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。     

纳米球制备Spindt阴极及其场致发射特性仿真

结合聚苯乙烯纳米球自组装技术和微机械制造技术提供了一种制备Spindt场致发射阵列阴极的新方法,并成功制备了集成度较高且均匀分布的微孔阵列,微孔孔径为300~500 nm,绝缘层厚度为500 nm,孔间距为750 nm,微孔集成度达到10~8个/cm~2,是普通光刻技术的10倍以上.利用CST粒子工作室的质点网格求解器对该工艺方法制备的Spindt阴极的场致发射特性进行了数值仿真,结果表明发射尖端曲率半径、栅极孔径以及尖端相对栅极的高度是影响发射电流的决定因素.     

大电流弧光放电机理讨论

用电磁学理论结合能带理论讨论了弧光放电机理问题,认为在大电流的条件下,电极上能够产生大量的焦耳热使得阴极上的自由电子在晶格势场中的能态升高;由于大电流可以使得大量载流子参与定向运动,当电极断开时,大量载流子的定向运动动能转化为阴极上自由电子在晶格势场中的电势能,进一步升高阴极上自由电子在晶格势场中的能态;由于大电流使得阴极上聚集的自由电子数量巨大,从而在阳极和阴极间产生强电场,在两极间强电场的作用下,可以产生场致发射。解释了弧光放电过程申的负伏安特性;分析了弧光放电过程,比较了热电子发射和场致发射的联系与区别。     

定向多壁碳纳米管薄膜及其场致发射距离敏感特性

研究了定向生长的多壁碳纳米管薄膜场致发射的距离敏感特性,以改进现有场发射传感器中硅及金属针尖的性能。化学气相沉积方法制备的多壁碳纳米管薄膜表现出良好的尖端放电特性,其开启电场可至1.42 V/μm,阈值电场可至2.22 V/μm,通过计算得到的尖端电场增强因子可至4 034以上。随着发射间距的增加,场致发射电流非线性地降低,发射电流对发射间距的最大变化率为0.018 8μA/μm。通过拟合分析发现,场致发射电流随发射间距的变化基本符合Fow ler-N ordhe im关系,该特性可作为碳纳米管场致发射传感器的基本原理用于位移的检测。     

场致发射硅尖阵列的研制

研究真空微电子器件场致发射硅尖阵列的制作工艺.利用HNA湿法腐蚀工艺制作场致发射硅尖阵列,比较带胶腐蚀与不带胶腐蚀的不同.采用氧化削尖技术对硅尖进行锐化处理.制作了50×60硅尖阵列,同时给出了硅尖阵列的I-V特性.利用HNA湿法腐蚀制备的硅尖结构与理论分析一致,锐化处理改善了硅尖阴极阵列的场致发射特性.     

直流电晕放电现象在针板式电除尘中的表现

电晕放电是指气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。是最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很小的尖端电极附近,由于局部电场强度超过气体的电离场强,使气体发生电离和激励,因而出现电晕放电引。发生电晕时在电极周围可以看到光亮,并伴有咝咝声。电晕放电可以是相对稳定的放电形式,也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段。     

介质阻挡微放电过程的二维粒子模拟计算

针对介质阻挡微放电的空间尺度较小以及较难进行实验诊断,利用二维PIC-MCC(质点网格法-蒙特卡罗碰撞)对其放电过程进行模拟研究,得到放电过程中带电粒子密度、电势与电场的分布,以及离子入射角度和入射能量分布.模拟结果表明:带电粒子的密度分布和放电空间中的电势、电场分布相互影响;介质阻挡微放电过程中出现的条纹现象,来源于放电过程中的粒子密度峰分布,与电势和电场分布密切相关;电极介质层附近的离子入射角度和入射能量分布对研究电极寿命极其重要.     

