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     

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     

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)     

空心阴极辉光放电包覆铜纳米粉末

简要叙述了自悬浮定向流方法制备铜纳米粉末的原理和包覆层薄膜的生长机理,采用空心阴极辉光放电对铜纳米粉末进行有机包覆,实验中CH4和H2的流量分别为6 ml/min和12 ml/min,工作电压为450 V,衬底与空心阴极的底端距离为2 cm,背景真空和工作气压分别为6 Pa和100 Pa,沉积速率为7.5 nm/min。用透射电镜(TEM)对铜纳米粉末进行了观察和分析,结果表明：铜纳米粉末呈球状,其粒径分布在10～100 nm之间, 平均粒径大小为50 nm;其包覆层的厚度大约为15 nm,而且该厚度可以通过调节空心阴极辉光放电的参数来控制。     

空心阴极辉光放电包覆铜纳米粉末

 简要叙述了自悬浮定向流方法制备铜纳米粉末的原理和包覆层薄膜的生长机理，采用空心阴极辉光放电对铜纳米粉末进行有机包覆，实验中CH4和H2的流量分别为6 ml/min和12 ml/min，工作电压为450 V，衬底与空心阴极的底端距离为2 cm，背景真空和工作气压分别为6 Pa和100 Pa，沉积速率为7.5 nm/min。用透射电镜(TEM)对铜纳米粉末进行了观察和分析，结果表明：铜纳米粉末呈球状，其粒径分布在10～100 nm之间, 平均粒径大小为50 nm；其包覆层的厚度大约为15 nm，而且该厚度可以通过调节空心阴极辉光放电的参数来控制。     

纳米MgO掺杂聚乙烯微观特性的分子动力学模拟研究

电力系统高压电缆的主要绝缘材料为聚乙烯,为了提升聚乙烯的热稳定性以及减弱水分对其的渗透能力,采用纳米MgO掺杂聚乙烯,利用分子动力学模拟方法建立包含低密度聚乙烯(LDPE)、不同颗粒半径的MgO纳米团簇以及相同质量分数水分的复合模拟模型.研究结果表明,水分会降低复合体系的玻璃化温度,MgO的掺杂则会提高复合体系的玻璃化温度,减弱聚乙烯分子链的运动并减小复合体系的自由体积,使得复合体系结构更加稳定,从而增强了聚乙烯材料的热稳定性能.此外发现水分子的扩散随着温度的上升而增大,纳米MgO的添加会与水分子形成氢键抑制水分子的扩散,同时自由体积的缩减使水分子的溶解度系数与扩散系数都减小,导致水分子的渗透能力减弱,更难以渗透进聚乙烯材料破坏其结构.研究结果可为聚乙烯的水树枝生长以及老化过程的抑制提供有益的参考.     

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.     

聚乙烯薄膜中空间电荷短路放电复合率的发光法研究

通过对在直流高压作用下低密度聚乙烯薄膜中注入的空间电荷的短路放电发光测量,研究了聚乙烯薄膜中空间电荷的复合率.通过短路放电光子数的测量及定量分析考察了电压极性、场强大小及加压时间对短路下电荷复合率的影响.结果表明发光强度（复合率）随外加场强的变化明显,而与加压时间的关系不显著.但场强高于80 MV/m时发光强度（复合率）的增大速度变慢.结合本实验结果及他人的相关数据,得出了聚乙烯薄膜样品的发光效率约为5.9×10^-6,短路初始阶段的0.2 s内样品的电荷复合率约为2.8%. 关键词： 空间电荷 短路放电 复合发光 复合率     

一维σ~+-σ~-冷却光和再抽运光对一维磁光陷阱中的多能级钠原子作用的研究

表述了钠Ｄ２线跃迁所包含的２４个磁子能级的原子在一维σ＋－σ－冷却光和再抽运光中产生的稳态多普勒冷却力。讨论了不同磁场强度、不同再抽运光强和失谐情况下原子的多普勒冷却力及对磁光陷阱中最大捕陷速度、原子数目及温度的影响     

溶胶-凝胶法制备Ce3+掺杂纳米SiO2材料光致发光研究

通过溶胶-凝胶技术制备了掺杂Ce^3＋离子的纳米SiO2材料,并经较低温度下煅烧,研究其光致发光（PL）性能。X射线衍射（XRD）及透射电子显微镜（TEM）测试结果表明该纳米材料具有非晶态结构,颗粒尺寸为20～30nm。对其光致发光谱的测定显示：经450℃低温煅烧,未掺杂SiO2样品的光致发光谱明显为多峰的宽带结构,而微量Ce^3＋掺杂的样品在230nm激发下存在着唯一的一个很强的、主峰位于346nm左右的紫外发光峰,与未掺杂SiO2及Cu^2＋掺杂SiO2样品的比较表明该发光峰并非常见的Ce^3＋离子的d-f跃迁产生的特征发光带,而是起源于SiO2中的某种本征缺陷中心。通过不同煅烧温度以及不同Ce^3＋离子掺杂量对346nm发光峰强度的影响,讨论该发光峰起源可能的结构模型。     

