电极表面特性对甘油介质击穿特性的影响

基于几种常见的电极表面处理工艺,制作了外形一致、表面不同的砂纸打磨、羊毛抛光、金属电镀和非金属电镀四种同轴电极,对比了电极在微观下的形貌特点,通过实验研究了不同电极表面特性与甘油介质耐压的关系。搭建了基于晶闸管控制的空心脉冲变压器升压实验平台,最大输出电压500 kV,上升时间26 s。实验结果表明:四种电极的微观形貌存在较大差异,并引起了甘油击穿特性的不同,在相同充电电压条件下,甘油的平均击穿场强为210~260 kV/cm;与使用常规的砂纸打磨电极相比,使用羊毛抛光、金属电镀、非金属电镀电极可分别使击穿场强提高14.51%,11.60%,19.67%,其中非金属电镀电极表面均匀程度远高于其他电极,最高击穿场强可达288 kV/cm,比对照组平均击穿场强提高33.09%。     

电极表面特性对甘油介质击穿特性的影响

基于几种常见的电极表面处理工艺,制作了外形一致、表面不同的砂纸打磨、羊毛抛光、金属电镀和非金属电镀四种同轴电极,对比了电极在微观下的形貌特点,通过实验研究了不同电极表面特性与甘油介质耐压的关系。搭建了基于晶闸管控制的空心脉冲变压器升压实验平台,最大输出电压500 kV,上升时间26 s。实验结果表明：四种电极的微观形貌存在较大差异,并引起了甘油击穿特性的不同,在相同充电电压条件下,甘油的平均击穿场强为210~260 kV/cm;与使用常规的砂纸打磨电极相比,使用羊毛抛光、金属电镀、非金属电镀电极可分别使击穿场强提高14.51%,11.60%,19.67%,其中非金属电镀电极表面均匀程度远高于其他电极,最高击穿场强可达288 kV/cm,比对照组平均击穿场强提高33.09%。     

电极极性对气体放电的影响

本文简要解释了正负电极对气体放电的不同影响。     

基于蒙特卡洛方法的钛氧化物忆阻器辐射损伤研究

纳米钛氧化物忆阻器有望成为新一代阻性存储器基本单元并应用于辐射环境中的航天器控制及数据存储系统. 辐射能量, 强度, 方向, 持续时间等要素发生改变均可能对钛氧化物忆阻器受到的辐射损伤构成影响, 然而, 目前尚无相关具体研究. 基于以蒙特卡洛方法为核心的SRIM仿真, 本文针对宇宙射线主体组成部分——质子及 α射线定量研究了各个辐射要素与钛氧化物忆阻器辐射损伤的关联, 依据器件实测数据研究了辐射要素与导通阻抗, 截止阻抗及氧空缺迁移率等忆阻器主要参数的关系, 进一步利用SPICE仿真讨论了辐射对杂质漂移与隧道势垒共存特性的影响, 从而为评估及降低钛氧化物忆阻器辐射损伤, 提高器件应用于辐射环境的可靠性提供依据.     

Fe-MOF电极材料的合成及电性能

通过溶剂热法合成出Fe-MOF材料并进行了XRD表征,结果显示Fe-MOF的XRD衍射峰位置和强度都与已知同类型的MOF结构相似,且没有其他晶相出现;在不同扫描速率下测得的循环伏安具有明显的还原电流峰和氧化电流峰,表现出典型的法拉第氧化还原特性;随着扫描速率的增大,比电容急速下降,Fe-MOF结构可能发生扭曲;500次循环实验结果表明,Fe-MOF比容量没有出现明显的衰减,具有良好的循环寿命.     

钠离子层状氧化物材料相变及其对性能的影响

钠离子电池近年来在大规模储能领域展现出优异的发展和应用前景.由于钠离子层状过渡金属氧化物正极材料(Na_xTMO₂)具有比容量高、容易制备、电压可调和成本低的优势,在学术界和产业界得到了广泛的关注与研究.但较大的Na~+半径和较强的Na~+-Na~+静电排斥作用,导致Na_xTMO₂具有多种结构类型和复杂的结构转变,以及由此形成了多重结构-性能关系.本文详细介绍了Na_xTMO₂的结构类型,综述了在Na~+脱出/嵌入过程中引发的结构演变,旨在揭示钠离子层状过渡金属氧化物正极材料结构转变机理及其对电化学性能的影响,最后讨论了现存的挑战并提出了改进策略.     