硅场致发射特性的数值模拟

用数值方法求解潭移－扩散模型下半导体基本方程组以及耦合的场致发射方程,对硅的场致发射特性进行数值模拟,模型中包含以往输运方程模型中未考虑的碰撞电离现象,模拟结果表明,当发射电流较大时,硅场致发射主要受体内电子向发射表面输运过程的限制,碰撞电离现象对输运过程有显著地影响。该模型有助于更全面地了解硅场致发射阴极内部的物理状态。     

真空微电子触觉传感器场致发射阵列的研究

阐述了真空微电子触觉传感器的工作原理。采用半导体集成电路加工技术和硅微各向异性腐蚀及氧化锐化工艺,在电阻率为３～５Ω·ｃｍ的ｎ型（１００）硅片上制备了真空微电子触觉传感器的场致发射阴极锥尖阵列,锥尖密度达３９００个／ｍｍ２,起始发射电压为２～３Ｖ,反向击穿电压大于３０Ｖ,收集极在２０Ｖ在电压时,单尖发射电流达０．２μＡ,实验结果表明这种真空微电子触觉传感器具有良好的触觉效应。     

影响氧化锌纳米材料场发射性能的因素

采用物理气相沉积的方法通过控制生长参数,在硅衬底上获得不同形貌的氧化锌纳米阵列.在金属场发射系统中测量了它们的场致电子发射性能,发现阴极发射电流不稳定主要是由于氧化锌纳米阵列的不均匀性造成的.采用高压励炼技术可以增强氧化锌场发射的稳定性,使电流波动明显降低.此外,形貌对氧化锌纳米阵列的场发射电流密度和阈值电压有明显影响,而且不同形貌的氧化锌纳米阵列的抗溅射能力也不相同.     

场致发射材料的特性

主要论述了场致发射材料及其特性 ,对金属、硅微尖、金刚石薄膜、GaAs等的制备工艺和阴极特性作了较为详细的分析 .介绍了这些材料在新型场致发射显示器件 (FED)、真空微电子管作为阴极材料的应用 ,并对场致发射材料的获得和改进进行了初步的探讨     

接地多孔材料输水放电极雾化电晕放电过程特征研究

为解决传统静电除尘器对烟气污染源中高黏性微米及亚微米粒径颗粒物(粉尘及液滴等)捕集的难题,提出了一种新型的使用多孔输水材料作为放电极以实现雾化电晕放电的方法,并通过实验对该种雾化电晕放电的雾化状态、电晕放电状态与伏安特性、输水量和电极清洗效果等进行了研究,为基于多孔输水放电极雾化电晕放电原理净化含黏性细颗粒烟气提供了理论依据和实验基础.结果表明:具微孔阵列特征结构的多孔输水放电极具有良好的电水动力学雾化特征,能够获得更好的水雾化状态和效率.通过多孔电极长度和极间距正交实验所得伏安特征曲线,初步确定了多孔电极出露10 mm,电极间距40 mm条件下,能够获得稳定的电晕放电过程.通过控制多孔电极的输水速率,使雾化速率高于输水速率,尤其是水位差≦5cm低供水量条件下,可使电晕放电和雾化两个过程同步稳定存在.非金属材质的多孔放电极,使雾化电晕放电过程在≧至7 kV/cm场强条件能够稳定存在,且具有稳定的极间电流和更高的火花放电点,更适于实际烟气的净化应用.多孔输水放电极雾化电晕放电获得的高速荷电液滴流,在收集极表面能够形成均匀的冲击面,其对极板的洗涤效果十分理想.采用接地输水放电极的电极系统,可以产生适于颗粒物捕集的雾化电晕放电过程.     

水中脉冲高压放电诱导产生H_2O_2和O_3的研究

采用自制的针一筒电极脉冲高压放电装置进行水中高压放电诱导产生H2O2和O3的实验,研究了电极间距,放电电压,放电时间,放电方式曝气条件等因素对诱导产生H2O2和O3的影响,同时对放电过程能耗及其效率进行了研究.结果表明:电极间距和放电时间对产生H2O2和O2的浓度有较大影响,放电电压和放电方式影响不大.曝气条件下进行高压放电时,水中会产生NO2ˉ,NO2ˉ等阴离子,水体系pH降低,电导率增大.放电过程能量有效利用率为88.3%.     

