大功率光导开关研究

设计了横向结构的半绝缘GaAs光导开关和SiC光导开关。在不同的直流偏置电压下,使用波长为1 064 nm的激光脉冲触发使开关导通,研究了非本征光电导方式下GaAs光导开关和SiC光导开关的光电导特性。实验中获得了GaAs光导开关的暗态伏安曲线和200~1 100 nm波长范围内吸收深度随波长的变化曲线,得到了大功率GaAs光导开关在线性模式和非线性模式下的电流波形,并进行了比较,讨论了非线性模式下大功率GaAs光导开关的奇特光电导现象。对非本征光电导方式下的SiC光导开关进行了初步实验研究,得到了偏置电压3.6 kV下开关的电压和电流波形。     

掺铁碳化硅陶瓷的制备及其吸波性能

将羰基铁和液态聚碳硅烷(LPCS)反应生成的铁(Fe)溶胶与固态聚碳硅烷(PCS)混合,合成出不同Fe质量分数的PCS先驱体,然后经氧化交联和高温热解制备了不同Fe质量分数的磁性碳化硅陶瓷(Fe/SiC),系统地研究了Fe元素的引入对SiC陶瓷的组成、结构、磁性能和介电性能的影响规律。 研究发现,当Fe质量分数小于8.94%时,在热解过程中,Fe元素可以显著促进SiC_xO_y的分解,生成β-SiC,且随着Fe质量分数的增加,β-SiC的结晶峰越来越强;但随着Fe质量分数继续增加,达11.78%时,则主要生成Fe₃Si;Fe/SiC陶瓷均呈铁磁性,其饱和磁化强度随着Fe质量分数的增加而呈指数形式增加;当Fe质量分数为4.19%时Fe/SiC陶瓷在12.4 GHz具有最小的反射损耗,为-9.4 dB,同时低于-5 dB的带宽为2.4 GHz,Fe质量分数为8.94%时,低于-5 dB的带宽则为3.7 GHz,可用作良好的微波吸收材料。     

高压下正己醇的拉曼光谱研究

利用碳化硅压腔在25 ℃和163.4～793.4 MPa条件下对正己醇进行了拉曼光谱研究。发现在163.4～767.6 MPa压力下正己醇性质稳定,没有相变发生。在此压力条件下,CH对称伸缩振动和反对称伸缩振动的波峰都随着压力的增大而向高波数偏移,拉曼位移与压力的关系分别为ν_{2 876}=0.009 1P+2 875.1和ν_{2 931}=0.005 7P+2 930.5。到793.4 MPa压力条件下出现了结冰现象。在前人资料的基础上,对甲醇、乙醇和正己醇等醇类的高压性质进行了对比,发现CH对称伸缩振动的波峰偏移与压力的关系不受CC键的影响,即与碳原子数无关。     

LPCVD Si基转换生长3C-SiC薄膜的光学性质初探

本文采用LPCVD技术在高温条件下, 利用甲烷和氢气混合气体作为碳源, 在n-Si(111)衬底上制备3C-SiC薄膜。通过XRD、XPS、SEM、FT-IR和PL研究发现: 温度对3C-SiC薄膜的形貌和晶体质量有较大的影响, 并且生长温度对3C-SiC薄膜的780 cm-1左右的FT-IR反射峰强度影响非常大; 在室温测试条件下, 3C-SiC薄膜有较强的蓝光波段的荧光峰。     

高温高压退火对碳化硅性能的影响

以CVD生产的碳化硅为原料在高温高压下进行退火处理,探究退火温度对碳化硅性能的影响.实验结果表明:随着退火温度的增加,碳化硅的颜色由浅绿色变为无色;体积有明显的缩小、密度增加;退火后碳化硅的抗压强度显著增强,机械强度有所增加;退火后的SiC结构并没有发生变化,15R-SiC在798.6 cm-1处拉曼峰强度减少,4H-SiC在970 cm-1拉曼峰强度有所增强.     

