低密度聚乙烯热压成型过程中的空间电荷

借助开路热刺激放电(TSD)电流及原位实时电荷TSD和电荷等温衰减测量，研究了低密度聚乙烯(LDPE)在热压成型过程中所产生的空间电荷特性.结果表明具有良好室温稳定性的成型电荷被束缚在两类陷阱能级中：浅阱和深阱，其陷阱中心深度分别约为0.92eV和1.31eV.初步的分析进一步表明了它们应该分别位于试样的表层和体内，为近表面陷阱和体陷阱. 关键词： 低密度聚乙烯(LDPE) 热压成型 空间电荷 热刺激放电(TSD)     

聚醚酰亚胺纳米复合电介质中指数分布陷阱电荷跳跃输运对储能性能的影响

目前常见聚合物电介质电容器的储能性能在高温下会急剧劣化,难以满足航空航天和能源等领域的需求.为提高介质高温储能性能,常掺杂纳米填料对电介质改性,通过改变电介质内部陷阱参数来调控电荷输运过程,但其内部陷阱的能级和密度与储能性能间的定量关系仍需进一步研究.本文构建线性聚合物纳米复合电介质中指数分布陷阱电荷跳跃输运的储能与释能模型并进行了仿真.纯聚醚酰亚胺在150℃的体积电阻率和电位移矢量-电场强度回线的仿真结果与实验符合,证明了模型的有效性.不同陷阱参数纳米复合电介质的仿真结果表明,增大总陷阱密度和最深陷阱能级,会降低载流子迁移率、电流密度和电导损耗,提升放电能量密度和充放电效率.在150℃和550 kV/mm外施场强下,1.0 eV最深陷阱能级和1×10²⁷ m^-3总陷阱密度的纳米复合电介质放电能量密度和充放电效率分别为4.26 J/cm³和98.93%,相比纯聚醚酰亚胺提升率分别为91.09%和227.58%,显著提升了高温储能性能.本研究为耐高温高储能性能电容器的研发提供了理论和模型支撑.     

线性低密度聚乙烯中空间电荷陷阱的能量分布与空间分布的关系

使用激光感应压力波法和热刺激放电技术,系统地研究了直流高压作用下线性低密度聚乙烯(LLDPE)半导性电极试样中空间电荷的形成和演变及电荷陷阱分布和退极化过程.在直流高压作用下试样中空间电荷的分布明显地表现为两电极同极性电荷快速对称注入的特征,半导性电极与LLDPE的界面近乎呈现欧姆接触特征.LLDPE中的电荷陷阱分布表现出体内为浅陷阱、表层为深陷阱的特征.半导性电极与LLDPE薄片间的压合条件或电极材料对LLDPE表层的掺杂显著地影响表层陷阱的能量分布,导致表层中较深陷阱的深度和密度减小、较浅陷阱的密度增大.在整个短路退极化过程中,试样中正、负电荷的中心分别向距它们较近的电极迁移,而在开路退极后期则表现为与短路时不同的行为、被表层深陷阱再俘获的电荷脱阱后向背电极迁移. 关键词： 线性低密度聚乙烯 空间电荷 陷阱分布 热刺激放电     

以能带理论诠释直流聚乙烯绝缘中空间电荷的形成和抑制机理

高压直流塑料交联聚乙烯电缆的研发难点是消除其中的空间电荷效应. 目前, 国内外学者普遍通过添加纳米粒子在聚乙烯体内形成深陷阱捕获电荷的机理来抑制电荷积聚, 但此抑制机理违背了电场的基本理论. 以能带理论全面阐述聚合物介质中空间电荷的形成和抑制机理, 从一级陷阱模型出发, 应用电荷入陷和脱陷动力方程, 推导了聚合物介质中空间电荷的形成过程. 在聚合物介质中引入深陷阱后, 介质Fermi能级位移, 电极与介质之间界面接触由Ohm接触转变为阻塞接触. 考虑到无定形相中大量的陷阱密度, 电荷耗尽区宽度小于100 Å, 电极与介质之间的界面对电子变得透明, 形成中性接触, 在电压作用下, 这种聚乙烯介质中不再可能形成空间电荷. 最后, 在纯聚乙烯和纳米改性后含有深陷阱的聚乙烯两种试样上, 分别测量了电导与电场强度的关系和空间电荷分布曲线, 实验结果符合理论推导. 关键词： 直流绝缘 能带理论 空间电荷 抑制机理     

