气相外延生长单晶金刚石薄膜

本文用氢气、丙酮做为气体源,通过微波增强的化学气相沉积方法,在人造金刚石的<100>,<111>及<110>晶面上实现了气相外延生长。通过扫描电子显微分析,观察到了外延生长台及螺旋线,并用显微激光Raman光谱法分析证明,生长层中不合非金刚石成分。反射电子衍射分析结果表明,在金刚石<100>,<110>面上的生长层为单晶生长层。从实验结果中还发现,外延生长温度与晶面原子密度密切相关。     

金刚石在C60薄膜表面的成核研究

用扫描电子显微术(SEM)研究了微波等离子体CVD生长金刚石系统,金刚石在以C₆₀蒸发膜为抛光Si衬底中间层上的成核行为,实验证实金刚石成核于C₆₀蒸发膜表面,同时观察到成核分布的不均匀性即成核聚集现象,并对此进行了初步分析。金刚石在C₆₀薄膜表面的成核表现出取向生长的特征。     

热阴极直流放电等离子体化学气相淀积金刚石膜过程中等离子体环境的研究 *

利用光发射谱和Langmuir探针对热阴极直流放电等离子体化学气相淀积(PCVD)金刚石薄膜的等离子体环境进行了原位诊断 ,根据探针和光谱诊断结果定量地计算了在放电电流密度变化过程中基态氢原子和基态CH基团数密度的变化 ,发现基态和激发态的原子氢和CH基团的数密度均因放电密度增加而提高 .电子密度、CH发射的相对强度均随放电电流密度的增加而线性增加 ,而不同的含碳活性粒子的产生与电子温度的升高有关 .将诊断结果与金刚石的生长相联系 ,表明激发态的原子氢的产生促进了金刚石的生长 ,等离子体环境中电子温度和密度的增加对金刚石生长速率提高起着重要的作用 .     

用原位光发射谱研究电子增强热丝CVD金刚石膜生长过程

利用光发射谱对电子增强热丝CVD金刚石薄膜的生长过程进行了原位检测,并实现空间分辨测量,系统地研究了衬底偏压、甲烷浓度、衬底温度等反应条件对原位光发射谱的影响,给出了有关反应基团空间分布及电子能量状态等对金刚石生长极其重要的信息,并同薄膜的生长进行了比较.结果表明甲烷浓度和衬底温度对金刚石膜生长的影响分别来自不同反应机制,提高原子氢的浓度,同时降低CH基团的浓度是生长优质金刚石膜所需的条件.     

金刚石膜压阻效应的理论研究

在Fuchs-Sondheimer薄膜理论（F-S理论）和修正的价带分裂模型的基础上,考虑晶格散射、杂质散射和表面散射,通过求解弛豫近似下的Boltzmann方程,利用并联电阻模型从理论上研究了p-型异质外延金刚石膜的压阻效应,给出了压阻效应的计算表达式. 从理论上得到了和实验一致的压阻效应的主要特性. 提出了应力作用下分裂带间距变化的模型,对大应力时饱和压阻的理论和实验误差给出了合理解释.     

P型多晶金刚石薄膜压阻效应的研究 *

结合Mayadas-Shatzkes多晶模型 ,对硼掺杂多晶金刚石薄膜的压阻效应进行了分析和讨论 .结果认为 ,价带分裂和晶界散射的联合作用是导致P型多晶金刚石薄膜具有显著压阻效应的主要原因 .推导出考虑晶界散射时压阻因子的近似计算公式 ,计算结果与实际情况相符 .     

微波滤波器的高温超导薄膜研制

介绍适用于制备微波滤波器的高温超导薄膜YBa₂Cu₃O_7-δ(YBCO)的激光沉积工艺和Tl₂Ba₂CaCu₂O₂(Tl-2212)的先驱膜制备及铊化工艺. 讨论了基片选择的要求和薄膜的形貌、微结构与微波表面电阻的关系.     

