高过载环境下弹载器件结构动态响应研究

弹载器件的抗高过载设计是新型信息化弹药设计中的一大难点,也是制约各国信息化炮弹快速发展的主要瓶颈之一.目前,弹载器件抗高过载机制的研究主要采用将火炮发射载荷和减载结构简化为线性系统的方法,其研究结论与实弹试验结果存在较大差异.本文针对火炮实际发射载荷和减载结构材料的非线性特性,在建立强冲击条件下弹载器件一维动力学模型的基础上,通过数值拟合方法分别对外界载荷曲线和材料性能实验测得的减载结构材料力-位移曲线进行拟合,然后采用精细积分法递推出弹载器件的相对位移和相对加速度计算模型,并以某型特种弹为例,对其弹载器件的动态响应进行仿真计算,实弹试验验证了计算结果的合理性,文中有关研究方法可为各类弹载器件的抗高过载设计提供理论参考和方法依据.     

利用环电位来研究器件结构参数

器件终端处的界面电荷密度是一个影响场限制环终端增压效果的敏感参数，尚无准确的测量方法，本文用数值模拟方法算得了环电位的理论曲线，用实验测量了环电位实验曲线，在此基础上提出了一种通过拟合理论和实验环电位变化曲线而得到实际器件终端处界面电荷密度的方法，可成为考核设计，指导工艺的有用手段。     

器件结构对激基复合物发光磁效应的影响

本文制备了一系列基于平面异质结和体异质结的激基复合物发光二极管,在20–300 K温度范围内测量了器件电致发光的磁效应(Magneto-Electroluminescence,MEL).实验发现:在温度较高时,两种不同的异质结器件的MEL呈现出相同的变化趋势,而在低温下(100 K)却表现出截然不同的变化规律.即:在体异质结器件中,器件的MEL曲线始终未呈现出高场下降的现象;而在平面异质结器件中,当温度降为100 K时,其MEL曲线开始出现高场下降的现象,且温度越低,外加偏压越大,下降越明显.本文通过对两类器件的结构和能级排布分析,得出:平面异质结附近容易聚集大量的三重态激基复合物,从而易发生三重态的湮灭过程,在外加磁场下MEL表现出高场下降;而对于体异质结器件,由于形成的三重态激基复合物浓度较小,故难以发生三重态的湮灭过程.本文通过对激基复合物器件发光磁效应的研究,进一步丰富了激基复合物器件中激发态演化的微观机制,并对提高其发光效率也有一定的指导意义.     

ZnO/SiO2/Si复合结构的声表面波器件特性分析

为研究ZnO/SiO2/Si复合结构声表面波器件激发瑞利波的特性,通过有限元方法对该复合结构进行三维建模仿真,得到该结构SAW器件所激励的瑞利波特性,以及其位移-频率、导纳-频率特性曲线.为验证有限元仿真结果的正确性,制备了有无反射栅结构的两组SAW器件.采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在Si衬底上制备Si...     

CuPc/CuPc:C_(60)/Alq/Al结构的有机太阳能电池

制备了一种ITO/CuPc/CuPc∶C60/Alq/Al结构的PIN有机太阳能电池,采用Cu-phthalocyanine(CuPc)和fullerene(C60)的共混层作为光吸收层,CuPc和Alq作为空穴传输层和电子传输层.利用真空蒸发镀膜法制备各层有机薄膜,并用I-V曲线和紫外可见吸收光谱来表征器件性能.研究了器件的光吸收层、电子传输层、空穴传输层的膜厚参数对器件性能的影响.结果表明,当器件光吸收层、电子传输层、空穴传输层的厚度分别为15,30,40 nm时,器件的性能达到最优化.优化器件的短路电流密度JSC为2.07 mA.cm-2,开路电压VOC为0.56 V,填充因子FF为0.46,器件的能量转换效率达到0.53%.     

基于共振隧穿结构的压力传感器稳定性研究

基于共振隧穿结构的压力传感器的优点是灵敏度高且可调,但是稳定性不好,分析了影响振荡稳定性的原因,提出调整I-V特性曲线负阻区宽度及斜率的方法以提高器件的稳定性.利用共振隧穿结构在负阻区域的滞后(Hysteresis)和平台效应(Plateau-like),通过改变结构参数,如量子阱宽度、掺杂浓度等,加宽负阻区域,减小斜率,达到提高器件稳定性的目的.     

