辐射半导体及半导器制造技术

辐射半导体与电子半导体类似，是等温黑体辐射从一个表面到达另一个表面的份额大于逆向辐射到达份额的封闭腔。主要原理是费马原理。封闭腔辐射角系数ｆ失去互换性，产生敞开面辐射能流量呈负值的负极、呈正值的正极，热量自动地从负极流向正极，使负极前方的物体降温，正极前方的物体升温，特别是漏斗形镜面、辐射半导体镜面与不对称渐变折射率介质组合的结构能力更强，可以制冷、制热、空调、烹调、驱动热机、发电，能够将漫射聚集为极高能流密度的细光柱定向输送，能够使物体成为“黑洞”隐形等等，能够日夜聚集、储存、输送太阳能和太阳能转化的各种物体自发辐射能，是收集、开发、利用量子能源的理想结构。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种辐射的波导技术，尤其是一种辐射半导体技术。
技术介绍
：首先说明，辐射半导体是现代光学、传热学以及光学材料的结晶，是人们还不了解的一种新科技、新领域。它的原理与热力学第二定律有矛盾，说明热力学第二定律与现代光学、传热学的基本定律、基本定理及光学材料有矛盾。热力学第二定律是热动学的经验、实验总结，总结出当时技术不可能做到的多种说法，例如低温物体不可能向高温物体传递热量，不可能制造出第二类永动机等等。后人以热动传热及角系数有互换性的辐射传热进行研究，证明这些说法正确。但是，人们对辐射还不十分了解，在哲理上，热力学第二定律不应该包括所有的辐射传热，过早肯定辐射不可能存在与它矛盾的未知领域未免太唐突。现代光学、传热学证明，非对称渐变折射率透射介质的辐射角系数没有互换性，能够不产生其它变化地把低温物体的热量以辐射的形式自动地传递到高温物体，是辐射半导体，是新科技、新领域。热力学第二定律否定现代光学、传热学，否定确实存在的辐射半导体是不可能的。辐射是物质，是一种能量形式，热辐射是所有物体的固有属性。物体传热是热力学的不平衡过程。热动传热依靠热力学温度梯度，用物体接触的宏观运动和微观粒子热运动的形式传热，不能通过真空传递热量。辐射传热是依靠电磁波，用热能-辐射能-热能的形式在真空、介质中传递热量，物体不必接触，因此热动传热与辐射传热有本质的不同。所有物体都不断地向外发出热辐射，同时又不断地吸收其它物体的热辐射，两者交流热辐射的差额即是物体之间的辐射换热量。单纯以辐射换热的系统，向外发出热辐射与吸收热辐射相等处于热平衡，向外发出的热辐射大于吸收的热辐射温度降低，反之温度升高。物体温度越高辐射能力越强，温度相同，物体的性质和表面状况不同辐射能力不同，介质对不同波长的辐射透射、折射、反射、吸收等都不相同，所以温度不是辐射能力、辐射换热的唯一决定因素，在纯辐射换热系统中，诸多因素都影响一个表面的辐射到达另一个表面的份额，影响辐射能流密度、能流率和温度的分布。单一热源中的微观粒子不断地相互交流自发辐射的能量子，辐射量子和吸收量子处于平衡状态。在光学器件中，导光系统、聚集系统等光学系统可以引导、聚集光辐射，但是，不管是端面直接耦合、楔状薄膜耦合、楔状光纤耦合、光栅耦合、陵镜耦合的器件还是其它任何光学器件，都不能像电子半导体整流交流电那样，整流单一热源中微观粒子相互交流的量子，在单一热源中利用单一热源的热量做功，不能把低温物体的热量自动地聚集、输送到高温物体。自发辐射是量子，是能量。当几何因素、介质因素使封闭腔敞开面的辐射角系数没有互换性，自动维持单一热源与敞开面交流量子的不平衡状态，辐射从一个敞开面到达另一个敞开面的份额大于逆向辐射到达份额，即可以使封闭腔形成辐射半导体。因此，封闭腔使低温物体以辐射的形式向高温物体传热的前提是，敞开面辐射角系数必须没有互换性。-->表面Ai的辐射中直接到达表面Aj的辐射份额称为角系数，用表示。等温黑体、灰漫的表面换热，有效辐射均匀，能够忽略介质因素、几何因素的作用和影响，两个表面辐射换热的角系数有互换性：。现代科技可以使角系数没有互换性：1、渐变折射率(GI)介质分为对称渐变折射率(Symmetric graded index，SGI)介质和非对称渐变折射率(Non-symmetric gradient refractive index，NGI)介质，NGI介质又分为反射NGI介质和透射NGI介质。SGI介质应用于角系数有互换性的通信光纤波导，能够最大程度地减小色散、减少传输损耗、增加通信容量，具有优越的特性，得到了深入研究和推广应用。NGI在通信光纤波导中不能与SGI比拟，因此被长期忽视。与通信光纤波导不同，低温物体向高温物体以辐射的方式传递热量，角系数必须没有互换性，这正好是NGI的特长，SGI无可比拟。根据费马原理，在GI介质中，光线的行进轨迹总是从低折射率区弯向高折射率区。透射NGI，尤其是多层重叠的透射NGI，对光线定向引导作用特别强，使辐射从低折射率Ai到达高折射率Aj的份额显著大于从Aj到达Ai的份额，Ai与Aj的辐射角系数没有互换性，NGI透射介质是辐射半导体。