CdS/CdTe薄膜太阳电池的深能级瞬态谱和光致发光研究

用深能级瞬态谱和光致发光研究了无背接触层的CdS/CdTe薄膜太阳电池的杂质分布和深能级中心.得到了净掺杂浓度在器件中的分布.确定了两个能级位置分别在E_V+0365 eV和E_V+0282 eV的深中心,它们的浓度分别为167×10¹² cm^-3和386×10¹¹ cm^-2,俘获截面分别为143×10^-14cm²和153×10^-16cm².它们来源于以化学杂质形式存在的Au和（或）Te_Cd^-复合体,或与氩氧气氛下沉积CdTe时的氧原子相关. 关键词： 深能级瞬态谱 光致发光 CdS/CdTe太阳电池     

钴离子注入对二氧化钛晶体的结构和光学性能的影响

采用离子注入法制备了钴离子掺杂的金红石相TiO₂样品;离子注入能量、注量分别为40 keV(1×10¹⁶cm^-2),80 keV(5×10¹⁵,1×10¹⁶,5×10¹⁶,1×10¹⁷cm^-2),120 keV(1×10¹⁶cm^-2). 通过XRD,XPS和UV-Vis等手段对掺杂前后样品的结构和光学性能进行了表征,分析了掺杂元素在金红石TiO₂中的存在形式. XRD测试表明随着注入能量的增加晶体的损伤程度增加. UV-Vis测试表明掺杂后所有样品在可见光区的吸收增强; 并且随着注量的增加,注量为5×10¹⁵cm^-2到5×10¹⁶cm^-2范围内注入样品的光学带隙逐渐变小. 关键词： 钴 二氧化钛 离子注入 掺杂     

γ辐照室温短波HgCdTe光伏器件的导纳谱研究

利用变频导纳谱研究了γ辐照前后Hg_1－xCd_xTe(x=0.6)n⁺-on-p结中的深能级缺陷．辐照前其缺陷能级位置在价带上0.15 eV,俘获截面σ_p＝2.9×10^-18cm²,缺陷密度N_t＝6.5×10¹⁵cm^-3,初步认为是Hg空位或与其相关的复合缺陷;经过10⁴Gy的γ辐照后其能级变得更深,在价带上0.19 eV,同时其俘获截面增加了近一个数量级,而缺陷密度基本上没有变化．γ辐照引入的这种能级变化最终使器件的性能(探测率)下降了1/2以上． 关键词：     

直流电晕充电下环氧树脂表面电位衰减特性的研究

介质材料表面电荷的积累和衰减行为是制约众多高压直流电力设备研制的关键因素. 薄片状介质试样的表面电荷密度与表面电位近似呈线性关系, 因此常通过表面电位衰减行为研究表面电荷的衰减特性. 基于电晕充电、表面电荷沉积和脱陷、介质体内单极性电荷输运等3个物理过程, 建立表面电位动态响应的物理模型. 通过计算环氧树脂的表面电位衰减行为, 得到栅极电压、相对介电常数和体电导率等对其表面电位衰减特性的影响. 栅极电压越高, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂材料参数典型值(相对介电常数3.93, 体电导率10^-14 S· m^-1)下, 归一化表面电位的衰减速率随时间变化的曲线可拟合为分段幂函数, 其中, 分段幂函数的特征时间、指数系数与栅极电压分别呈幂函数和线性变化关系. 相对介电常数越大, 表面电位的衰减速度越慢; 环氧树脂相对介电常数典型范围(3–4)内, 表面电位衰减时间常数由1720 s增大到2540 s, 两者呈线性关系. 体电导率越大, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂体电导率典型范围(10^-15–10^-13 S· m^-1)内, 表面电位衰减时间常数由24760 s 减小到260 s, 两者呈幂函数变化关系.     

ZBLAN玻璃中Pr3+掺杂离子3P0和1D2能级的发光特性和寿命

对ZBLAN氟锆酸盐玻璃中Pr³⁺掺杂离子³P₀和¹D₂能级的寿命和发光特性进行了较详细的光谱学研究。首先测量了两种掺杂浓度(质量分数分别为1×10^-3,5×10^-3)的Pr³⁺:ZBLAN玻璃的吸收光谱,然后运用时间分辨激光光谱技术测量了³P₀和¹D₂能级在激光单光子共振激发下的荧光发射谱和能级寿命。将不同荧光发射谱带的强度和文献报道的Judd Ofelt理论计算辐射跃迁几率数值做了比较分析,证明了文献中理论计算结果的可靠性。由于浓度猝灭效应,在相同的激发条件下,掺杂浓度为1×10^-3样品的荧光发射强度明显大于5×10^-3样品的荧光发射强度。但是从我们的测量结果看,掺杂浓度对³P₀和¹D₂ 的能级寿命值无显著影响。掺杂浓度为1×10^-3时,Pr³⁺离子³P₀和¹D₂能级的寿命值分别为46,322μ_s。     

