β-Ga2O3 SBD器件的解析模型与仿真研究

本文设计了不同电场调节策略的Ga₂O₃ SBD器件,通过研究器件结构、钝化层方案下器件电学特性,分析不同终端结构(场板结构FP、边缘终端结构ET、沟槽型Trench、高K钝化)下Ga₂O₃ SBD的结构设计.此外本文结合理论分析和实验数据拟合,完善了Ga₂O₃材料和器件模型,通过对比实验数据验证了模型的正确性.研究发现:(1)高K钝化(κ>100)结合场板结构可有效舒缓表面电场并提升结终端效率, 2μm Ga₂O₃ SBD采用BaTiO₃钝化场板可实现终端效率91.4%, V_br=1.43 kV,巴利加优值BFOM=1.62 GW/cm²,七倍于Al₂O₃ FP SBD;(2)采用BaTiO₃钝化的FP&ET复合终端可实现终端效率93.6%, V_br     

SiO2气凝胶改性岩棉复合材料的制备及性能

分别以酚醛树脂-岩棉纤维毡(PR-RWF)、丙烯酸酯类树脂-岩棉纤维毡(ACR-RWF)2种不同纤维取向的岩棉纤维毡作为增强体,制备SiO₂气凝胶改性岩棉复合材料,即PR-SiO₂-RWF和ACR-SiO₂-RWF复合材料。研究溶剂置换时间对复合材料密度和热导率的影响,研究纤维取向对材料压缩强度、抗撕裂强度的影响,探讨气凝胶对材料的疏水性、抗湿性的影响。结果表明：将溶剂置换改为湿凝胶静置24 h为最合适的工艺过程,且制得的SiO₂气凝胶改性岩棉复合材料具有低密度、低热导率以及良好的抗湿性的优点,PR-SiO₂-RWF复合材料的密度为0.136 g/cm³、热导率为0.024 59 W/(m·K),ACR-SiO₂-RWF复合材料的密度为0.116 g/cm³、热导率为0.014 97 W/(m·K),与复合前的岩棉纤维毡相比,热导率分别降低了31.9%和49.0%,短期吸水率分别降低了97.95%和95.10%。...     

SmCoO3 的固相合成及性质

以Sm₂O₃和Co₂O₃为原料,使用高温固相反应法合成SmCoO₃正交钙钛矿化合物,采用X射线衍射、Raman谱、热膨胀仪和高温电导等测试技术对样品进行了结构和性能研究.结构分析表明,Sm₂O₃与Co₂O₃在1353K附近可以进行固态反应,形成单相性很好的SmCoO₃正交钙钛矿相.高温电导测量显示单相SmCoO₃随温度升高由绝缘体向半导体转变,Arrhenius图表明绝缘体—半导体转变点在470K附近.单相SmCoO3的热膨胀系数在873K以上为2.17×10^-5K^-1,和掺杂LaGaO₃相近,但明显大于SDC（Ce_0.85Sm_0.15O₂）的热膨胀系数.     

光子晶体中紫外波段的异常透射

采用时域有限差分法(FDTD)对三种不同材料(金属Al、半导体Ga₂O₃和绝缘体SiO₂)的矩型结构光子晶体进行了模拟计算,研究空气柱孔径变化对光子晶体光学传输特性及带隙宽度的影响。数值计算结果表明,晶格常数不变,空气柱孔径增大时,三种材料光子晶体在紫外光区及可见光区的透过率增大,反射率减小。Al光子晶体的孔径增大时,可见光区禁带宽度减小;Ga₂O₃光子晶体孔径增大时,禁带宽度增大;SiO₂的TE模和TM模光子禁带较宽,孔径增大,禁带宽度亦增大。三种材料光子晶体带隙的波长范围几乎都处于可见光波段,进入紫外光波段的波长范围很短。     

位置敏感日盲深紫外光电探测器

超宽禁带半导体β-Ga₂O₃的带隙约为4.9 eV,是理想的日盲深紫外光电探测材料.最近,研究者利用β-Ga₂O₃薄膜,成功研制了四象限结构位置敏感日盲深紫外光电探测器.该研究为Ga₂O₃在深紫外光、X射线定位或成像等领域的实际应用提供了思路.     

中温SOFC阴极材料La0.7Sr0.3Co1-xCuxO3-δ的制备及性能

采用固相反应法制备了La_0.7Sr_0.3Co_1-xCu_xO_3-δ系列中温固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极材料粉体.对其进行晶体结构表征,高温电导率和热膨胀曲线测试,并选取其中性能较好的样品进行了单电池实验.结果表明,Cu的掺杂降低了（La,Sr）CoO La₃体系阴极材料的热膨胀系数,在x=0.05时电导率略高于未掺Cu的样品.以La_0.7Sr_0.3Co_0.95Cu _0.05O _3-δ为阴极、Ce_0.8Sm_0.2O_1.9为电解质组成的SOFC单电池,在850℃最大短路电流密度达511mA/cm²,最大输出功率密度约为0.106W/cm².     