入射电子能量对低密度聚乙烯深层充电特性的影响

高能带电粒子与航天器介质材料相互作用引起的深层带电现象, 一直是威胁航天器安全运行的重要因素之一. 考虑入射电子在介质中的电荷沉积、能量沉积分布以及介质中的非线性暗电导和辐射诱导电导, 建立了介质深层充电的单极性电荷输运物理模型. 通过求解电荷连续性方程和泊松方程, 可以得出不同能量 (0.1–0.5 MeV) 电子辐射下, 低密度聚乙烯 (厚度为1 mm) 介质中的电荷输运特性. 计算结果表明, 不同能量的电子辐射下, 介质充电达到平衡时, 最大电场随入射能量的增加而减小; 同一能量辐射下, 最大电场随束流密度的增大而增加. 入射电子能量较低时 (≤ 0.3 MeV) , 最大电场随束流密度的变化趋势基本相同. 具体表现为: 当束流密度大于3× 10^-9 A/m²时, 最大场强超过击穿阈值2×10⁷ V/m, 发生静电放电 (ESD) 的可能性较大. 随着入射电子能量的增加, 发生静电放电 (ESD) 的临界束流密度增大, 在能量为0.4 MeV时, 临界束流密度为6×10^-8 A/m². 当能量大于等于0.5 MeV时, 在束流密度为10^-9–10^-6 A/m²的范围内, 均不会发生静电放电 (ESD) . 该物理模型对于深入研究深层充放电效应、评估航天器在空间环境下 深层带电程度及防护设计具有重要的意义. 关键词： 高能电子辐射 低密度聚乙烯(LDPE) 介质深层充电 电导特性     

Determinations of plasma density and decay time in the hollow cathode discharge by microwave transmission

The microwave （MW） transmission method is employed to measure both the plasma density and the plasma decay time in the hollow cathode discharge （HCD） in argon at low pressure. The plasma density in DC-driven or pulsed HCD is on the order of 1012 cm-3, which can block the X-band MW effectively. In the case of pulsed HCD, the MW transmittance shows the same waveform as the pulsed current during the rising edge if the driving frequency is low, but with a longer delay during the falling edge. The MW transmittance reaches a constant low level when the driving frequency is high enough. The plasma decay time in the HCD system is measured to be about 100 μs around a pressure of 120 Pa. The ambipolar diffusion is considered to be the major mechanism in the decay process.     

Langmuir双探针诊断Ne辉光放电管电子密度

应用Langmuir双探针诊断理论,对充有氖气的石英放电管中的辉光放电等离子体进行了诊断,通过实验测得伏安特性曲线,计算得出电子温度和电子密度,讨论了等离子体的宏观参量与电子温度和电子密度的关系.采用直径为0.1 mm的探针对等离子体进行诊断,不仅减小了对所测等离子体区域的扰动,而且减小了读取伏安特性曲线所带来的误差.     

First‐principles identification of defect levels in Er‐doped GaN

Erbium (Er) doped GaN has been studied extensively for optoelectronic applications, yet its defect physics is still not well understood. In this work, we report a first‐principles hybrid density functional study of the structure, energetics, and thermodynamic transition levels of Er‐related defect complexes in GaN. We discover for the first time that Er_Ga–C_N–V_N, a defect complex of Er, a C impurity, and an N vacancy, and Er_Ga–O_N–V_N, a complex of Er, an O impurity, and an N vacancy, form defect levels at 0.18 eV and 0.46 eV below the conduction band, respectively. Together with Er_Ga–V_N, a complex of Er and an N vacancy which has recently been found to produce a donor level at 0.61 eV, these defect complexes provide explanation for the Er‐related defect levels observed in experiments. The role of these defects in optical excitation of the luminescent Er center is also discussed.     

Molecular orientation evolution during low‐density polyethylene blown film extrusion using real‐time Raman spectroscopy

Real‐time polarized Raman spectroscopy was used in this study to measure the molecular orientation evolution during blown film extrusion of low‐density polyethylene (LDPE). Spectra were obtained at different locations along the blown film line, starting from the molten state near the die and extending up to the solidified state near the nip rolls. The trans C C symmetrical stretching vibration of polyethylene (PE) at 1132 cm⁻¹ was analyzed for films possessing uniaxial symmetry. For the given peak, the principal axis of the Raman tensor is coincident with the c‐axis of the orthorhombic crystal, and was used to solve a set of intensity ratio equations to obtain second (〈P₂(cosθ)〉) and fourth (〈P₄(cosθ)〉) moments of the orientation distribution function. The orientation parameters (P₂, P₄) were found to increase along the axial distance in the film line even past the frost‐line height (FLH). The P₂ values also showed an increasing trend with crystalline evolution during extrusion, consistent with past observations that molecular orientation takes place even after the blown film diameter is locked into place. It was also found that the integral ratio (I₁₁₃₂/I₁₀₆₄) obtained from a single, ZZ‐back‐scattered mode can provide a reasonable estimate of molecular orientation. These results indicate the potential of real‐time Raman spectroscopy as a rapid microstructure monitoring tool for better process control during blown film extrusion. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

低密度稀土氧化物基气凝胶靶的研制

低密度的高原子序数元素氧化物气凝胶由于前驱体形成端基双键而易于收缩和开裂。通过调控配位环境结合无机分散溶胶凝胶法,制备了稀土氧化物气凝胶。氧化镧基气凝胶和氧化钇基气凝胶块体的成型性好,最低密度分别为0.05 gcm-3和0.06 gcm-3。其成分分别为六方相的La(OH)3和六方相的Y(OH)3,而聚丙烯酸中的羧基与稀土离子之间以桥接的方式进行配位。两种气凝胶均存在明显的多级结构,氧化镧基和氧化钇基气凝胶的初级粒子分别为纤维状和片/球混合形貌,而其二级粒子均为球形。两种气凝胶的比表面积分别为229.1 m2g-1和229.6 m2g-1。该方法制备的稀土氧化物气凝胶具有低的密度和纳米尺度的均匀性,在背光源中有潜在的应用。