碳/碳化硅复合材料静止环境下氧化行为模拟

碳/碳化硅（C/SiC）复合材料是应用于临近空间高超声速飞行器热防护的一种新型防热材料.国内外通过性能测试较多地研究了材料不同制备工艺对抗烧蚀性的影响,提出的抗烧蚀分析理论模型均基于液态氧化膜.而近期开展的C/SiC复合材料管式炉加热实验和试样微观形貌电镜表征显示:常压下,当温度低于1 696 K时,C/SiC复合材料氧化后表面形成了多孔的固态氧化膜.采用压汞法测试了氧化物孔隙.基于孔隙中的气体扩散行为,结合氧化反应动力学关系,建立了一种新的C/SiC复合材料惰性氧化模型.模型预测值与实验结果吻合良好,表明该惰性氧化模型对氧化膜厚度和质量损失具有较好的预测能力.      

Rh/CeO2-SiC催化乙醇部分氧化制氢

设计合成了Rh/CeO2-SiC新型催化剂,X射线衍射和透射电镜等表征结果表明,SiC表面均匀分散了4nm左右的CeO2纳米颗粒,进而可很好地分散Rh纳米粒子.该催化剂在乙醇部分氧化制氢反应中显示出优越的催化性能,乙醇转化率及H2选择性随反应温度的提高而提高,700oC时乙醇转化率为100%,H2选择性为50%,CO选择性仅为13%,且反应40h未见明显失活,反应后催化剂表面没有明显的积炭生成.该催化剂上较低的CO选择性及抗积炭性能可归因于SiC的热传导性能以及CeO2中活泼晶格氧的作用.     

SiC/环氧树脂复合材料冲蚀磨损性能的研究

采用环氧树脂为粘接剂制备了SiC/环氧树脂复合材料,在自制的射流式冲蚀磨损试验机上研究了SiC/环氧树脂的冲蚀磨损性能.结果表明:大尺寸SiC颗粒制备的复合材料较小尺寸SiC颗粒制备的复合材料具有更好的冲蚀磨损性能,且大尺寸SiC颗粒复合材料的冲蚀磨损性能优于Q235钢,而小尺寸SiC颗粒复合材料则低于Q235钢.随着冲蚀角度的变化,其平行材料表面的切削分量和垂直材料表面的冲击分量将会发生变化,低角度冲蚀磨损机理以显微切削和碾压造成环氧树脂及SiC颗粒的层片状脱落为主转变为高角度冲蚀磨损以SiC颗粒碎裂造成环氧树脂疲劳脱落为主.     

质子在碳化硅中不同深度的非电离能量损失

利用蒙特卡罗方法,应用Geant4程序,模拟计算了1—500 MeV质子在碳化硅材料中的非电离能量损失,并研究了不同种类的初级反冲原子对非电离能量损失的贡献.模拟结果表明:在相同质子辐照下,碳化硅材料中的非电离能量损失要比硅、镓等半导体材料更小,说明碳化硅器件的稳定性更好,抗位移损伤能力更强;当靶材料足够厚时,在不同能量质子辐照下,材料损伤最严重的区域会随着质子入射能量的增加从质子射程末端逐渐前移到材料表面;不同种类的初级反冲原子对非电离能量损失的贡献表明,在低能质子辐照下,28Si和~(12)C是位移损伤的主要原因,而随着质子能量的增加,通过核反应等过程产生的次级离子迅速增多,并对材料浅层造成严重的位移损伤.     

类石墨烯结构二维层状碳化硅的非线性二次谐波特性的第一性原理研究

二维层状碳化硅（two-dimensional layered silicon carbide,2d-SiC）是一种类石墨烯结构的半导体,在非线性光学频率转换上具有潜在的应用.本文基于第一性原理高精度全电子势线性缀加平面波结合态求和方法研究了层叠和拉伸下类石墨烯2d-SiC结构的非线性二次谐波系数.非线性过程物理源分析表明,三带项构成的单粒子跃迁过程是2d-SiC结构的二次谐波过程的主要微观跃迁机制,电子的带间运动显著受到带内运动的调谐,π电子离域带对非线性过程有重要贡献.理论上给出了2d-SiC结构的二次谐波系数的角度依赖,为实验研究提供理论参考.拉伸可导致不同频率的二次谐波增强.     

中低压碳化硅材料、器件及其在电动汽车充电设备中的应用示范

碳化硅（SiC）电力电子器件的高压、高温和高频率特性,使其成为理想的电动汽车充电设备器件,将显著提升电动汽车充电设备的效率和功率密度.开展中低压SiC材料、器件及其在电动汽车充电设备中的示范应用,不仅有利于加快建立我国自主的碳化硅全产业链,而且有助于提高我国电动汽车充电设备的核心竞争力.     

SOI基3C-SiC薄膜的光谱表征

本文探索在SOI基片上通过顶层Si直接与碳源反应,反向外延生长3C-SiC薄膜的工艺条件和技术。采用LPCVD技术,以CH4和H2混合气体为反应源,在SOI衬底上生长3C-SiC薄膜。采用X射线衍射分析仪、场发射扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱来研究样品的结构和性质;并研究反应前、后样品电压-电容特性的变化。研究结果表明,通过反向外延的方法,能够在SOI基片反向外延生长得到3C-SiC薄膜,但目前的工艺条件有待进一步的改善。     

新型催化剂载体碳化硅的研究现状

碳化硅（SiC）具有较好的导热性,较强的抗氧化性及很高的机械强度,作为新型催化剂载体在强放热、高腐蚀性、液相催化等反应中有很好的应用前景,近年来受到广泛关注。目前关于SiC载体的研究主要集中在三个方面：（1）高比表面积多孔SiC材料的制备;（2）基于现有商业化低比表面积SiC材料的表面碳化;（3）对SiC载体进行杂原子掺杂等表面功能化。本文中,我们主要对以上三个方面的研究现状做简要综述。重点介绍SiC的结构与物理化学性质,SiC作为新型载体在非均相催化反应中的应用以及基于6H-SiC（0001）衬底的表面化学研究。     

快恢复二极管的发展

二极管作为最基本的器件,在电子电路中的应用非常广泛。而随着IGBT和MOS管等器件的发展,对二极管的方向恢复性能的要求越来越高。本文介绍了提高快恢复二极管恢复特性的两种主流技术的发展,即载流子寿命控制技术和发射极效率控制技术。并通过仿真对阳极发射效率控制技术进行了验证,最后对SiC材料的二极管进行了介绍和展望。     

大口径碳化硅反射镜面PVD改性工艺的研究

通过将多块不同尺寸的碳化硅平面试片以及一块口径为520mm碳化硅凹非球面反射镜作为镜面改性工艺技术的实验平台,对大口径碳化硅反射镜面PVD改性工艺技术进行探索、分析和研究。重点研究了前期PVD改性前镜面特性与PVD改性层的最佳匹配关系,主要是PVD改性层与镜面粗糙度和残留面形误差的要求和最佳结合点。采用的抛光方式为磨盘相对镜体做行星运动,采用相同的离子束辅助沉积法进行凹椭球面碳化硅反射镜的镜面改性。实验结果表明:通过选用合适的方案对改性后的PVD改性层镜面的面形误差进行修抛,可同时提高其镜面光洁度和粗糙度,最终测试结果为0.756　nm（Sq）,与改性前比较,粗糙度得到一定程度的提高。