氧化镓基器件异质界面陷阱密度的提取方法

高性能的半导体功率器件依赖于金属/半导体、半导体/半导体或者半导体/绝缘体间的高质量界面的形成.本文报道了三种提取β-氧化镓(β-Ga₂O₃)基器件界面陷阱密度(Interface Trap Density, D_it)的方法,分别用于肖特基势垒二极管(SBD)、PN异质二极管和金属/氧化物/半导体电容(MOS Capacitor).利用对应频率下的电容-电压和电导-电压特性获得了Ni-SBD金半界面的陷阱密度.本文还引入了导纳谱(Admittance Spectroscopy, AS)分析NiO/β-Ga₂O₃PN二极管的界面陷阱密度.精确的高-低频电容法则用于MOS Capacitor的D_it测量.本文验证的界面态测量与提取方法为氧化镓器件界面处理提供量化手段,同时为获得高性能氧化镓器件指明方向.     

石墨基PTFE涂层阴极动态隔膜电解池产H2O2效能

采用自制的石墨基聚四氟乙烯(PTFE)涂层电极做阴极,以Nafion117阳离子交换膜为隔膜,构建动态隔膜电解池,重点研究隔膜、PTFE添加量、阴极电解液循环流量对体系产H₂O₂性能的影响,并考察电极的重复使用性能。结果表明：动态隔膜电解池产H₂O₂的性能明显高于无隔膜或静态实验的方式。当PTFE乳液(质量分数60%)添加量为0.7 mL、电解液初始pH为3、电流密度为5 mA/cm²、阴极电解液循环流量为0.3 L/min时,体系产H₂O₂效果最佳,反应180 min时的H₂O₂产量达到27.43 mg/(L·cm²),此时的电流效率为72.09%,能耗为7.87 kW·h/kg。但是电极的重复使用性能不佳,连续使用5次后,180 min时的H₂O₂产量降至8.99 mg/(L·cm²)。     

Cr3+掺杂Y3Al5O12-Al2O3的光致发光和温度传感特性研究

为了开发具有高发光效率和高测温灵敏度的光学温度传感材料,采用高温固相法合成了一系列Cr³⁺掺杂Y₃Al₅O₁₂-xAl₂O₃(x=0,0.5,1.25,2,2.75,3.5)固熔体。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、稳态激发和发射光谱表征,详细研究了Y₃Al₅O₁₂中Al₂O₃的掺杂浓度对其结构和发光性能的影响。研究表明,提高Al₂O₃掺杂量可以增加固熔体中的八面体配位,同时削弱了晶体场强度,有利于Cr³⁺的发光。在303～773 K温度范围内,利用该材料中Cr³⁺荧光寿命以及热耦合能级荧光强度比的温度依赖特性进行测温研究,两种方法的相对测温灵敏度分别在500 K时达到最大值0.802%K^-1,在303 K时达到最大值0.97...     

Electrical conductivity optimization of the Na3AlF6-Al2O3-Sm2O3 molten salts system for Al-Sm intermediate binary alloy production

Metal Sm has been widely used in making Al-Sm magnet alloy materials. Conventional distillation technology to produce Sm has the disadvantages of low productivity, high costs, and pollution generation. The objective of this study was to develop a molten salt electrolyte system to produce Al-Sm alloy directly, with focus on the electrical conductivity and optimal operating conditions to minimize the energy consumption. The continuously varying cell constant (CVCC) technique was used to measure the conductivity for the Na₃AlF₆-AlF₃-LiF-MgF₂-Al₂O₃-Sm₂O₃ electrolysis medium in the temperature range from 905 to 1055℃. The temperature (t) and the addition of Al₂O₃ (W(Al₂O₃)), Sm₂O₃ (W(Sm₂O₃)), and a combination of Al₂O₃ and Sm₂O₃ into the basic fluoride system were examined with respect to their effects on the conductivity (κ) and activation energy. The experimental results showed that the molten electrolyte conductivity increases with increasing temperature (t) and decreases with the addition of Al₂O₃ or Sm₂O₃ or both. We concluded that the optimal operation conditions for Al-Sm intermediate alloy production in the Na₃AlF₆-AlF₃-LiF-MgF₂-Al₂O₃-Sm₂O₃ system are W(Al₂O₃) + W(Sm₂O₃)=3wt%, W(Al₂O₃):W(Sm₂O₃)=7:3, and a temperature of 965 to 995℃, which results in satisfactory conductivity, low fluoride evaporation losses, and low energy consumption.     