连续碳纤维增强碳化硅的辐照效应

连续碳纤维增强碳化硅材料除了具有碳化硅材料固有的低中子活化性能,低衰变热性能和低氚渗透性能等优点以外,还具有密度低、线性膨胀系数小、高比强度、高比模量、耐高温、抗氧化、抗蠕变、抗热震、耐化学腐蚀、耐盐雾、优良的电磁波吸收特性等一系列优异性能,是各类核工程重要的潜在候选材料。在核聚变工程应用领域,连续碳纤维增强碳化硅材料作为第一壁材料不可避免地会受到各种辐射粒子的影响。研究清楚这些辐射粒子对它的辐照效应对其在核工程领域的安全使用至关重要。采用蒙特卡罗方法与分子动力学方法进行模拟计算,研究了氕、氘、氚和氦四种粒子对连续碳纤维增强碳化硅的辐照效应。SRIM和LAMMPS计算结果表明:当入射原子能量为100 eV,连续碳纤维增强碳化硅中碳的浓度在80%~85%时,氕、氘、氚和氦原子的溅射率存在最小值;入射粒子的种类对溅射率的影响显著,氦原子的溅射率大于氘原子和氚原子,而氘原子和氚原子的溅射率相差不大但均显著大于氕原子;溅射率随入射能量的增加先迅速增加后逐渐减小,氕、氘、氚和氦原子入射能量分别在200,400,600和800 eV时存在溅射率最大值;当氦原子入射能量为100 eV时,溅射率随入射角度的增加而逐渐减少。这些结果对连续碳纤维增强碳化硅材料在核工程上的应用具有一定的参考意义。Continuous carbon fiber reinforced silicon carbide material has the low neutron activation, low decay heat performance and tritium permeability, which are inherent performance of silicon carbide materials. It also has other advantages such as low density, small linear expansion coefficient, specific strength and specific modulus, high temperature resistance, oxidation resistance, creep resistance, thermal shock, resistance to chemical corrosion, salt fog resistance, excellent electromagnetic wave absorption properties, etc. It is an important potential candidate material in various field of nuclear engineering. In the field of nuclear fusion engineering applications, continuous carbon fiber reinforced silicon carbide as the first wall material will inevitably be bombarded by a variety of radiation particles. The radiation effect is critical to its safe use in nuclear engineering. The Monte Carlo method and the molecular dynamics method were used to study the radiation effect of protium, deuterium, tritium and helium on continuous carbon fiber reinforced silicon carbide. The SRIM and LAMMPS simulation results show that when the incident energy is 100 eV and the concentration of carbon in the continuous carbon fiber reinforced silicon carbide is about 80% ~ 85%, the sputtering yield of protium, deuterium, tritium and helium atoms have the minimum values. The kind of incident particle has a significant effect on the sputtering yield. The sputtering yield of helium atoms is larger than that of tritium atoms and deuterium atoms. There is not much difference between the sputtering yield of deuterium atoms and tritium atoms, and both the sputtering yield of deuterium atoms and tritium atoms are larger than that of protium atoms. The sputtering yield initially increases rapidly with the increase of the incident energy and then decreases gradually. The incident energy of the protium, deuterium, tritium and helium atoms has the maximum value of the sputtering yield at 200, 400, 600 and 800 eV, respectively. When the incident energy of helium atoms is 100 eV, the sputtering yield decreases while the increase of the incident angle. These results can provide a certain reference for the application of continuous carbon fiber reinforced silicon carbide materials in nuclear engineering.     

热丝CVD法制备a-Si1-xCx薄膜的光电性能研究

本文以硅烷、乙炔和氢气为气源,采用热丝CVD法制备了非晶碳化硅薄膜.通过FITR、紫外-可见光分光光度计、四探针仪、台阶仪和霍尔效应测试仪对薄膜的光学和电学性能进行了系统的研究.结果表明,随着乙炔气体流量的增加,薄膜中碳含量和薄膜光学带隙呈现逐渐递增的趋势,其中光学带隙由1.7 eV上升到2.1 eV.同时还发现B掺杂薄膜的空穴浓度随着B2H6与硅烷流量比的增大而显著增大,而霍尔迁移率的变化趋势则与空穴浓度的变化趋势相反,与二者对应的总体效果是薄膜的电阻率首先显著下降,然后缓慢下降至最小值1.94Ω·cm,此后电阻率略有上升.     

SiC表面Ni沉积超疏水膜层的形成机理

前期采用环境友好方法制备的改性碳化硅颗粒,经较长时间放置,发现其由亲水性转变为超疏水性,接触角为156°。为解释这一新的现象,采用扫描电子显微镜、能谱、(高分辨)透射电子显微镜、X射线光电子能谱(XPS)对原粉碳化硅、改性后碳化硅及久置碳化硅进行了测试与分析。结果显示：改性后碳化硅经较长时间放置,表面胞状颗粒增大并出现凸起物,粗糙度增加,存在类似于荷叶的微纳米结构。改性后颗粒的主要成分为Ni、Si、O,其中凸起处Ni、O元素的含量明显高于凹陷处。Ni颗粒表面出现清晰的膜层,膜层厚度为2～3 nm,但结晶度偏低。XPS测试结果显示金属镍的特征峰正向移动近4 eV,与镍的氧化态特征峰相一致,从而解释了颗粒表面形态发生细小改变,自发形成超疏水膜层的机理。     

静电纺丝法制备SiC纤维及其表征

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与聚碳硅烷(PCS)为原料,利用静电纺丝法制得PCS/PVP复合纤维,通过空气交联,氩气(Ar)气氛下高温(1000～1400 ℃)处理以及空气中500 ℃除碳,最终得到碳化硅(SiC)纤维.利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)及X射线光电子能谱(XPS)等对所得纤维进行形貌、微观结构和成分分析,并研究了不同处理温度对SiC纤维结构和形貌的影响.结果表明,利用静电纺丝法可以得到质量较好的SiC纤维,热处理温度为1000 ℃和1200 ℃时得到无定形的SiC纤维,热处理温度为1400 ℃时可以得到结晶较好的β-SiC纤维.     

溶胶-凝胶法制备钛酸铝薄膜及其抗熔盐腐蚀性能

以钛酸四丁酯和硝酸铝为原料,乙醇为溶剂,通过溶胶-凝胶法在碳化硅基片上制备钛酸铝薄膜.借助DSC-TG、XRD、FE-SEM和SEM研究了钛酸铝干凝胶在热处理过程中的热重效应与相变化、薄膜的晶相组成、显微结构及其抗硝酸钠熔体腐蚀性能.结果表明:制备的钛酸铝薄膜表面均匀、致密,晶粒尺寸在100 nm左右,具有良好的抗硝酸钠熔体腐蚀性能.