K

导读：　K篇一：g k h ...

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K篇一：g k h

K篇二：K-l变换

K篇三：什么是K-T点

第三讲 非线性规划

4约束极值问题(1)

问题  <1> R{X|g(X)0,j1,l}j

思路:有约束无约束; 非线性线性; 复杂简;

一、最优性条件

1. 可行下降方向(有用约束,可行方向,下降方向)

(1) 有用(效)约束

设<1>式的f(X),gj(X)有一阶连续偏导

设X(0)minf(X),是一个可行解, 下一步考察时，要讨论约束.

分析: 应有gj

(X

若gj(X(0)(0)(0)gj(X)0)0 (0)g(X)0)0, 则在U(X(0))内,

有gj(X)0,

此时各个方向均可选.

若gj(X

则X(0)(0))0, gj(X)0形成的边界, 影响下一步选向.

故称gj(X)0是X

设X(0)(0)点的有效约束. (2) 可行方向(对可行域来说) 为可行点, P为某方向, 若存在00, 使得X(0)PR,[0,0] 则称P是X(0)点的一个可行方向.

(0)(a) 可行方向P与有效约束gj(X)0的梯度

gj(X(0))关系是:

gj(X(0))TP0.

记有效约束下标集

J{j|gj(X(0))0,1jl} 若P为X(0)的可行方向, 则 存在00, 使得当[0,0],有

gj(X(0)P)gj(X(0))0,jJ 从而

dgj(X(0)P)

d

见下图.

0gj(X(0))TP0,jJ

(b)反之, 若gj(Xg1(2(X(0))0(0)T)P0, 则P必为可行方向.

(0)gj(X(0)P)gj(X(0))gj(X(0))TPo()<1>对有效约束gj(X)0,只要充分小,得

K篇四：HOLLiAS MACS-K 系列硬件手册

K篇五：高k材料

高k栅介质材料研究

黄玲 10092120107

摘要

在传统的MOSFET中，栅介质材料大部分采用二氧化硅，因为SiO2具有良好的绝缘性能及稳定的二氧化硅—硅衬底界面。然而对于纳米线宽的集成电路，需要高介电常数（高k）的栅极介质材料代替二氧化硅以保持优良的漏电性能。这些栅极候选材料必须有较高的介电常数，合适的禁带宽度，与硅衬底间有良好界面和高热稳定性。此外，其制备加工技术最好能与现行的硅集成电路工艺相兼容。

关键字：高介电常数；MOSFET；

1.引言

过去的几十年中，SiO2容易在硅表面氧化生长，工艺简，单热稳定性好，作为栅介质材料，是一种非常重要的绝缘材料。但随着集成电路规模的不断增大，需要减小器件的特征尺寸。对于给定的电压，增加电容量有两种途径:一种是减小栅绝缘层的厚度，一种是增加绝缘层的介电常数。对于SiO2 来说，由于其介电常数较小，只有3. 9 ，当超大规模集成电路的特征尺寸小于0. 1μm时，SiO2绝缘层的厚度必须小于2nm ，这时，无法控制漏电流密度。而且，当SiO2 薄膜的厚度小于7nm 时，很难控制这么薄SiO2薄膜的针孔密度。另外SiO2难以扩散一些电极掺杂物，比如硼。薄氧化层带来的另一个问题是，因为反型层量子化和多晶硅栅耗尽效应的存在，使等效电容减小，导致跨导下降。因此，有必要研究一种高介质材料（又叫高- k 材料）来代替传统的SiO2。

2.1传统晶体管结构的瓶颈及转变方向

进入21 世纪以来集成电路线宽进一步缩小，SiO2栅介质层厚度成为首个进入原子尺度的关键参数，由公式

C=ε *ε0* A/Tox，

为了保证CMOS 晶体管的功能特性，增大C，最直接的做法是降低二氧化硅的厚度Tox，然而当Tox很小时会产生以下问题:

（1） 漏电流增加，使MOSFET功耗增加。（2）杂质扩散更容易通过SiO2栅介质薄膜，从栅极扩散到衬底，影响MOSFET参数，如阈值电压（3）因为反型层量子化和多晶硅栅耗尽效应的存在，使等效电容减小，导致跨导下降。（4）当SiO2栅介质薄膜做到很薄时，难以控制SiO2薄膜的针孔密度。（5）制作如此薄的SiO2栅介质在工艺上很难做到。