掺杂离子对白色长余辉发光材料Y2O2S:Tb3+, Eu3+,M2+ (M=Mg,Ca, Sr,Ba),Zr4+性能的影响

采用高温固相法制备了白色长余辉发光材料Y₂O₂S:Tb³⁺, Eu³⁺,M²⁺(M=Mg, Ca, Sr, Ba), Zr⁴⁺, 利用X晶体衍射、发光光谱、余辉曲线和热释光曲线等对制备的材料进行表征。结果表明:掺杂离子没有改变样品晶体结构和发射峰的位置,但对其发光强度、余辉时间及陷阱深度有较大的影响。在263 nm紫外光的激发下,469 nm和626 nm的发射分别对应于Eu³⁺的⁵D₂→⁷F₀、⁵D₀→⁷F₂跃迁,544 nm的发射对应于Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅跃迁,主要通过它们的混合产生白光。掺杂不同二价离子样品的余辉性能按Mg²⁺、Sr²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺的顺序递减,其中掺杂Mg²⁺的样品,色度坐标为(0.29,0.32),陷阱深度为1.17 eV,余辉时间长达320 s(≥1 mcd/m²),表现出最佳的发光性能。     

Annealing Effect on Chain Segment Motion and Charge Trapping and Detrapping in Nylon 1010

The chain segment motion and charge trapping and detrapping in nylon 1010 films were investigated by means of thermally stimulated depolarization current (TSDC). There were three current peaks (named α, ρ1, and ρ2 peaks, respectively) in the experimental TSDC spectra above room temperature. The α peak is attributed to a background dipole relaxation by the motion of chain segments and space charge contribution, the ρ1 peak is originated from a space charge trapped in the bulk amorphous regions and the interphase between crystalline and amorphous regions, the ρ2 peak is originated from space charge trapped in crystalline regions. By analyzing the characteristic parameters of these peaks, it was found that with in increase of the degree of crystallinity the activation energy of the a peak increased from 1.12 to 1.22 eV and the trap depth of the ρ2 peak increased from 2.70 to 2.82 eV, while the trap depth of the ρ1 peak decreased from 1.50 to 1.29 eV. Annealing induced a decrease of the chain segment mobility and promoted the creation of traps in nylon 1010. Annealing also decreased the stability of the trapped charges in the bulk amorphous and the interphase regions and increased the stability of the trapped charges in the crystalline regions.     

掺杂含量对环氧纳米复合电介质陷阱与空间电荷的影响

环氧纳米复合电介质具有抑制空间电荷积聚、高电阻率、高击穿强度等优异性能,对直流电力设备的发展具有重要的作用.但纳米粒子含量对纳米复合电介质陷阱、电导率和空间电荷的影响机理尚不清楚.本文在纳米复合电介质交互区结构模型的基础上提出了计算交互区浅陷阱和深陷阱密度的方法,得到了浅陷阱和深陷阱密度随纳米粒子含量的变化关系.随着纳米粒子含量的增加,浅陷阱密度逐渐增大,深陷阱先增加然后由于交互区重叠的影响而逐渐减少.研究了纳米粒子含量对浅陷阱控制载流子迁移率的影响,发现随着纳米粒子的增多,浅陷阱大幅增多,浅陷阱之间的平均间距迅速减小,导致载流子更容易在浅陷阱间跳跃迁移,浅陷阱控制载流子迁移率增大.建立了纳米复合电介质的电荷输运模型,采用电荷输运模型计算研究了环氧/二氧化钛纳米复合电介质的空间电荷分布、电场分布和电导率特性.发现在纳米粒子添加量较小时,交互区的深陷阱对电导的影响起主导作用;纳米粒子添加量进一步增加,浅陷阱对电导的影响将起到主要作用.     

Study of anti-clockwise bipolar resistive switching in Ag/NiO/ITO heterojunction assembly

The anti-clockwise bipolar resistive switching in Ag/NiO/ITO (Indium–Tin–Oxide) heterojunctional thin film assembly is investigated. A sequential voltage sweep in 0 → V _max → 0 → ?V _min → 0 order shows intrinsic hysteresis behaviour and resistive switching in current density (J)–voltage (V) measurements at room temperature. Switching is induced by possible rupture and recovery of the conducting filaments in NiO layer mediated by oxygen ion migration and interfacial effects at NiO/ITO junction. In the high-resistance OFF-state space charge limited current passes through the filamentary path created by oxygen ion vacancies. In OFF-state, the resistive switching behaviour is attributed to trapping and detrapping processes in shallow trap states mostly consisting of oxygen vacancies. The slope of Log I vs Log V plots, in shallow trap region of space charge limited conduction is ~2 (I ∝ V ²) followed by trap-filled and trap-free conduction. In the low-resistance ON-state, the observed electrical features are governed by the ohmic conduction.     

