固态离子学及其材料与器件

 固态离子学是一门研究固态中离子运动的现象和技术的新学科.它包括从现象和原子尺度上对晶态、非晶态、有机和无机固体中离子迁移过程的理解,这些材料(称为固态离子学的材料)的特性与其它材料的特性之间的关系,对其一般和专门过程的描述,以及日益增长的许多实际应用.近年来在能量的储存和转换、环境保护领域中的许多实际应用大大加速了这一学科的研究和发展.     

ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷的导电过程与等效势垒高度

研究了ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷等效势垒高度φeff随着归一化电压的变化规律,发现等效势垒高度φeff随着归一化电压的增加先逐渐增大,达到最大值后持续下降.由于在外加电压作用下反偏势垒高度高于正偏势垒高度,等效势垒高度φeff主要取决于反偏势垒.因此,这种变化规律说明了ZnO压敏陶瓷晶界的导电过程可能存在三个阶段.在低归一化电压区,晶界区域中的电子从正偏势垒区注入到晶界无序层的速率低于电子从晶界无序层抽出到反偏势垒区的速率,从而导致等效势垒高度随着归一化电压的增加逐渐增大.在中等归一化电压区,电子从正偏势垒区注入到晶界无序层的速率和电子从晶界无序层抽出到反偏势垒区的速率相平衡,等效势垒高度达到最大值.在高归一化电压区,电子从正偏势垒区注入到晶界无序层的速率高于电子从晶界无序层抽出到反偏势垒区的速率,等效势垒高度随着归一化电压的增加逐渐下降,直至晶界击穿.同时分析了等效势垒高度φeff对泄漏电流IL的影响,发现泄漏电流与等效势垒高度差Δφ呈指数关系.     

具有高灵敏性且稳定可重复的正温度系数效应的PVDF/CF导电复合材料

以碳纤维(CF)为填料,聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,通过熔融共混法制备PVDF/CF导电复合材料.所得复合材料具有显著的正温度系数(PTC)效应,温度上升到聚合物熔点附近时,电阻率对温度变化敏感.在转折温度区间(155.5~171.0oC,(35)(28)15.5oC)内,其体积电阻率的增加速率约为1.3×105?cm K-1.在不同CF含量下,复合材料表现出不同的PTC行为.随着CF含量的增加,其峰值电阻略有下降.高导电粒子含量下,无负温度系数(NTC)效应.在冷却循环过程,导电网络的重构性良好.复合材料即使经过多次热循环,依然表现出良好的PTC特性重现性.     

透明导电薄膜ITO对浅面浮雕VCSEL的影响

对于顶面出光的浅面浮雕VCSEL结构,有源区的电流密度分布的不均性制约着单模稳定性的提高。为此,提出了一种新型结构:氧化铟锡透明导电薄膜(ITO)浅面浮雕VCSEL。该结构不仅能够增大高阶模式的阈值增益,还能够提高基模的增益,实现基模对高阶模式的稳定抑制。研究了ITO的厚度对阈值增益的影响及ITO对VCSEL有源区电流密度分布的影响。研究结果表明:在ITO的厚度为半波长的整数倍时,基模对高阶模式的限制作用最强;ITO通过改善VCSEL有源区的电流密度分布,达到了增大基模的增益和降低高阶模式增益的目的,同时还降低了串联电阻和外电压。     

磁电弹复合材料和刚性导电导磁圆柱压头的二维微动接触分析

论文求解平面应变状态下磁电弹复合材料半平面和刚性导电导磁圆柱压头的二维微动接触问题.假设压头具有良好的导电导磁性,且表面电势和磁势是常数.微动接触依赖载荷的加载历史,所以首先求解单独的法向加载问题,然后在法向加载问题的基础上求解循环变化的切向加载问题.整个接触区可以分为内部的中心粘着区和两个外部的滑移区,其中滑移区满足Coulomb摩擦法则.利用Fourier积分变换,磁电弹半平面的微动接触问题将简化为耦合的Cauchy奇异积分方程组,然后数值离散为线性代数方程组,利用迭代法求解未知的粘着/滑移区尺寸、电荷分布、磁感应强度、法向接触压力和切向接触力.数值算例给出了摩擦系数、总电荷和总磁感应强度对各加载阶段的表面接触应力、电位移和磁感应强度的影响.     

透明导电氧化物的原理、问题与研究分析

现代光电子产品和能源技术都大量使用透明导电氧化物（TCO）薄膜.由于太阳能电池、平板显示器、发光二极管、短波长激光器、节能玻璃窗等应用领域日益增长的需求,TCO薄膜获得了越来越广泛的应用.文章总结了TCO薄膜的功能原理、应用需求和当前的研究方向,重点分析了p型TCO薄膜研究所要解决的关键问题（其中包括掺杂非对称性,性能退化与缺陷的生成,结构和变化的关系）,指出了p型TCO薄膜制备的关键因素,研究的热点问题和蕴藏的研究机会.     

具有雷达波隐身功能的红外窗口的研制

介绍了一种既高效透过红外光,同时又能有效屏蔽电磁干扰的金属网栅薄膜的基本原理和制备工艺.分析了网栅参数对其光学及电磁性能的影响,推导了金属网栅结构参数对雷达波屏蔽效率和透红外关系式.理论研究表明,金属网栅的周期选择在200～400μm之间,线宽不大于10μm,是较为理想的网栅参数.通过使用光刻和镀膜技术,在红外基片上制作线条宽度小于10μm,周期约350μm的金属网栅.     

基于原子力显微镜的石墨烯表面图案化摩擦调控

摩擦可调控的石墨烯作为固体润滑剂在微/纳机电系统中具有巨大的应用潜力.本文采用导电原子力显微镜对附着在Au/SiO₂/Si基底上的石墨烯进行氧化刻蚀,比较了在不同刻蚀参数下石墨烯纳米图案的摩擦性能,并且通过开尔文力显微镜分析了不同刻蚀参数对纳米图案氧化程度的影响.结果表明:施加负偏压可以在石墨烯表面制造出稳定可调的氧化点、线等纳米级图案,氧化点的直径和氧化线的宽度都随着电压的增大而增大;增加石墨烯的厚度可以提高纳米图案的连续性和均匀性.摩擦力随着针尖电压的增大而增大,这是由于电压增大了弯液面力和静电力.利用这些加工的纳米级图案可以精确地调控石墨烯表面的摩擦大小.通过导电原子力显微镜刻蚀技术实现石墨烯表面纳米摩擦特性的可控,为石墨烯在微/纳米机电系统中的摩擦行为研究和具有图案表面的纳米器件的制备提供了新的思路和方法.