于是，在不能再减小Tox的情况下，研究方向转为增大ε，由于SiO2介电常

数较小，只有3.9，可以找到很多介电常数高于3.9的材料，但在性能和工艺方面的限制，科学家们还在寻找最合适的代替SiO2材料。

2.2 高k 栅介质材料要求

高k 栅介质材料要求不仅仅是要求栅介质的介电常数要大，在工艺制作和性能方面有其他更多的要求，其要求大致如表1[1]所列：

SiO2栅介质薄膜表1 新型高k 材料必须具备的性质

项目 期望值和要求

介电常数

栅极电容

栅极漏电流 > 10，但也不能太高，20左右为宜 > 30 fF/ Lm2 < 1 A/ cm2

界面态密度 < 1011/ cm 2

界面热力学性质 热稳定性良好；不与衬底发生反应而形成合金或化合

物；无界面互扩散

界面势垒能带结构 接近或大于SiO2/ Si 界面势垒高度， 能隙较大， Eg 最

好大于5 eV

结晶性质 薄膜一般为非晶，晶化温度要高

工艺兼容性 与CMOS 工艺兼容

所谓high k，是相对于SiO2来说的，只要比SiO2介电常数3.9高的都成为high k。从表中我们可以看出，对于high k材料的介电常数的要求，理论上，为了使得C越大，介电常数越大越好，但电致伸缩应变近似的和介电常数平方成正比，介电常数不宜太高，取20 左右。

High k栅介质材料与Si 之间的界面，界面质量应较好，即界面态密度和缺陷密度要低，尽量接近于SiO2与Si之间的界面质量，以削弱界面电子俘获和载流子迁移率降低造成的影响。且High k栅介质材料必须在Si 上化学稳定性好，以保证其在MOSFET 的生产工艺过程中和Si 不发生反应，并且相互扩散要小等

非晶结构是一种近程有序结构，就是2～3个原子距离内原子排列是有序的，大于这个距离排列是杂乱无规则的。由于非晶结构栅介质材料是各向同性的，不存在晶粒间界引起漏电流增大的现象，且较容易制备，因此高k栅介质材料都采用非晶结构。

2.3 高k材料替代SiO2 带来的技术问题

高k材料替代SiO2 后会带来很多技术问题，也正是因为这些技术上的问题才使得科学家们在寻找高k材料替代 SiO2的征途上遇到了很多挫折。其困难大致有以下几个方面[2]：

（1）高k 介质材料与Si 的界面存在界面态。界面态能引发费米钉扎效应，金属栅的费米能级被钉扎Si 禁带中央附近，使得各种金属栅电极功函数均被钉扎在4.6eV 附近， 产生栅电压阈值漂移，无法实现双金属栅MOS 器件所要求的阈值电压值。

（2） 高k 栅介质载流子迁移率下降， 难以获得好的电流输运特性。

（3）高k 栅介质与Si 衬底的界面热稳定性差。

（4）如何进一步降低等效氧化物厚度、漏电流的问题。

（5）杂质的扩散问题。栅极中的杂质由于浓度梯度会扩散到高k栅介质或者衬底，从而影响平带电压和阈值电压。

（6）金属栅和高k栅介质的可靠性问题。

2.4 高k 材料的选择

最有希望取代SiO2 栅介质的高k 材料主要有两大类: 氮化物和金属氧化物。表2[1]中列出了一些高介电常数材料的性能。

表2 几种高k 栅介质材料的性质比较

材料 介电常数k 带隙Eg / eV 对Si 的导带偏移Ec / eV 晶体结构 SiO2 3. 9 8. 9 3. 2 非晶 Si3N4 7 5. 1 2 非晶 Al2O3 9 8. 7 2.8a 非晶 Y2O3 15 5. 6 2.3a 立方 La2O3 30 4. 3 2.3a 六方，立方 Ta2O5 26 4.5 1～1.5 正交 T iO2 80 3.5 1.2 四方

( 金红石，锐钛矿结构)

HfO2 25 5.7 1.5a 单斜，四方，立方 ZrO2 25 7.8 1.4a 单斜，四方，立方

Si3N 4 的介电常数比SiO2 略大，约为7。由于五价N 多余的电荷和界面处键合应力引起的高缺陷密度，使得通道载流子的迁移率和驱动电流大大降低。故Si3N4不适合作为高k 材料。

Al2O3 是一种非常稳定的材料，作为一种替代的高介电材料，Al2O3具有许多优良特性，满足作为高介电材料的大部分要求，如高能隙( 8. 9 eV )，在高温下与Si 之间很好的热稳定性，并且能在传统的CMOS 高温热处理条件下保持非晶。但其介电常数不够大，约为9，不能很好地满足high k材料介电常数为20的期望。

