质PH值大于7，但不受区域供热系统限制，即使在开式锅炉系统中也不会被氧气腐蚀。铝散热性好，节能特性明显。同一个房间，如果使用相同规格的暖气片，铝铸件的数量要比钢的少。铜散热器

铜制散热器对系统水质和住宅供暖系统的PH值没有限制。最大的缺点就是比较贵。部分暖通超市不再经营铜暖气片。铜铝复合暖气片型铜铝材质的暖气片对系统水质和区域供暖系统的PH值没有限制，因为其内部是铜材质，抗氧化性好，而其外部镀了一层铝，所以散热效果更好。

上面我们知道，金属保温材料有三种，具体的金属材料也有很多种。在选择保温材料的时候，首先要确定用在什么地方。不同的地方保温材料的效果不同。三大类中，真空材料的隔热性能最好，对材料的要求也最高，所以应用在要求最苛刻的航空航天行业。多孔材料由于成本低廉，在生活中应用广泛。

不过，边肖建议，对于一些特殊的与生活相关的岗位，出于安全考虑，应该使用隔热性能好的材料来达到隔热效果。

以上就是关于金属隔热材料有什么 哪种隔热性能好的知识，后面我们会继续为大家整理关于聚酰亚胺薄膜导热系数的知识，希望能够帮助到大家！