NGI是辐射半导体可以这样简单理解：假如NGI透射介质的低折射率区Ai、高折射率区Aj有两个对称的等温黑体表面进行换热，因为光线总是从低折射率区弯向高折射率区，Ai投向Aj的辐射都能到达Aj，而从Aj投向Ai的辐射总有某些辐射在拐点(转折点)有效距离内，拐弯回到Aj(如图1、图4)，NGI的Ai与Aj之间的辐射角系数没有互换性，辐射到达量Ei→j多于Ej→i，使Aj黑体的温度高于Ai黑体。Ai黑体投向Aj黑体以外的某些辐射也拐弯到达Aj黑体，足以加大Ai黑体与Aj黑体辐射换热的不平衡，辐射从低温Ai到达高温Aj的份额依然大于从高温Aj到达低温Ai的份额，低温黑体Ai继续向高温黑体Aj以辐射形式传递热量，所以NGI是辐射半导体。2、假如换热的辐射是定向辐射，定向辐射不对射则没有互换性可言，即便是对射，也必须在极苛刻的条件下才可能有辐射角系数的互换性。如：a为1000W探照灯辐射面，b为10W近红外激光器辐射面，探照灯发出可见光的温度，比激光器的泵浦灯发出近红外线的温度高，a、b是对射的定向发射面，由于a向b辐射的面积大，到达b的热辐射远小于1％；b向a辐射的单色光散射角很小，激光器发出的光束通常是截面积很小而高度平行的光束，绝大部分热辐射被聚集于a很小的一点，它们辐射角系数没有互换性，低温激光泵浦灯向高温探照灯传热。3、敞开面角系数没有互换性，使低温物体向高温物体传热的辐射半导体的例子很多，本专利技术所列出的辐射半导体仅是其中的小部分。从这些例子知道，辐射半导体是几何因素、介质因素与辐射因素相互关系、相互作用，相互影响而形成，具有自己的规律和许多非常宝贵的性能。比如：A、具有独特的波导换热规律：令从n(n为自然数)个表面Ai投射、反射、折射、再辐射、偶合、聚集到达一个表面Aj的辐射份额之和为角系数f，用fi→j表示。假设封闭腔内部为不吸收辐射的透明介质；封闭腔除了敞开面以外，其它表面为镜面；介质和镜面对辐射换热没有能量贡献也不造成能量损失；敞开面的反射率为零；黑体对敞开面的辐射为敞开面的辐射源。对这样理想化的封闭腔换热模型进行研-->究知道，几何因素、介质因素与辐射因素的相互关系、相互作用、相互影响可以使封闭腔敞开面的辐射角系数f失去互换性，成为辐射半导体，根据能量守恒定律、斯蒂芬-玻而兹曼定律及角系数f的概念，用净辐射换热法的有效辐射求解换热的热流量，得到公式：及  Ei:j＝Ai:jfi:jT4i:j    (2)式中，为n个表面i的辐射到达表面j的净辐射热流量之和，Wm-2；σ为斯蒂芬-玻而兹曼常数5.67×10-8Wm-2K-4，Ai为i的面积，Ti为i黑体温度，Aj为j的面积，Tj为j黑体温度，Ei:j为i与j相互对流的辐射能流比值，，T4i:j＝(Ti/Tj)4，Ai:j＝Ai/Aj，。当的时候，i有稳定的净辐射热流量Φi→j流到j。当Ei:j＞1的时候，敞开面的净辐射热流量从i流向j，Ei:j＜1的时候，敞开面的净辐射热流量从j流向i，Ei:j＝1的时候，敞开面之间没有净辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射半导体封闭腔，特别是漏斗形镜面、辐射半导体镜面与非对称渐变折射率介质构成的封闭腔，其特征在于：封闭腔敞开面辐射角系数ｆ没有互换性，单一热源辐射从一个敞开面到达另一个敞开面的份额大于逆向辐射到达份额，自动地维持这种辐射交换的不平衡状态，使敞开面产生辐射能流量呈正值的正极、呈负值的负极，形成辐射半导体。

【技术特征摘要】
1.一种辐射半导体封闭腔，特别是漏斗形镜面、辐射半导体镜面与非对称渐变折射率介质构成的封闭腔，其特征在于：封闭腔敞开面辐射角系数f没有互换性，单一热源辐射从一个敞开面到达另一个敞开面的份额大于逆向辐射到达份额，自动地维持这种辐射交换的不平衡状态，使敞开面产生辐射能流量呈正值的正极、呈负值的负极，形成辐射半导体。2.如权利要求1所述的辐射半导体封闭腔，其特征在于：漏斗形镜面和截面折射率分布呈不同形态的非对称渐变折射率介质构成封闭腔，形成辐射半导体。3.如权利要求1所述的辐射半导体封闭腔，其特征在于：截面折射率分布呈波状的非对称渐变折射率介质的高折射率面形成辐射半导体镜面。4.如权利要求3所述的辐射半导体封闭腔，其特征在于：截面折射率分布呈锥状的非对称渐变折射率介质表面覆盖截面折射率分布呈波状、半卵状的非对称渐变折射率介质，形成辐射半导体。5.如权利要求1所述的辐射半导体封闭腔，其特征在于：截面折射率分...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎耕，
申请(专利权)人：黎耕，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]