Y2O3的介电常数为15，其能隙为5.6eV，但大量实验表明，Y2O3和Si 的界面反应很难避免，故不适合作为高k 材料。

La2O3是一种很好的高介电材料，各方面都符合high k材料的要求，但薄膜

中固定电荷密度和氧的扩散、CMOS后续工艺过程中界面的热力学稳定性等多方面的问题仍亟待解决。

Ta2O5 的介电常数为26，其能隙为4 eV。研究表明，在实际应用中，它的漏电流太大，且在硅上的稳定性也不好。虽然可以通过在臭氧中退火减小漏电流， 但同时也增大了界面层厚度和EOT。故Ta2O5不适合作为高k 材料。

TiO2 介电常数过大，带隙较窄，且薄膜的漏电流较大，不适合作为高k 材料。

ZrO2 和HfO2 都有大的带隙，对Si 的导带偏移大于1 eV。该特性是大部分高k 材料不具备的。高的势垒可有效地阻止电子（或空穴）的肖特基穿过，即降低了超薄膜的隧穿电流，且其介电常数为25，接近期望值20，所以，ZrO2 和HfO2在能带结构上很好地满足了高k 材料的选择标准。

2.5高k材料的应用

当MOS 器件缩小到100nm 以下时，简单的缩小比例不能解决纳米CMOS 面对种种挑战，人们提出了一些具有发展前景的新器件:SOI、CMOS、MOSFET、双栅MOSFET、环栅MOSFET、凹陷沟道MOSFET、DTMOSFET 和低温CMOS等，这些器件以其高速、低压、低功耗和高性能等优点，成为未来的笔记本电脑、蜂窝电话和个人通信机等便携式电子产品的关键部件，特别适应于制造超大规模集成电路(ULSI)。在这些器件中，作为主要材料之一的氧化层SiO2，正让位与高k材料。

MOS 器件缩小的同时，电场强度不可避免的增大了，这样会带来不利的效应,如阈值电压的量子效应，雪崩击穿，采用高k材料可以解决这个问题。

介质材料在光学上也有重要的应用，利用电介质晶体或薄膜的光学折射率、声电效应、电光效应和非线性光学效应,可以制造光集成和激光应用的可调谐窄带干涉偏振单色器、频率漂移器、光束偏转器、光调制器和二次谐波发生器等。

3. 高K材料今后的发展与展望

用于下一代MOSFET 的高介电栅介质材料的选择标准是非常苛刻的。人们研究了高k 材料至今，主要碰到两个问题：

（1）与现有器件工艺流程匹配问题；

（2）高k 材料与Si 衬底间界面性质研究。

结合上述材料特性和理论分析， 我们认为IVB 元素（Zr、Hf）氧化物尤其硅化物有望成为下一代MOS 栅介质最强有力的竞争者。但是，要想找到一种能够满足工业需要的替代SiO2 的高介电常数栅介质材料，科学家们未来的道路还很漫长。

参考文献

[1] 周晓强，凌惠琴，毛大立，李明《高介电常数栅介质材料研究动态》[J]，微电子学，2005.4，第35卷第2期

[2] 杨智超《高k栅介质材料的研究进展》[J]，赤峰学院学报，2008.4，第24卷第2期

K篇六：k值U值的区别

传热系数U与K的区别

传热系数是重要的热工设计参数之一，我国的设计师已习惯于用K值进行热工计算。自20世纪80年代中期引进国外镀膜玻璃生产技术及产品后，目前较多技术资料提供的传热系数已不是中国国家标准GB10294条件下的K值（等同采用日本标准），而是美国ASHREA标准条件下的U值，或欧洲标准EN673条件下的K值。这三种传热系数之间有什么区别？各有什么特点？相互之间是否存在换算关系？以下就此进行说明。