SiOxNy薄膜高场电子陷阱和释放特性的研究

本文研究热氮氧化硅(SiO_xN_y)薄膜在高场下的电子陷阱和被陷电子的释放。发现:当样品被氮化的程度较轻时,膜中的有效电子陷阱表面浓度随着样品被氮化时间的增加而迅速增加,被陷电子的释放率近于零,与样品被短路的时间及外加反向电场的持续时间和大小(直到8MV/cm)无关,电子陷阱能级是较深的;当样品被氮化的程度较重时,随着对样品氮化时间的进一步增加,膜中的有效电子陷阱表面浓度逐渐减小,电子陷阱能级深度逐渐变浅,被陷电子的释放率逐渐增加,并与外加反向电场和外加反向电场的 关键词：     

Measurement of the secular motion frequency and the space charge density in the linear ion trap

This paper reports that a cloud of laser-cooled 40 Ca + is successfully trapped and manipulated in the home-built linear ion trap constructed for quantum information processing (QIP).The frequency of the secular motion and the space charge density of the ion cloud are measured,which help knowing the characteristic of the trapping potential and are the prerequisite of QIP with the trapped ions.     

Electron traps in CdS single crystals obtained by admittance spectroscopy on the hetero- and Schottky junctions

The electron trap parameters in semiconducting CdS single crystals were obtained by admittance spectroscopy on its hetero- and Schottky junctions, and the trap depths obtained were 0.065, 0.09, 0.15 0.20, and 0.40 eV. The capture cross-section of the shallowest trap on the Cd-face of the crystals was about 10⁻¹⁹ cm², one order smaller than that of the bulk crystal. The resolving power of the employed method was about 50 meV to distinguish the two traps with different depths. The results of the computer simulation of this method suggested that the trap can be determined when the trap density is at least one order lower than the donor density. The calculated density of the each trap was 1×10¹⁵ cm⁻³ for the shallowest trap and 2×10¹⁶ cm⁻³ for the remaining traps, respectively.     

电介质陷阱能量分布的光刺激放电法实验研究

利用光刺激放电方法研究了线性低密度聚乙烯(LLDPE)中的陷阱能级分布,分别介绍了连续扫描与分段扫描这两种扫描方式并对它们进行了对比.指出在通常使用的连续扫描过程中,光刺激脱阱的不彻底给实验数据带来了一定的误差,着重讲述了分段扫描的理论基础以及实验过程.实验结果表明:单一波长辐照下的光刺激衰减电流的对数与时间成线性关系,它和分段扫描方法中的理论分析完全符合,同时也验证了在本实验中忽略载流子的重俘获过程是合理的;LLDPE中的俘获电荷位于4.14—6.22eV的陷阱能带内,但它们主要集中在陷阱能级为4.78     

A cold 87Rb atomic beam

We demonstrate an experimental setup for the production of a beam source of cold ⁸⁷Rb atoms. The atoms are extracted from a trapped cold atomic cloud in an unbalanced three-dimensional magneto-optical trap. Via a radiation pressure difference generated by a specially designed leak tunnel along one trapping laser beam, the atoms are pushed out continuously with low velocities and a high flux. The most-probable velocity in the beam is varied from 9 m/s to 19 m/s by varying the detuning of the trapping laser beams in the magneto-optical trap and the flux can be tuned up to 4×10⁹ s^-1 by increasing the intensity of the trapping beams. We also present a simple model for describing the dependence of the beam performance on the magneto-optical trap trapping laser intensity and the detuning.     

动态应力下超薄栅氧化层经时击穿的可靠性评价

实验发现动态电压应力条件下,由于栅氧化层很薄,高电平应力时间内隧穿入氧化层的电子与陷落在氧化层中的空穴复合产生中性电子陷阱,中性电子陷阱辅助电子隧穿.由于每个周期的高电平时间较短(远远低于电荷的复合时间),隧穿到氧化层的电子很少,同时低电平应力时间内一部分电荷退陷,形成的中性电子陷阱更少.随着应力时间的累积,中性电子陷阱达到某个临界值,栅氧化层突然击穿.高电平时形成的陷阱较少和低电平时一部分电荷退陷,使得器件的寿命提高. 关键词： 超薄栅氧化层 斜坡电压 经时击穿     

A compact Penning trap for light ions

We describe the construction of a novel compact Penning trap from strong permanent magnets for trapping light ions. Our cylindrically symmetric, iron-free magnetic configuration allows fully analytical treatment, is easy to handle and to optimize. The magnetic field inhomogeneity is less than 1% in a volume of 1 cm³ at 0.7 T. The stored H⁺ and H ₂ ⁺ ions in this trap are detected electrically by the rf absorption method. The charge density, total number and storage time of the trapped ions are measured.Dedicated to H. Walther on the occasion of his 60th birthday