纳信息功能器件系统的关键科学问题和发展趋势

本文综合评述了国内外纳电子器件和新原理的纳功能器件的最新进展,指出硅基微电子技术正在向与新的、目前尚不明确核心技术的纳信息技术共同发展的方向转型,这是我国信息技术和产业后来居上的重要机遇。基于纳尺度各种显著的物理效应和多场耦合原理,开展低维纳功能器件的新原理、新性能、新架构的深入系统的研究,具有重大科学与现实意义。这类纳信息功能器件与硅芯片技术相融合的设计、工艺和技术将是需要突破的重大问题。随着纳米科学技术研究的重点向功能化器件系统方向发展,如何加强以产业发展为背景的研究,特别是加强微纳电子、芯片设计制造业与纳米科技基础研究的结合,加强微纳硅工艺与新的纳米技术的结合,加强高水平科学研究发现与关键技术创新的结合,是我国纳米科学技术发展的重要问题。     

硫化铜三维纳米片/带结构的制备及场发射性能

采用阳极氧化法,一步制备出了三维分布的硫化铜纳米片/带结构薄膜.实验发现,通过改变阳极氧化电流,可调控硫化铜纳米片/带结构的形貌演化,使之形成有利于场发射的三维合理分布.这既能生成更多的有效场发射位点,增强局域场,又可适当降低场屏蔽效应,几则协同作用使得硫化铜三维纳米片/带结构薄膜的场发射特性显著增强.开启电场可由8.2V·μm~(-1)降低至1.9V·μm~(-1),阈值场由13.5V·μm~(-1)降低至5.0V·μm~(-1),场增强因子最高可达6958.该硫化铜三维纳米片/带结构薄膜制备方法简便,开启电场低,电流密度较大,热稳定性好,在真空微纳米电子器件领域有潜在的应用前景.     

场致发射显示屏技术的研究

介绍了场致发射显示技术的工作原理及特点,分析了微尖型场致发射阴极、膜状型场致发射阴极的场致电子发射特性,对场致发射显示屏（FELLS）的结构做了研究,并讨论了影响场致发射显示屏性能的主要因素及改进的措施．     

消除X射線对电离真空計測量壓力下限影響的方法

电离真空计是目前应用最广的真空计之一,虽然它的测程目前已经很宽,但科学发达的今天,要求它有更低的测量压力的下限。本文叙述了影响电离真空计测量下限扩展的因素—X射线。从减小收集极面积,降低发射电流、建立抑制电场及实行收集极屏蔽等四个方面来叙述减小X射线的影响问题。并指出每种方法所能达到的压力下限。     

电容层析成像系统三维电场分析及阵列电极优化

通过电磁场有限元软件ANSYS仿真,构建电容层析成像(ECT)系统敏感阵列电极三维模型,分析ECT敏感场的"软场"效应,推导计算灵敏度矩阵,并分析敏感阵列电极结构参数对ECT电场灵敏度的影响,进而优化阵列电极结构.实验结果表明,利用优化的阵列电极可获得较均匀的敏感场分布及较高的检测灵敏度,并重构出较满意的图像.     

精密确定发射尖端场分布

本文提出一种精密确定场发射尖端附近电位分布的新方法——逐次放大逼近模拟法。对一实际场发射系统,一方面实测了场发射电流;另一方面则用该法对系统的电位分布,进行了四次放大逼近模拟测量。并由此计算出尖端的电流密度分布、发射面积和发射总电流。将两电流进行比较,结果是一致的。表明:用这种方法精密确定尖端场分布,特别是测定不规则表面的场分布是方便有效的。     

磁增强负电晕放电特性和荷电方式研究

研究了磁增强负电晕放电特征,分析了这一过程的放电特性和磁场对极间不同区域的影响,比较了磁增强预荷电器和传统的预荷电器对静电增强过滤器效率的影响.结果表明:在磁增强负电晕放电中,磁场能有效地提高负离子和自由电子的浓度;磁增强负电晕放电自由电子的拉莫运动提高了放电电极附近的电离程度,使放电电流明显增长,使更多的正离子在电晕区积累,形成了和原电场方向一致的正离子电场,进一步增强电离,电晕区中积累的正离子形成的电场削弱了荷电区原电场强度;磁场的应用对扩散荷电机制有增强作用,对电场荷电机制不利.