电极材料对气体火花开关静态性能的影响

在工作气压和火花间隙固定的条件下,针对稍不均匀场的圆饼形电极开关开展了不同电极材料下开关自击穿实验,开关间隙距离为5 mm,工作气压为0.25 MPa,击穿电压平均值为40 kV。分别选取了不锈钢、黄铜、钨铜合金和石墨材料作为实验对象,对比了不同电极材料下电极质量损失、电极表面形貌和开关静态特性的差异。实验结果表明,石墨电极质量损失速率略高于金属电极,但是由于石墨电极烧蚀产物多为气体,因此石墨电极绝缘子污染程度远小于金属电极。石墨电极开关在低欠压比下自击穿概率也远小于金属电极开关。三种金属电极开关,其静态特性差异不大,但钨铜电极烧蚀程度显著低于不锈钢和黄铜电极开关。     

温度改变对钛氧化物忆阻器导电特性的影响

相同测试条件下,纳米钛氧化物忆阻器的导电过程存在不稳定性,制约了对器件瞬态阻抗的精确读取与控制,并影响了器件应用于电路设计的可靠性与稳定性.杂质漂移与隧道势垒的共存是导致上述不稳定性的可能因素,且杂质漂移特性与环境温度密切相关.然而,目前尚无通过控制温度提高忆阻器导电稳定性的具体研究.基于杂质漂移与隧道势垒共存,本文分析了温度与忆阻器导电特性的关联,研究了器件活跃区域厚度及初始掺杂层厚度的改变对临界温度的影响,利用SPICE软件进行了仿真验证并给出结果,得出提高忆阻器导电稳定性的方法有:增大活跃区域厚度、降低初始杂质浓度及保持环境温度稳定且低于临界温度,从而为制备性能稳定的忆阻器及推动器件在实际电路中的应用提供依据.     

存储器用铁电薄膜及电极材料的研究

铁电体独特的自发电极化双稳性质和非线性光学性质使其在光电子器件中得到广泛应用．为了实现器件的小型化和与微电子、光电子工艺兼容，铁电薄膜已成为一个研究热点．自发电极化的大小和取向以及外电场、缺陷和铁电薄膜／电极界面与自发电极化的交互作用决定了铁电薄膜的性质和服役行为．文章以铁电存储器和光电子器件应用为背景，选择了具有重大应用前景的Bi4-xLaxTi3O12（BLT）、SrBi2Ta2O9（SBT）、PbZrxTi1-xO3（PET）和LiNbO3（LN）铁电薄膜以及相关的La（Sr，Co）O3（LSCO）和LaNiO3（LNO）等电极材料为研究对象，研究了缺陷电荷和电畴的交互作用和它们在交变外电场中的动力学行为，探明了铁电薄膜疲劳现象的物理本质；从晶格结构与缺陷的观察研究入手，探索了材料铁电性质的起源和优化材料铁电性质的途径；从铁电薄膜／电极界面结构与性质的研究入手，寻找更有效、更稳定的电极材料与结构，从而为器件应用打下了基础；在研究外电场对铁电薄膜生长机制影响的基础上，找到了利用外电场调控铁电薄膜结构的新途径，发展了新的、与半导体器件和光电子器件工艺兼容的制膜方法．     

存储器用铁电薄膜及电极材料的研究

铁电体独特的自发电极化双稳性质和非线性光学性质使其在光电子器件中得到广泛应用.为了实现器件的小型化和与微电子、光电子工艺兼容,铁电薄膜已成为一个研究热点.自发电极化的大小和取向以及外电场、缺陷和铁电薄膜/电极界面与自发电极化的交互作用决定了铁电薄膜的性质和服役行为.文章以铁电存储器和光电子器件应用为背景,选择了具有重大应用前景的Bi4-xLaxTi3O12（BLT）、SrBi2Ta2O9（SBT）、PbZrxTi1-xO3（PZT）和LiNbO3(LN)铁电薄膜以及相关的 La(Sr,Co)O3 (LSCO) 和LaNiO3(LNO)等电极材料为研究对象,研究了缺陷电荷和电畴的交互作用和它们在交变外电场中的动力学行为,探明了铁电薄膜疲劳现象的物理本质;从晶格结构与缺陷的观察研究入手,探索了材料铁电性质的起源和优化材料铁电性质的途径;从铁电薄膜/电极界面结构与性质的研究入手,寻找更有效、更稳定的电极材料与结构,从而为器件应用打下了基础;在研究外电场对铁电薄膜生长机制影响的基础上,找到了利用外电场调控铁电薄膜结构的新途径,发展了新的、与半导体器件和光电子器件工艺兼容的制膜方法.     

电极结构对触发管型开关击穿特性的影响

基于600 kV触发管型SF6气体开关,设计了三种具有典型电场分布的电极结构,计算分析了各个场分布特点,在-600 kV/400 ns脉冲电压下对不同电极结构进行了击穿特性实验,分析了场分布对开关击穿特性的影响。实验结果表明:三种结构中平头形电极触发击穿模式与其欠压比相关,触发抖动较小;球头形电极自击穿电压抖动最小,能够稳定工作于长时间触发击穿模式;锥头形电极击穿模式较不稳定,可能与其两个间隙击穿特性较相近有关。     

