针电极曲率半径对微间隙空气放电击穿特性的影响

电极结构对低压、微间隙放电击穿特性有一定影响,为了揭示本安开关变换器电容输出短路放电机理,系统研究了电极曲率半径与击穿电压之间的关系。以电极结构对微间隙放电击穿规律为研究目标,围绕针电极曲率半径,采用坐标变换法求解曲率半径与电场分布及击穿电压之间的数学关系。基于该数学表达式及流体-化学动力学理论,提出了低压、微间隙条件下综合考虑场增强因子及曲率半径的二维轴对称针-板电极几何模型,通过研究曲率半径对电子数密度、电场畸变程度的影响,阐明曲率半径对空气放电击穿特性的影响规律,并结合微纳程控放电试验平台进行试验验证。结果表明：针电极表面电子数密度增加越快,电荷积聚效应越显著,阴极表面更易形成场致发射从而击穿间隙产生放电;相同电极间距下,曲率半径越小,畸变电场强度越大,击穿电压越低,当电极间距小于等于8μm时,曲率半径对电场畸变的影响程度大;当电极间距大于8μm时,电极间距对电场畸变的影响起主导作用。研究得出曲率半径与电极间距共同影响电场分布,为进一步揭示微间隙放电机理提供理论参考。     

微球尺寸对其超分辨成像性质的影响

采用自组装法制备了二维六角密排的胶体晶体样品.使用直径为1.97μm、3.35μm、4.87μm、7.27μm的二氧化硅微球,对上述胶体晶体样品进行了微球成像实验,观察到微球对样品具有放大作用.用酒精半浸没微球时,通过微球观察到样品的对比度显著提高.研究结果表明:小尺寸的微球更利于接受高频信息;微球在酒精半浸没的情况下能接受更多高频信息,因此显著提高像的对比度;且不同频率成份参与成像,微球对这些成份的放大率是不同的.     

不同尺寸微腔介质阻挡放电的对比研究

为进一步降低放电起始电压,产生数量较多、分布较均匀的低温等离子体,设计并制作了一种印刷电路板上的新型微电极——微腔结构电极,在高频正弦交流电压下,对尺寸l为0.3 mm、0.5 mm和1.0 mm微腔结构电极进行实验,根据得到的Lissajous图形进行分析。实验研究表明:外加电压相同条件下,微腔阵列的表面积与接地电极的面积之比D为0.69时,微腔与接地电极间的等效电容C_q、放电气隙电压U_g、半个周期内放电通道传输的电荷量Q_g、平均放电功率P均达到最大;但微腔电介质表面功率密度ρ却在D为0.36时达到最大;且高压电极与接地电极间的等效电容C_d变化很小,基本接近于静态介电常数对应的数值。     

半导体桥等离子体的光学诊断

为了克服半导体桥(SCB)等离子体尺寸小、存在时间短的局限性问题,用发射光谱法和增强型电荷耦合器件(ICCD)研究了SCB等离子体的特性.原子发射光谱表明SCB等离子体成分包括铝原子、铁原子、铜原子、铜离子、硅原子和硅离子.根据Stark展宽法,用AlⅠ 394.40nm计算等离子体的电子密度为1016cm-3.等离子体尺寸约为500～2 000 μm.在延时为1μs时刻,等离子体径向速度约为1 km/s,轴向约为0.7 km/s,在5μs时降到最小.研究结果为优化桥体设计和改善装药条件等研究提供了依据.该方法提供了一种瞬态小尺寸等离子体的诊断途径.     

沟槽深度对UMOS功率器件电学性能的影响

采用0.35μm工艺设计制造了新型UMOS功率器件,芯片集成了数千个UMOS沟槽并使之并联,以获得高的击穿电压和大的工作电流.研究发现,沟槽深度对器件的工艺参数及其导通电阻、漏电流、阈值电压、击穿电压等电学性能都有影响,且最终影响量产中的良率.实验表明,在相同的工艺条件下,沟槽深度为1.65μm(试验范围为1.60~1.95μm)时,Φ200 mm晶片的良率可达98%以上,器件导通电阻约8.2 mΩ,源漏击穿电压稳定在34 V以上,正常工作电流可达5 A,开启电压和漏电流也稳定在要求范围内.     

磁流体光子晶体微腔的磁场响应特性

提出了基于磁流体光子晶体的微腔,并对其形成过程进行了理论解释,进而研究了该微腔的传感特性,计算了其光透射特性.分析了薄膜厚度分别为6μm和0.94μm时磁流体光子晶体微腔的磁场响应特性.研究结果表明,随着外加磁场增加,这两种结构的光子晶体谐振峰中心波长分别蓝移了4.130μm和0.076μm;磁场响应的最大灵敏度分别为243 nm/m T和3.8 nm/m T.这种基于微腔的传感系统具有易调谐、制备简单,且灵敏度高等优点,为胶体光子晶体在传感领域的应用提供了新的思路.     

基于氧化铝薄膜的压电水听器的研制

提出了基于AlN压电薄膜结构的单电极水听器,将A1N的压电特性与MEMS微加工技术相结合。采用COMSOL对器件在20~100Hz低频范围内谐振特性进行分析和仿真,得出压电薄膜优化厚度0.8~1.0μm,振动薄膜直径100μm。给出了器件制备工艺流程,采用ICP精准刻蚀A1N薄膜提高成品率,并对实际样品进行高静水压等环境适应性测试。单个水听器阵列结构是40×40,实际尺寸为7×7mm,可以用来制备高性能的水听器集成系统。     

基于柔性铰链的压电微夹钳设计

面向微机电系统(MEMS)微装配设计了一种压电式微夹钳,该微夹钳基于柔性铰链设计,结构简单、紧凑,具有对称结构的两级位移放大机构,其驱动采用叠堆型压电陶瓷.重点对该微夹钳的张合缩放特性进行了理论分析,建立了电压与末端张合量输入输出模型.样机实验表明,驱动电压为140V时,该微夹钳具有约1 260μm的最大张合量,微操作实践表明:微夹钳能实现对不同形状尺寸大小从50~1 260μm范围的微小器件夹持操作.     

含辅助电极的等离子体显示板单元放电特性模拟

对PDP维持电极间插入带电辅助电极的新单元放电特性进行了模拟研究,并与传统的长间隙放电单元的模拟结果做了比较.模拟结果表明:新单元的Xe激发效率高于传统结构的Xe激发效率,并且Xe激发效率与电压成反比;在维持间隙大于360 μm时,新单元的最小维持电压低于传统单元的最小维持电压,当维持间隙大于或等于450μm时,辅助电极降低最小维持电压的优点尤为明显;当辅助间隙在60～100μm时,最小维持电压较小;与长间隙单元相比,新单元对荧光粉的损伤减轻50%以上.模拟结果对新结构PDP单元优化设计提供了指导.     

基于氮化铝薄膜的压电水听器的研制

为将氮化铝(Al N)的压电特性与微电子机械系统(microelectro mechonical system,MEMS)的微加工技术相结合,研制基于Al N压电薄膜结构的单电极水听器。通过采用COMSOL仿真方法研究了器件在20～100 Hz低频范围内谐振特性,结果表明压电薄膜优化厚度0. 8～1. 0μm,振动薄膜直径100μm。给出了器件制备工艺流程,采用感应耦合等离子体(inductively coupled plasma,ICP)精准刻蚀A1N薄膜提高成品率,并对实际样品进行高静水压等环境适应性测试。单个水听器阵列结构是40×40,实际尺寸为7 mm×7 mm,可见Al N薄膜可以用来制备高性能的水听器集成系统。