电站锅炉中粉煤灰与SiC耐火材料结渣性研究

本文主要研究含Cr2O3的硅酸锆结合SiC耐火材料的抗粉煤灰侵蚀规律,将两种不同的粉煤灰平铺在SiC耐火材料上,作用温度为1250～1450 ℃,保温时间为40小时,然后用视频光学显微镜和XRD衍射图谱来确定其显微结构和物相组成,初步实验结果表明SiC质耐火材料具有较好的抗煤灰侵蚀性能.     

大尺寸电阻加热式碳化硅晶体生长热场设计与优化

大尺寸低缺陷碳化硅(SiC)单晶体是功率器件和射频(RF)器件的重要基础材料,物理气相传输(physical vapor transport, PVT)法是目前生长大尺寸SiC单晶体的主要方法。获得大尺寸高品质晶体的核心是通过调节组分、温度、压力实现气相组分在晶体生长界面均匀定向结晶,同时尽可能减小晶体的热应力。本文对电阻加热式8英寸(1英寸=2.54 cm)碳化硅大尺寸晶体生长系统展开热场设计研究。首先建立描述碳化硅原料受热分解热质输运及其多孔结构演变、系统热输运的物理和数学模型,进而使用数值模拟方法研究加热器位置、加热器功率和辐射孔径对温度分布的影响及其规律,并优化热场结构。数值模拟结果显示,通过优化散热孔形状、保温棉的结构等设计参数,电阻加热式大尺寸晶体生长系统在晶锭厚度变化、多孔介质原料消耗的情况下均能达到较低的晶体横向温度梯度和较高的纵向温度梯度。     

1200 V碳化硅功率MOSFET低温特性的实验表征及分析

碳化硅功率MOSFET是宽禁带功率半导体器件的典型代表,具有优异的电气性能。基于低温环境下的应用需求,研究了1200 V碳化硅功率MOSFET在77.7 K至300 K温区的静/动态特性,定性分析了温度对碳化硅功率MOSFET性能的影响。实验结果显示,温度从300 K降低至77.7 K时,阈值电压上升177.24%,漏-源极击穿电压降低32.99%,栅极泄漏电流降低82.51%,导通电阻升高1142.28%,零栅压漏电流降低89.84%(300 K至125 K)。双脉冲测试显示,开通时间增大8.59%,关断时间降低16.86%,开关损耗增加48%。分析发现,碳化硅功率MOSFET较高的界面态密度和较差的沟道迁移率,是导致其在低温下性能劣化的主要原因。     

Enhancement of corrosion resistance of electrocodeposited Ni–SiC composites by magnetic field

The corrosion behavior and surface morphology of Ni–SiC composite coatings produced by electrodeposition with the aid of magnetic field were studied. The results of the electrochemical analysis including polarization resistance and potentiodynamic polarization curves showed that a magnetic field of 0.1 T could significantly improve the corrosion resistance of the composite. The electrochemical impedance spectra revealed that a passive layer was formed on the surface of the Ni–SiC coating with the magnetic field. The microstructures of electrodeposited Ni–SiC composite coatings were also examined. More SiC particles were found to be incorporated into the coating with the presence of magnetic field, which was considered to be one of the reasons for the enhancement of corrosion resistance as SiC particles were reported to be corrosion inhibitors. Contribution to special issue “Magnetic field effects in Electrochemistry”     

Molecularly engineered graphene surfaces for sensing applications: A review

Graphene is scientifically and commercially important because of its unique molecular structure which is monoatomic in thickness, rigorously two-dimensional and highly conjugated. Consequently, graphene exhibits exceptional electrical, optical, thermal and mechanical properties. Herein, we critically discuss the surface modification of graphene, the specific advantages that graphene-based materials can provide over other materials in sensor research and their related chemical and electrochemical properties. Furthermore, we describe the latest developments in the use of these materials for sensing technology, including chemical sensors and biosensors and their applications in security, environmental safety and diseases detection and diagnosis.     