1、 传热系数的定义

传热系数（导热系数）是衡量物体导热性能的物理量，它的定义是：在规定的标

准温度条件下，单位时间内从单位面积的玻璃组件一侧空气到另一侧空气所传输的热量。按此定义透过玻璃组件传导的热量Q可用下式表示：

Q=传热系数×（T内—T外） （式—2） 其中T内、T外分别是玻璃两侧的温度，或室内、室外的温度。 2、 传热系数的单位

传热系数的公制单位为：W/m2℃，其中W--瓦（热功率），m2--平方米（玻璃面积），℃--摄氏温度。

传热系数的英制单位为：BYU/hft2℉，其中BTU--英制热量单位，h--小时，ft2--平方英尺（玻璃面积），℉--华氏温度。

两种单位之间的换算关系为：

1 BYU/hft2℉ = 5.68 W/m2℃ 3、 传热系数的体系（标准测试条件）

常见的传热系数体系有三种，不同体系规定的测试条件不同，因而结果必然不同，分别列于下表：

表—3 三种传热系数的体系

执行标准 中国GB10294标准

欧洲EN673标准 美国ASHRAE标准

测试条件

传热系数

室外温度 室内温度 室外气流

符号

℃ ℃ m/s

K -20.3 17.1 3.0

-10 15 k 自然对流 -17.8 21.1 6.7 U冬

31.7 23.9 3.4 U夏

室内气流阳光强度

2

m/s w/m 自然对流 0 自然对流 0 自然对流 0 自然对流 783

由表-3可知，美国ASHRAE标准将U值的测试条件分为冬、夏两季，而中国及

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欧洲的标准中则有冬季条件（阳光强度=0），因此在实际使用中美国的U值更接近真实情况。如果类比的话，中国及欧洲的K值仅相当于美国的U冬，下面我们将看到他们在数值上也是不同的，因此无法比较。

4、 不同传热系数的对比

同一种结构的玻璃，采用不同体系的传热系数具有不同的结果。以下给出几种玻璃结构的三种传热系数：

表—4 几种结构玻璃的不同传热系数表示

玻璃结构

6c 白玻 6c+12A+6c 白玻中空 6 CTS140 热反射玻璃 6 CTS140+12A+6c 热反射中空 6 CEB12+12A+6c Low-E中空

中国K值 5.44 2.58 5.03 2.41 1.57

欧洲K值 5.02 2.51 4.64 2.36 1.49

美国U值 U夏 U冬 5.74 6.17 3.09 2.75 5.72 5.66 3..04 2.58 1.70 1.66

由表中数据可知，对同一种玻璃而言，欧洲的k值∠中国的K值∠美国的U值。因此比较某一玻璃的K或U值时，必须指明所给的何种体系下的传热系数，否则其数值是没有可比性的。由于不同测试条件下的结果是非线性的，因此不同传热系数之间，即U与K及中国的K与欧洲的k之间不存在换算关系。通常若U值满足设计要求，则K及k必然满足要求。

5、 应用注意事项

K值、U值本质上没有区别，都是玻璃的传热系数，但在数值上是有区别的。市场上各种技术资料中的传热系数，无论用U值还是K值表示，都已注明是何种标准条件下的值，使用中务必注意。目前中国国内采用比较多的是美国ASHRAE标准条件下的U值，部分欧洲进口的玻璃采用的是欧洲的k值，不明白这一点就会得出错误的结论，似乎欧洲的玻璃优于美国或中国玻璃。

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K篇七：看懂 K 线之指标入门

K篇八：K-line与CAN的区别

从基于K线和基于CAN总线的KWP2000协议可以看出，两种协议在物理层、数据链路层及网络层（15765）上存在以下主要差别，这也是K线被CAN总线取而代之的主要原因所在：

1、K线通讯速率较低，最大波特率仅为10400bps；CAN总线通讯速率较高，最大波特率可达1Mbps。

2、K线采用单端信号传输，抗干扰能力较弱，可靠性较差；CAN总线采用差分信号传输，抗干扰能力强，信号传输的可靠性高。

3、K线诊断在启动应用层诊断服务之前必须对ECU进行初始化建立连接，并且初始化过程比较复杂；而基于CAN总线的诊断设备不需要对ECU进行初始化即可进行诊断服务。

4、K线诊断应用程序开发者必须亲自管理数据传输过程中的字节间定时，并处 理底层通讯错误；CAN数据帧以整帧报文的形式进行发送，应用程序开发者不必管理字节间定时，并且CAN总线物理层和数据链路层具备完善的错误检测和错误 恢复机制，应用程序不必监视和处理底层通讯错误。

5、K线网络结构单一，网络管理功能很弱；而利用CAN总线可构建复杂的网络结构，可跨越网段进行远程诊断。

6、K线网络采用破坏性的仲裁机制，当诊断设备采用功能寻址与多个ECU进 行通讯时，为避免总线冲突，ECU开发者必须采取措施保证多个ECU顺序访问总线；而CAN网络采用非破坏性的仲裁机制，并且仲裁过程由数据链路层完成， 当诊断设备采用功能寻址与多个ECU进行通讯时，ECU开发者不必考虑总线访问冲突问题。

