高灵敏度宽禁带半导体紫外探测器

以碳化硅(SiC)和Ⅲ族氮化物为代表的宽禁带半导体是近年来国内外重点研究和发展的新型第三代半导体材料,具有禁带宽度大、导热性能好、电子饱和漂移速度高以及化学稳定性优等特点,用于工作于紫外波段的光探测器件具有显著的材料性能优势.宽禁带半导体紫外探测器的主要应用包括:国防预警、环境监测、化工和生化反应的光谱分析和过程检测、以及天文研究等.本文主要回顾近年来南京大学在此方面开展的一些代表工作,所涉及到的典型器件有:具有极低暗电流的AlGaN基日盲MSM紫外探测器、高量子效率AlGaN基日盲雪崩光电探测器、以及SiC基可见光盲紫外单光子探测器.     

碳化硅薄膜制备及其场发射特性

采用热丝化学气相沉积法在Si（111）、Ti（101）衬底上制备了SiC薄膜,并利用X射线衍射和傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）对薄膜的结构、成分及化学键合状态进行了分析．XRD结果表明,制备的SiC薄膜呈现3C-SiC结晶相,有很好的择优取向性．HIR谱显示,薄膜的吸收特性主要为Si-C键的吸收,其吸收峰为804．95cm^-1．从原子力显微镜对SiC薄膜表面形貌的测试分析可以看出,样品表面呈规则精细颗粒状结构且薄膜结构致密．此外,在高真空系统中（6．0×10^-4Pa）对生长的SiC薄膜进行场敛发射特性测试,结果表明生长的SiC薄膜具有场致发射特性：样品的开启电压为82．1V／μm,最大电流密度为631．5μA／cm^2．     

铝电解用SiC-Si_3N_4绝缘侧壁材料耐腐蚀性能测试方法

研究了氮化硅结合碳化硅材料耐腐蚀性能的测试方法.这种方法是在冰晶石-氧化铝熔盐体系中通入二氧化碳气体来模拟实际电解过程中电解槽内部的工作状态.试样置于盛有高温熔盐的石墨坩埚中,二氧化碳气体的通入造成试样的动态腐蚀,测定电解质和二氧化碳气体共侵蚀作用下的试样体积变化率.与静态电解质腐蚀方法所得实验数据比较,试样腐蚀程度高很多,说明二氧化碳气体对试样的耐腐蚀性能影响很大.应用该方法对三个不同厂家所生产的氮化硅结合碳化硅材料进行动态腐蚀测试,并采用该方法制定的测试标准对试样的耐腐蚀性能进行评价.结果表明,该测试方法简单,易操作,且能够真实模拟电解槽内衬材料在铝电解槽中的腐蚀状态,并且对于试样的性能有...     

凝胶注模和反应熔渗SiC陶瓷基零件素坯缺陷控制及高温力学性能研究

针对凝胶注模和反应熔渗SiC陶瓷零件由于炭黑团聚、含量不足引起的坯体宏观裂纹、残留硅含量过高等问题,提出了一种有效控制陶瓷组织缺陷与残硅含量、提升陶瓷零件高温力学性能的方法。以短碳纤维代替炭黑作为碳源,通过实验对比分析了碳纤维与炭黑在陶瓷浆料中的分散性,以及这两种碳源对陶瓷素坯质量的影响规律;采用扫描电子显微镜和X射线衍射等手段研究了碳纤维和SiC陶瓷微观结构及其物相组成,并探讨了碳纤维体积分数对反应熔渗SiC陶瓷基零件高温性能的影响规律。结果表明:较之炭黑,短碳纤维在陶瓷浆料中具有良好的分散性,干燥后陶瓷坯体内大尺寸气孔和裂纹等缺陷得到有效控制;在反应熔渗过程中,碳纤维溶解到液硅中并生成β-SiC取代残硅,填充了陶瓷坯体的剩余孔隙;当碳纤维体积分数增加时,陶瓷坯体中的残硅含量得到有效控制;碳化硅陶瓷高温(1 350℃)力学性能指标随着碳纤维体积分数增加,先增大后减小,当碳纤维体积分数为20%时达到最大,高温弯曲强度、断裂韧性分别为(343±19)MPa、(5.04±0.27)MPa·m~(1/2)。     

搅拌铸造SiCp/ZL101复合材料孔隙率的研究

阐述了搅拌铸造制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料孔隙率的测定方法,分析了复合材料中形成孔隙的原因和影响因素,并从真空度、搅拌杆形状、搅拌时间、浇注系统设计、浇注方式、改善SiC和基体界面浸润性等方面,探讨了降低搅拌铸造制备铝基复合材料孔隙率的措施和方法.结果表明,通过采取合理的制备方法和工艺参数,可以有效地使所制备材料的孔隙率降低到1%,提高材料的复合质量.     

CNTs/SiCp增强镁基复合材料的力学性能

采用搅拌铸造法制备碳纳米管(CNTs)和碳化硅(SiCp)增强镁材料,并对复合材料的力学性能进行测试,对其显微组织进行观察和分析,以及利用扫描电子显微镜对断口形貌进行表征.结果表明:CNTs和SiCp的加入使镁基复合材料的晶粒细化和强化,镀镍处理后的CNTs与基体有很好的相容性,显著提高复合材料的力学性能.     

钛碳化硅陶瓷制备方法综述

简述了钛碳化硅Ti3SiC2陶瓷的结构与性能,综述了国内外Ti3SiC2陶瓷的制备方法,并对Ti3SiC2陶瓷的应用前景进行了展望。     

有机硅-无机硅高转化率耐高温消融材料的热性质

采用含特种基团有机硅聚合物制备了拉伸强度为3.92 MPa, 扯断伸长率为285%的新型硫化硅橡胶, 与道康宁公司Sylgard®184硅橡胶相比具有更好的耐高温性能, 室温至430℃下基本无热失重. 采用热失重分析方法研究了新型硅橡胶在不同温度下的热降解行为, 通过傅里叶变换红外光谱跟踪测定了不同温度下高温热解产物的红外光谱吸收. 研究表明, 随热处理温度升高, 高温热降解产物中有机烃基基团逐步分解, 有机硅橡胶逐步裂解转变为典型的无机硅碳氧化合物; 元素化学分析以及光电子能谱测定结果显示, 1050℃以上, 残余产物的组成主要为Si, C, O元素; X射线衍射分析表明, 在1050~1500℃氮气氛条件下的热解产物中逐步转化生成了部分β-SiC 结晶结构, 且随处理温度升高, 碳化硅、方石英的结晶度显著提高.     

高温液态SiC的微观结构特征

碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料,具有高热导率、耐高温性、高发光率、大禁带宽度、抗辐射能力强和化学性质稳定等特性,在航天、电子通讯以及光学等多个领域起着至关重要的作用.实验上很难直接观测高温液态下的SiC中的微观结构,采用分子动力学模拟方法是研究高温液态微观结构的有效方法.本文基于Ter-soff势函数,采用分子动力学...     

碳化硅颗粒增强ZL201合金复合材料磨损性能研究

研究了碳化硅颗粒增强ZL2 0 1合金复合材料在干摩擦和油润滑摩擦条件下的磨损性能。结果表明 :复合材料的耐磨性高于基体合金 ,随碳化硅含量的增加 ,其耐磨性逐渐增强。在油润滑条件下 ,载荷越大、碳化硅含量越高 ,复合材料的耐磨性越优于基体合金。复合材料的磨损机理是微切削磨损、表层剥落和磨粒磨损的综合作用