NiCo2O4/RGO复合材料的制备及其电化学性能

采用两步水热法制备NiCo₂O₄/RGO复合材料,并对其电化学性能进行研究.研究结果表明,当电流密度为1 A/g时,NiCo₂O₄/RGO复合材料的比电容高达2 332.40 F/g,约是NiCo₂O₄材料的3倍,当电流密度增加至10 A/g时,其比电容还能保持为1 127.22 F/g,表现出优异的倍率性能.这归因于复合材料特殊的多孔蓬松结构,有效增加了材料的比表面积,NiCo₂O₄的比表面积为56.488 0 cm²/g,而NiCo₂O₄/RGO复合材料的比表面积高达188.604 2 cm²/g,能够提供更多的反应活性位点,同时RGO能够有效提高材料的导电性,两者之间的协同作用使得电化学性能大幅提升.     

高发光强度上转换材料Y2O3 ∶Er,Yb纳米晶的制备

将反相乳液合成方法与水热处理方法相结合, 获得Y₂O₃ ∶Er,Yb纳米晶的前驱体, 经过一定温度灼烧, 获得了高发光强度的上转换Y₂O₃ ∶Er,Yb 纳米晶,经水热处理的纳米晶样品具有更好的晶体结构, 有利于激发电子在Er离子^{4F_9/2能级上的分布，进而导致红色发射强度极大地提高.}     

煅烧硫酸铝铵复盐低温合成α-Al2O3：葡萄糖和预压的影响

以NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O为原料，通过加入不同质量分数的葡萄糖合成α-Al₂O₃，研究了葡萄糖含量和预压处理对α-Al₂O₃粉体合成工艺和温度的影响。结果表明：葡萄糖的加入可以明显改变相变过程，降低合成温度。添加质量分数为30%的葡萄糖时，可在950℃合成单相α-Al₂O₃粉体，合成温度比不添加葡萄糖时低200℃左右；添加质量分数为75%的葡萄糖时，α-Al₂O₃的合成温度可进一步降低至900℃。添加葡萄糖可以降低α-Al₂O₃合成温度的主要原因有两个：一是葡萄糖氧化分解产生的热加速了NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O的热分解，二是葡萄糖的添加使NH₄Al(SO     

改质钢渣中铁/磷富集相形核与长大行为研究

回收钢渣中的铁（Fe）和磷（P）,不仅可以减轻钢渣堆积带来的环境负担,而且是钢铁工业发展循环经济、实现可持续发展的必由之路。本文旨在通过研究B₂O₃改质钢渣中富铁相（Fe₃O₄）和富磷相（Ca₁₀P₆O₂₅）的结晶动力学规律确定Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体可控生长的温度制度。本研究采用高温激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）在线观测CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体的结晶行为,使用经典的结晶动力学理论计算Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体的形核和长大速率。研究结果表明,CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体在冷却过程中初晶相Fe₃O₄析出温度范围为1300–1150°C,棒状的第二相Ca₁₀P₆O₂₅在1150–1000°C温度区间内析出,且Fe₃O₄相的结晶能力大于Ca₁₀P₆O₂₅相。综合考虑Fe₃O₄相与Ca₁₀P₆O₂₅相的形核与长大速率,最终确定两相选择性结晶长大的最佳温度区间为(1055 ± 25)°C,即在1080–1030°C温度范围内对CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体进行缓慢冷却有利于Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体的结晶长大,从而为后续从渣中选择性分离Fe₃O₄相与Ca₁₀P₆O₂₅相创造了必要条件。     

w(CaO)/w(Al2O3)对钙铝基保护渣结晶性能的影响

利用热丝法测试技术,结合扫描电镜和能谱分析,研究了不同w(CaO)/w(Al₂O₃)条件下钙铝基保护渣的结晶性能.结果表明,较低w(CaO)/w(Al₂O₃)下,保护渣结晶物相为LiAlO₂和CaO·Al₂O₃.其析出由渣中的Li⁺离子和Ca²⁺离子分别对高聚合度铝氧四面体结构的电荷补偿所致.而且,Li⁺离子优先参与,LiAlO₂优先析出.较高w(CaO)/w(Al₂O₃)下,结晶物相转变为LiAlO₂和3CaO·Al₂O₃.其变化原因为,CaO相对质量分数提高,保护渣聚合度降低,Ca²⁺离子和低聚合度铝氧四面体结构单元Q²结合而形成3CaO·Al₂O₃并析出.随着w(CaO)/w(Al₂O₃)由1.13提高至1.82,钙铝基保护渣析晶能力先减弱然后增强.在w(CaO)/w(Al₂O₃)为1.50和1.82时分别具有最弱和最强的析晶能力.     