7、K线服务报文最大字节长度仅为255，无法满足更长报文的传输要求，并 且在长报文的传输过程中用户必须自己采取措施进行连接管理，可靠性和兼容性较差；而CAN总线诊断服务报文最大字节长度可达4096（12位），对于长报 文的传输，网络层协议还具备标准化和规范化的同步控制、顺序控制、流控制和错误恢复等功能，具备很高的可靠性、兼容性。

8、K线支持RS232标准串口调用，CAN支持RS485标准串口调用。

K篇九：U值与K值的区别

U值与K值的区别

概念和定义相同。 U 值和 K 值都是衡量材料隔热性能的物理量，即传热系数。建筑玻璃的 U 值和 K 值都定义为：在标准条件下，单位时间内从单位面积的玻璃组件一侧空气到另一侧空气的传输热量。

U- 值：

U- 值主要用来量度穿过玻璃系统的传热量，计算方式是华氏一度的温差下每小时穿过一平方英尺玻璃的热量。 单位制为 BTU/h.ft2. ℉这里 BTU 为英制热量、 h 为小时、 ft2 为平方英尺、℉为华氏温度。

K- 值：

K- 值主要用来量度穿过玻璃系统的传热量，这个数值是一个温度函数。计算方式是摄氏一度的温差下每小时穿过一平米玻璃的热量。 单位制为 w/m2.k ，其中 w 为热功率、 m2 为玻璃面积、 k 为 摄氏 温度。

换算公式为： 1 BTU/h.ft2. ℉ = 5.68 w/m2.k

由此看出， U 值和 K 值的概念和定义是完全相同的。但 实际上 K 值和 U 值完全不同 , 现在美国是有标准的 U 值，也有中国的标准的 K 值 . 比如说美国的 U 值，拿中国的 K 值的标准来衡量是有问题的。

美国冬季 U 值与夏季 U 值，冬季 U 值的测试环境为外部温度 -20 ℃ ，内部温度 21 ℃ ，风速 3.3m/s ，相当于夜晚环境；夏季 U 值测试环境为外部 32 ℃ ，内部 23.8 ℃ ，风速 6.7m/s ，相当于有阳光照射下的环境。

中国的 测 K 值的测试环境为外部温度 2.5 ℃ ，内部温度 17.5 ℃ ，风速 4m/s ，无阳光直接照射（相当于夜晚环境）。

这个值测出来是不一样的。 用深圳南玻的一款玻璃举例说明，以 6CEB21+12A+6C 为例，中国 K 值为 1.68 ，美国冬季 U 值为 1.77 ，夏季 U 值为 1.95 ， 结果是 ：中国 K 值＜美国 U 值。

K篇十：U值、R值和K值的区别

U值、R值和K值的区别

热导率（k值）

热导率是用来度量材料传导热量的能力，热导率愈高，热量在该材料内的损耗就越少。热导率定义为单位截面、长度的材料在单位温差下和单位时间内直接传导的热量，公制单位是瓦/米·开尔文（W/m-K）。通常用k或λ来表示热导率。

不同单位制下热导率的换算公式如下

1 BTU/ft hr F = 1.73 W/m-K = 1730 mW(毫瓦)/m-K

12 BTU-in/ft2 hr F = 1 BTU/ft hr F = 1.73 W/m-K

1 BTU-in/ft2 hr F = 0.144 W/m-K = 144 mW/m-K

和热导率相对应的是热阻率，用来表示材料阻止热量在某方向上传导的能力。热阻系数的单位是米·开尔文/瓦（m-K/W）

热阻值（R值）

热阻值R的定义是：在指定的温度下，某种材料在单位面积上阻止热量穿过的能力。材料的R值越高，就越适合作为保温材料。

热阻值的单位是 m2·K/W（英制：ft2·hr·F/BTU）

材料厚度/k值 = R值

连续的绝热材料的R值可以相加

R值和材料厚度具有线性关系

R/in = 144/k (mW/m-K) -> 12 mW/m-K 相当于每英寸厚度R值 = 12

R=1：R=1 ft2.hr.F/BTU=0.176 m2·K/W

和热阻值对应的是热导系数，单位是W/m2·K，在系统中这个值通常被称为总传热系数（OHTC）。

热阻值常常被用在建筑工程中，用来评价材料或者系统的相对保温能力。

热导系数（U值）

U值用来度量导热能力，表示材料在单位面积上允许热量通过的能力，单位为W/m2·K。U值为R值的倒数，即U=1/R。

U值越低说明材料保温性越好（和k值概念很类似）

OHTC和U值常常被认为是同义的。

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