一种量子阱结构发光器件的模拟与分析

基于Slivaco公司的TCAD软件构建一种新型量子点发光器件,以GaN基底作为电流传输层,在InGaN量子阱中植入InN量子点,并对该器件的电致发光特性进行了仿真.得到了该器件的伏安特性曲线、电致发光光谱曲线,以及量子点尺寸对其发光光谱的影响.仿真结果表明,在外加电压超过3.2V时,发光层的电子和空穴会产生强烈的复合发光;从0.1~2nm改变量子点的尺寸,发射峰从461nm移至481nm,红移了20nm,从2~10nm改变量子点尺寸,光谱基本没有变化.     

用F-P标准具和ICCD探测水中的布里渊散射信号

用F-P标准具和增强型电荷耦合器件(ICCD)探测水中的布里渊散射信号,结合水中布里渊散射的应用给出实际的探测系统.通过实验分析表明:该系统提高了布里渊散射信号的信噪比;提高了探测深度和深度分辨率.     

斜入射时二维空气孔结构三角形光子晶体的带隙结构

利用平面波展开法推导出光在光子晶体中传播时本征方程的矩阵表达形式,数值求解计算了圆形空气孔结构的正方形光子晶体和三角形结构光子晶体在正入射时的色散曲线及三角形结构光子晶体在斜入射时的色散曲线.这些研究结果对设计和制作光子晶体功能器件具有指导意义和应用价值.计算弁析发现,与正方形结构光子晶体类似,对于二维三角形结构光子晶体,正入射时E波和H波在<10>方向和<11>方向也都会出现带隙,但是带隙宽度比对应的正方形结构的宽许多.二维三角形结构光子晶体在斜入射时,三角形结构光子晶体的色散曲线随着入射角的增大而上升,带隙中心频率也随之增大,但带隙的宽度却随之减小,直至消失.本文研究了斜入射情况下三角形光子晶体的带隙结构和色散特性,所得结论对设计和制作光子晶体功能器件有重要的指导意义和应用价值.     

基于实验大数据评价电子器件性能和制备的有效性

在大量实验方案中快速找出成功率较高的优质方案不仅可以缩短实验时间，而且也能大幅降低实验成本。由于通过实验方式寻找最优方案的经济成本较高，而应用软件模拟的时间成本又很大；同时，在进行综合分析时，参数方法也存在指标权重确定困难、忽视指标个性信息等弱点。因此，以增强型AlGaN/GaN HEMT器件掺杂为例，给出一种快速寻找和筛选优质实验方案的数学模型。然后，给出一种综合评价器件优劣的非参数方法。通过实例分析表明：该方法在增强型AlGaN/GaN HEMT器件掺杂方案筛选和预估方面具有较好的效果和应用前景。对充分利用实验大数据来提高工作效率、预测技术前沿、有效降低制备成本等方面具有一定的指导意义。     

穿通增强型硅光电晶体管的结构及参数优化

为克服各种常用光电探测器件的缺点, 对穿通增强型硅光电晶体管进行了结构优化和参数优化。将窄基区穿通晶体管仅在一侧与宽基区光电晶体管复合的传统结构, 改进为窄基区穿通晶体管在中间, 两侧各复合一个长度减半的宽基区光电晶体管。同时, 对不同窄基区宽度下的暗电流、 光生电流及光电响应率等随偏压变化的电学性能和光电转换特性进行仿真, 得到窄基区宽度最优参数。然后对优化后的器件在不同光强下的光生电流和光电响应率随偏压的变化进行了仿真, 分析了器件在不同光强下的响应特性。结果表明, 当窄基区宽度为0.6 μm时, 器件性能折中达到最优, 在0.5 V偏压下, 器件暗电流仅为1 μA;入射光功率密度为10^-7 W/cm²时, 器件响应率高达4×10⁶ A/W。     

低温增强型非晶铟镓锌氧薄膜晶体管特性研究

在室温下利用射频磁控溅射沉积非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜作为有源沟道层,分别制备了顶栅和底栅结构的薄膜晶体管(a-IGZO-TFTs)原型器件,同时研究了沟道层生长参数及后退火工艺对器件特性的影响。研究及实验结果表明:当增加底栅结构a-IGZO-TFTs器件IGZO沟道层氧气流量时,器件输出特性由耗尽型转变为增强型;当沟道宽长比为120∶20时,获得了4.8×10~5的开关电流比,亚阈值摆幅为1.2V/dec,饱和迁移率达到11cm~2/(V·s)。沟道层氧气流量为2cm~3/min的底栅结构a-IGZO-TFT器件在大气中经过300℃退火30min后,器件由耗尽型转变为增强型,获得4×10~3的开关电流比。     