碳纤维表面原位SiC纳米纤维的合成与生长

基于化学气相反应法,以高纯Si和SiO₂为反应源材料,在碳纤维表面原位生长β-SiC纳米纤维。采用XRD、SEM和TEM 等分析测试手段对SiC纳米纤维进行了表征分析,研究了不同反应温度和时间对生成β-SiC纳米纤维微观形貌和结构的影响,并探讨了β-SiC纳米纤维的生长机制。研究结果表明：采取化学气相反应法能够制备高质量、高纯度的β-SiC纳米纤维,纳米纤维的直径约为100~300 nm。随着反应温度的提高和时间的延长,纳米纤维的产额增加,且微观组织形貌发生了变化。结合制备过程和纳米纤维微观结构的观察分析,表明气-固(VS)机制是SiC纳米纤维生长的主要机理。     

聚铝碳硅烷纤维预氧化过程组成结构演变的研究

采用热重-差热分析、元素分析、扫描电子显微镜、凝胶渗透色谱、红外光谱和核磁共振等手段, 研究了聚铝碳硅烷(PACS)纤维预氧化过程中组成、结构演变的规律和反应机理. 结果表明, 空气中PACS纤维从210 ℃左右开始与氧发生放热反应; 随着预氧化温度的升高, 纤维的氧含量逐渐增加, 凝胶含量在氧增重为6～8 wt%时急剧增加, 纤维表面出现细小的微裂纹. 预氧化初期, 主要是Si—H键与氧的反应, 生成Si—O—Si键, 纤维的数均分子量急剧增加, 形成交联结构; 预氧化中期, Si—H键继续反应, Si—O—Si结构明显增多, 同时Si—CH₃和Si—H与氧反应, 生成少量的Si—O—C结构; 预氧化后期, 纤维完全交联, 纤维中存在SiC₄, SiC₃H, Si—O—Si和少量的Si—O—C结构.     

6H-SiC/3C-SiC/6H-SiC量子阱结构制备及其发光特性

利用固源分子束外延(SSMBE)生长技术, 在1350K的衬底温度下, 通过改变Si束流强度, 在6H-SiC(0001)面上外延生长6H-SiC/3C-SiC/6H-SiC量子阱结构薄膜, 并用反射高能电子衍射(RHEED)与光致发光(PL)谱对生长的薄膜的晶型和发光特性进行表征. RHEED 结果显示生长的薄膜为6H-SiC/3C-SiC/6H-SiC量子阱结构薄膜. 室温下He-Gd激光激发的光致发光(PL)谱显示, 薄膜在480-600 nm范围内存在衬底未观察到的较强发光. 拟合得到的发光峰与依据量子阱结构模型计算出的发光位置较为一致. 由此表明, 该强发光带可能是6H-SiC/3C-SiC/6H-SiC量子阱结构的发光.     

聚锆碳硅烷陶瓷先驱体的制备与表征

为了提高SiC陶瓷纤维的综合性能,利用聚二甲基硅烷(PDMS)热解制得的液相产物聚硅碳硅烷(PSCS)与乙酰丙酮锆(Zr(AcAc)4)反应,制备了含锆SiC陶瓷纤维的先驱体聚锆碳硅烷(PZCS).选用液相PSCS作为反应原料,可使锆元素在先驱体中分布更加均匀,并能防止Zr(AcAc)4在反应过程中升华.实验合成的PZCS化学式为SiC1.94HxO0.066Zr0.0104,数均分子量Mn=200~400,再成型性良好.反应机理研究表明,反应过程中存在PSCS裂解重排反应,Si—H键在反应中显示出很高的活性,PZCS分子量的增加是PSCS形成的Si—H键与Zr(AcAc)4的配位基发生交联反应的结果.利用PZCS制备的Si—Zr—C—O陶瓷纤维平均强度2.6GPa,平均直径11μm,性能优异.     

SiC单晶片的取向研磨

优质晶体生长常常需要籽晶或衬底偏离常规结晶取向.为便于按任意偏向角度研磨晶片,本实验室设计并应用了晶片取向研磨夹具及相应的研磨工艺.本文介绍了该夹具和工艺的工作原理、技术要点以及对技术指标的鉴定情况.测试结果表明,研磨取向误差范围可控制在5;之内,研磨片厚度偏差小于5 μm、粗糙度Ra=0.12 μm.