纺锤状磁性碳酸钙复合材料的制备及其表征

为了探索制备磁性碳酸钙复合材料的新途径,以Ca(OH)₂和CO₂为原料,乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)为晶型控制剂,通过在高压反应釜中添加Fe₃O₄纳米粒子,碳化制备了分散均匀、形貌为中空纺锤状的磁性碳酸钙复合材料CaCO₃-Fe₃O₄,采用SEM、XRD、VSM、XPS、TEM等表征方法探究了反应温度、EDTA-2Na添加量等对CaCO₃-Fe₃O₄形貌和性能的影响。结果表明：纺锤状磁性CaCO₃-Fe₃O₄的最佳制备条件为反应温度为120℃、Ca(OH)₂的质量分数为2%、EDTA-2Na用量为Ca(OH)₂质量的8%、反应时间为2 h、Fe₃O₄与CaCO₃的物质的量比为1∶10,所制...     

Ag,Er,Cu双掺杂对Ca3Co2O6热电性能的影响

采用溶胶 凝胶法和常压烧结技术, 制备一系列钴基氧化物热电材料Ca₃Co₂O₆和Ca_2.85M_0.15Co_2-yCu_yO₆(M=Ag,Er; y=0,0.1,0.2), 并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)考察样品的物相组成和微观形貌, 在300~1 000 K测定样品的电导率和Seebeck系数, 分析掺杂不同元素对复合物热电性能的影响. 结果表明: 制备的所有材料均为单一物相, 结构致密; 不同双掺杂元素对材料的热电性能均有提升作用; 当Ag⁺和Cu²⁺的掺杂量分别为0.15,0.2时, 可获得最优的热电性能, Ca_2.85Ag_0.15Co_1.8Cu_0.2O₆在965 K时的功率因子为71 μW/(K₂·m).     

纳米氧化铋气-固复相光催化剂的制备、表征与光催化活性

采用多元醇介质法和氨水沉淀法制备了Bi₂O₃半导体纳米粒子光催 化剂, 运用XRD, BE T和XPS等手段对其进行表征, 以甲苯的气相光催化氧化为探针反应, 考察了不同制备方法 、 不同温度焙烧处理的Bi₂O₃纳米粒子的光催化活性. 结果表明, 以 多元醇介质法和氨水沉淀 法制备的Bi₂O₃微粒均为纳米晶粒, 其晶型主要为四方型; 随焙 烧温度的升高固体表 面电子结合能增大, 导致光催化活性升高; 其光催化活性多元醇介质法优于氨水沉淀法.     

纳米银膏增强大功率LED器件散热性能研究

为了解决大功率发光二极管(LED)散热效率低、可靠性差等问题,提出将无压烧结纳米银膏作为芯片固晶材料,应用于大功率发光二极管封装．对纳米银膏的热学行为及烧结后的晶体结构进行了表征,分析了烧结温度对电阻率和孔隙率的影响．利用纳米银膏封装大功率发光二极管,分析了不同固晶温度下发光二极管器件热阻及其结温变化,并与传统锡膏材料进行了对比．结果表明：随着固晶温度升高,纳米银膏的导电性和导热性逐渐提高．纳米银膏在200℃烧结后的电阻率为6.49μΩ·cm,界面孔隙率为11.5%,封装后的大功率发光二极管样品固晶层热阻为7.45 K/W,比采用SAC305和Sn₄₂Bi₅₈焊膏封装的发光二极管样品固晶层热阻分别降低15.4%和28.9%,芯片结温则分别降低2.9%和21.2%．此外,实验还测试了三种发光二极管封装样品的出光功率和工作温度,结果表明纳米银膏作为芯片固晶材料可为大功率发光二极管提供良好的散热通道,降低芯片结温并提高器件可靠性．     

(Nd0.62 Li0.15)TiO3陶瓷的制备及其热电性能

采用固相反应法与无压烧结法相结合制备了ABO₃型钙钛矿(Nd_0.62Li_0.15)TiO₃晶体陶瓷材料,并对其热电性能进行了表征.高分辨率透射电镜观察显示,制备的材料具有纳米超晶格结构,导致材料表现出玻璃态热传导特征且热导率小于2W/(m·K),该玻璃态热传导源于超晶格结构形成的大量纳米域界面对声子的强烈散射.A位空位填充使材料的电子电导率得到了明显改善,但对材料的热导率影响不大.塞贝克系数因为TiO₆八面体的扭曲而受到一定的影响.在测试温度范围内,块体陶瓷在500K时得到了最高的无因次热电优值(ZT)0.019.