L－B单分子膜制备的MIS结构和电容电压特性

利用Ｌ－Ｂ单分子功能膜的绝缘性制作ＭＩＳ器件．通过对它的结构和电容－电压（Ｃ－Ｕ）特性曲线的研究，发现Ｌ－Ｂ膜可以改善ＭＯＳ器件的性能和消除ＭＯＳ器件的“异常”Ｃ－Ｕ特性现象，利用Ｃ－Ｕ特性曲线可以检测Ｌ－Ｂ膜成膜质量，利用零偏压时的电容值可以计算各成膜材料的介电常数．     

分子器件电路中的混沌效应

大多数分子器件存在负微分电阻效应,其伏安特性曲线具有明显的非线性.该文基于数值计算方法考查了Si4分子器件构成电路中的动力学行为,通过计算Si4分子器件构成电路方程的李雅谱诺夫指数,可以在合适的参数区间内观察到混沌动力学行为.     

L—B单分子膜制备的MIS结构和电容电压特性

利用Ｌ－Ｂ单分子功能膜的绝缘性制作ＭＩＳ器件，通过对它的结构和电容－电压特性曲线的研究，发现ＬＢ膜可以改善ＭＯＳ器件的性能和消除ＭＯＳ器件的“异常”Ｃ－Ｕ特性现象，利用ＣＵ特性曲线可以检测Ｌ－Ｂ膜成膜质量，利用零偏压时的电容值可以计算各成膜材料的介电常数。     

发声器件的模糊聚类

本文根据发声器件的频谱曲线建立模糊关系矩阵,然后分别采用传递闭包法和最大树法进行模糊聚类.两种方法所得聚类结果完全相同.     

面向高性能GaN基功率电子的器件物理研究

氮化镓(GaN)功率电子器件具有高击穿电压、高工作频率、高电流输出能力以及耐高温等优点,有望成为下一代高效电源管理系统芯片的最佳候选之一.本文从界面态起源、极化能带工程以及可靠性机理等角度分析了GaN基功率电子器件所面临的器件物理挑战,包括栅极阈值不稳定性、高压动态导通电阻退化、高阈值栅技术和栅介质长期可靠性等关键科学问题和技术瓶颈.分析指出(Al)GaN表面的无序氧化可能是GaN基器件表/界面态的主要来源,并有针对性地介绍了界面氮化插入层、极性等离子增强原子层沉积AlN薄膜(Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposited AlN,PEALD-AlN)钝化、F离子注入与高温栅槽刻蚀增强型技术,以及低压化学气相沉积SiNx(Low-Pressure Chemical Vapor Deposited SiNx,LPCVD-SiNx)和O3-Al2O3高绝缘栅介质等提高GaN基增强型器件性能的新型工艺技术.系统分析了国际有关高性能GaN功率电子器件研究的最新进展,及未来面临的机遇和挑战.     

基于Co_3O_4纳米花/rGO复合材料的全固态柔性超级电容器研究

采用水热法在180℃条件下保温12 h获得了四氧化三钴(Co_3O_4)纳米花,并将其与还原氧化石墨烯(rGO)复合成薄膜状纳米材料.基于该复合材料和凝胶状电解质(KOH-PAAK)组装成全固态柔性超级电容器.结果显示,该器件有近似矩形的循环伏安曲线(CV),近三角形的恒流充放电曲线(GCD),表明该器件具有较快的电子迁移速度和响应速度.通过GCD曲线可以计算,该器件有190 F/g的比电容.稳定性测试表明,在循环1×10~4次后,该器件仍有90%的容量剩余,表明了其良好的循环稳定性.     

器件结构对有机薄膜器件负电阻性能的影响

研究了有机染料掺杂聚合物薄膜器件的J－U特性，发现存在明显的负电阻现象，制备了不同结构的有机染料掺杂聚合物薄膜器件进行了能级分析，表明载流子的不平衡流入对器件J－U曲线负电阻特性影响显著。     

消费级MEMS惯性传感器的工程快速筛选方法

低成本MEMS惯性测量单元(IMU)在商业上得到广泛应用,但由于MEMS工艺、检测电路等条件的限制,MEMS惯性测量单元在精度和可靠性方面存在劣势,其中有一部分完全不能使用.针对这一问题,提出一种切实可行的MEMS惯性传感器的工程快速筛选方法,设计了24传感器的批量数据采集平台;根据Allan方差原理,对15枚MPU6050进行了原始数据曲线和Allan标准差的双对数曲线的计算和绘制.通过分析,剔除了其中的6枚不能够使用的器件,确定了9枚平均性能器件,剔除率达40%.避免了因劣质器件问题导致实验数据不可靠性以及影响用户的体验,大幅度节约MEMS惯性传感器的筛选时间,确保了后续系统集成的顺利进行.该方法也适用于高成本MEMS惯性传感器筛选出优质器件.