电子回旋共振-射频双等离子体沉积氧化硅薄膜过程中的射频偏压效应

本文利用六甲基乙硅氧烷(HMDSO)和氧气(O2)为反应气体,利用微波电子回旋共振-射频双等离子体化学气相沉积法沉积氧化硅薄膜,并利用发射光谱对等离子体特性进行原位诊断.研究表明,RF偏压对氧化硅薄膜沉积速率和薄膜中的化学键结构产生有意义的影响.小的直流自偏压会略微提高沉积速率;但随着直流自偏压的增加,离子轰击效应及刻蚀作用加强,薄膜的沉积速率下降.在13.56MHz和400kHz两个不同射频频率条件下所沉积的薄膜中,O和Si的比例基本相同,均超过2∶1;但400kHz射频偏压下薄膜中的碳成分比例比13.56MHz条件下的要高得多.这可以归因为高的射频偏压的应用不仅可增强离子轰击效应,而且与体等离子体相互作用,使高活性的氧原子增多;而低频偏压的作用主要是增强离子轰击效应.     

Local elastic and thermal behaviors of dielectric breakdown regions in multilayer ceramic capacitors

Local elastic and thermal behaviors of dielectric breakdown regions in BaTiO₃ based multilayer ceramic capacitors were investigated by acoustic and thermal mode scanning probe microscopy. Nanoscale elastic microstructures closely related to the dielectric breakdown‐induced stress release was found to develop in the BaTiO₃ ceramic grains adjacent to the dielectric breakdown region. Such nanostructures could be supposed to be the origin of the elementary structures for the failure of MLCC. The breakdown region exhibits very lower thermal conductivity due to the possible glass phase formation. Such new findings provide a new clue to further understand the breakdown mechanism of multilayer ceramic capacitors. (© 2015 WILEY‐VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim)     

电化学超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器是一种利用电化学双电层储能或在电极材料表面及近表面发生快速可逆氧化还原反应而储能的装置,具有高的比功率、比能量和长的循环寿命.文章综述了超级电容器电极材料的储能机理、特点及应用,并重点介绍了石墨烯、二氧化锰及其复合电极材料在超级电容器中应用的最新研究进展.     

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     

超短脉冲激光在电介质材料中传输及破坏深度微观理论计算

基于Fokker-Planck方程和激光传输方程建立超短脉冲激光在电介质材料中的传输及材料破坏理论模型,计算材料内不同位置处导带电子数密度及激光电场强度随时间的变化,进而得到激光的反射率、透射率及沉积率随激光能量密度的变化特征.选取导带电子数密度阈值作为材料破坏的判断条件,计算了不同激光能量密度下的破坏深度,发现破坏深度随激光能量密度的变化曲线呈现先增长后减小,讨论了激光能量沉积特性对破坏深度的影响.计算最大破坏深度随激光脉宽的变化发现,激光脉宽越短则最大破坏深度越小. 关键词： 超短脉冲激光 电介质材料 破坏深度 微观理论模型     

气体火花开关电极烧蚀研究综述

气体火花开关是脉冲功率装置中最常用的关键器件。电极烧蚀作为脉冲功率开关中的难点问题,会引起开关自击穿电压降低、触发抖动增大及开关寿命降低,已成为制约气体开关发展和应用的一个瓶颈。本文回顾梳理了国内外学者针对电极烧蚀问题进行的一系列研究,从电极烧蚀理论和实验研究成果两个方面,介绍了电极烧蚀的基本机制及仿真模型,归纳了影响开关电极烧蚀的因素以及电极耐烧蚀材料的研究进展,最后讨论了电极烧蚀研究面临的问题以及优化电极材料抗烧蚀性能的方向。

     

界面自组装的金/氧化石墨烯复合材料的表面增强拉曼散射行为研究

采用Frens法制备金纳米粒子溶胶,通过界面自组装技术在掺磷的非晶碳衬底表面构筑三维的金/氧化石墨烯/金复合结构.以罗丹明B为探针分子,考察金/氧化石墨烯/金复合材料的表面增强拉曼散射活性.结果表明,由于氧化石墨烯的化学增强和金纳米粒子的电磁场增强的协同作用,在该三维复合材料上获得了很强的罗丹明B拉曼信号.所设计的三维金/氧化石墨烯/金复合材料在生物分析、环境监测、疾病防控、食品安全等领域具有潜在的应用价值.     

溶胶凝胶制备氧化钒薄膜的生长机理及光电特性

采用溶胶凝胶法, 在不同的退火温度下制备了不同的氧化钒薄膜. 利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、高阻仪、紫外-可见分光光度计和傅里叶红外光谱仪等, 对薄膜的形貌、晶态、电学和光学特性进行了分析. 结果表明, 溶胶凝胶法获取V₂O₅薄膜的最佳退火温度为430 ℃, 低于此温度不利于使有机溶剂充分分解, 高于此温度则V–O键发生裂解、形成更多的低价态氧化钒. 本文制备的氧化钒薄膜具有较高的电阻温度系数和光吸收率, 适合应用在非制冷红外探测器中. 本文揭示了溶胶凝胶法制备氧化钒薄膜的生长机理. 关键词： 氧化钒薄膜 溶胶凝胶 光电特性 生长机理