高Tc超导薄膜/砷化镓场效应器件混合微波振荡器的研制

研制了一种高T_c超导薄膜/砷化镓场效应器件混合的微波振荡器,整个电路采用微带电路形式,制备在一片10mm×15mm的YBa₂Cu₃O_7-δ超导薄膜上。该振荡器采用共源和栅结串联反馈电路结构,以GaAs MESFET(NE72084)为负阻元件,利用高品质因数的超导微带谐振器作为稳频元件。通过提高谐振器的品质因数和调节它与MESFET的耦合强度,降低了振荡器的相位噪声。相位噪声在偏离载频(10.6GHz)为10kHz时达到-87dBc/Hz。     

尖劈吸波体的研究和微波暗室的模拟

对尖劈形状吸波体的吸波性能进行了研究,并对导弹导引仿真实验用的微波暗室的性能进行分析和仿真.首先对尖劈体的二维反射性能进行了研究,从单条波线反射的原理出发,得到波束平面反射的统计模型.单条波线的反射通过数值模拟得到;波束反射模型则通过对数值模拟的结果进行统计和拟合得到,最终用多项式表示.对于一些简单或特殊的情况,也给出了解析解.通过分析发现,三维反射和二维反射之间有明确的关系.这种关系可以由三维入射角和反射次数决定,而反射次数可以通过二维模型得到.据此将平面反射模型扩展为三维反射模型,从而得到尖劈形状吸波体的三维反射模型.无回波暗室用于模拟没有背景微波辐射的环境,其关键在于选择合适的吸波材料.基于微波反射通量平衡原理,建立了考虑暗室墙面各点之间的相互影响的耦合模型,从而可以求解出在指定的发射源照射之下墙面各点的辐射强度分布.对模型的求解精度和收敛性进行了验证.基于此模型,对一个导弹引导试验进行了数值模拟,推算出了使用两种不同吸波材料时静区接收到的微波信号的信噪比.     

BaTiO3微波合成的反应机理研究

BaTiO₃的微波合成在中间相、产物形貌、颗粒上元素浓度等方面与常规合成均不相同,从实验上说明了微波合成中有非热效应的存在。在微波场中Ba^2+,Ti⁴⁺的扩散都得到很大的增强,由常规合成中基本为Ba²⁺扩散转化为Ba^2+,Ti⁴⁺相互扩散,尽管仍然是以Ba²⁺扩散为主,但Ti⁴⁺的扩散不能忽略。微波合成反应中扩散过程的增强作用主要表现在对扩散系数指前因子及扩散推动力的影响。微波合成过程中没有Ba₂TiO₄中间相的出现,与常规合成有较大的差别,反应的动力学过程分析表明该反应符合Carter方程。在X射线衍射定量分析结果基础上计算微波合成BaTiO₃表观反应活化能为42.26kj/mol,仅为常规反应的1/5。     

微波合成BaTiO3加热机制及反应产物的显微结构研究

采用2450MHz微波源、TE₁₀₃单模腔的加热方式合成电子工业广泛应用的BaTiO_3,探讨微波合成的加热机制,其主要影响因素包括合成体系的介电性质和保温结构,研究合成体系的介电性质及它们对材料加热的影响。在低温阶段,TiO₂和BaCO₃对合成体系的升温速率的贡献相接近;在高温阶段,TiO₂的贡献大,同时产物对升温有较大的影响。微波加热与常规合成加热方式有明显的不同。采用微波合成在1 100℃保温3min即可使合成反应完全,且产物的颗粒细小,粒度分布窄,结晶度好,对微波合成工艺对产物相结构,显微结构的影响进行详细研究。     

尖劈吸波体与导引仿真用微波暗室的性能研究

首先,针对尖劈形状吸波体的性能问题,给出了直接计算法和基于镜像模型的方法,并对其进行了对比计算与仿真.其次,对于微波暗室的性能研究,针对不同的复杂度要求,建立了两种数学模型—射线追踪(Ray Tracing)模型和基于Markov链的有限元(FEM,Finite Element Model)模型.建模过程和仿真结果表明,Ray Tracing模型的计算复杂度较低,但电磁波"镜面反射"的假设过于理想,模型较为粗糙,只能用于粗略模拟实际情况.而基于Markov链的FEM模型较Ray Tracing模型更加精确.同时,相比于传统的具有高计算复杂度的FEM模型,基于Markov链的FEM模型计算更加简便,利于计算机仿真实现,而且不降低FEM模型的精确度,可以精确模拟实际情况.