钴酸镍/多孔碳复合电极材料的制备及其电化学性能研究

以玉米芯碳渣为原材料,通过高温热解法制得多孔碳(PC),并以此为基体,以硝酸镍和硫酸钴为原料,通过水热-煅烧两步法成功制备了NiCo_2O_4/PC复合电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对该复合材料的形貌和结构进行了表征。在三电极系统中,通过循环伏安和恒电流充放电测试表明NiCo_2O_4/PC复合材料的电容性能较好,在1 A/g的电流密度下,其比电容达到497 F/g。     

基于MEMS技术的微型燃料电池的制作

提出一套基于MEMS加工技术和薄膜淀积技术的硅基微型直接甲醇燃料电池的制作工艺流程。该微型燃料电池采用KOH体硅腐蚀技术得到流体通道,并溅射金属Pt层作为收集电流的电极。采用PDMS将两块带有微通道的燃料电池硅片与涂有催化剂层的质子交换膜密封粘合。制作得到的微型燃料电池单元的流道有效尺寸为:8 6mm×8 6mm。室温常压下,单电池的开路输出电压为0 4V左右。当输出电压为0 21V时,达到最大输出功率15 6μW(21 1μW/cm2)。     

电子束光刻制备In-Ga-Zn-O场效应晶体管

无掩模直写技术制备半导体器件的方法在微电子学领域受到了广泛关注。提出了采用电子束直写技术对SnO₂薄膜进行图形化并辐照改性的方法，成功制备了以SnO₂为源/漏电极的底栅型铟镓锌氧化物(IGZO)场效应晶体管(FET)并对其进行了测试。测试结果表明，该IGZO FET展现了优良的电学性能：高源漏电流开关比(1.1×10⁶)、高电子迁移率(1.4 cm²/(V·s))、较小的回滞差分电压(<2 V)、极低的栅极漏电流(<1 nA),这为无掩模版制备高性能氧化物半导体器件及柔性全透明集成电路提供了全新的方法。     

SIMOX材料顶层硅膜中残余氧的行为

利用光致发光谱 (PL)和二次离子质谱 (SIMS)检测了不同退火条件下处理的 SIMOX材料的顶层硅膜 .实验结果显示 ,SIMOX顶层硅膜的 PL 谱有三个峰 :它们是能量为 1.10 e V的 a峰、能量为 0 .77e V的 b峰和能量为0 .75 e V的 c峰 .与 RBS谱相比 ,发现 a峰峰高及 b/ a峰值比是衡量顶层硅膜单晶完整性的标度 .谱峰 b起源于SIMOX材料顶层硅膜中残余氧 ,起施主作用 .SIMS测试结果显示 ,谱峰 c来源于 SIMOX材料顶层硅膜中的碳和氮 .     

氮掺杂碳包覆凹凸棒石的制备及其电化学性能研究

利用苯胺原位化学聚合合成聚苯胺包覆凹凸棒石,再经过高温热处理得到氮掺杂碳包覆凹凸棒石。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶转换红外线光谱(FTIR)、差热分析法(DTA)对样品形貌和化学结构进行表征,利用循环伏安法、恒电流充放电及交流阻抗技术研究其用作超级电容器电极材料时的电化学性能。研究表明,氮掺杂碳包覆凹凸棒石在6 mol·L~(–1)的KOH电解液中具有较好的电容性能,在20 m V·s~(–1)的扫速下质量比电容可达161.9 F·g~(–1),且该复合材料具有较小的内阻和良好的电容稳定性。     

HCl气体辅助生长GaN纳米线阵列与机理研究

研究了一种无金属催化剂生长GaN纳米线阵列的方法。通过HCl气体作为催化剂,利用氢化物气相外延(HVPE)系统在GaN/sapphire模板上制备出纯净的GaN纳米线阵列;利用扫描电镜(SEM)、能量分散X射线荧光(EDX)谱和透射电镜(TEM)测试,研究了生长条件的变化对GaN纳米线阵列的影响,分析了GaN纳米线阵列的生长过程并探索了其生长机理,为GaN纳米线阵列的可控生长提供了理论依据。     

光伏新材料——掺氮碳薄膜溅射制备技术及测试

介绍了采用氮气离子束溅射 ,高纯石墨为靶材 ,沉积掺氮碳薄膜的设备及工艺技术。对薄膜的沉积过程作了讨论 ,采用 X射线光电子能谱 (XPS)技术等对薄膜结构成分、氮 -碳、碳 -碳原子之间的键以及结合能作了研究 ,在 (1 1 1 )单晶硅片上沉积掺氮碳薄膜 ,构成 C/Si异质结 ,在 1 0 0 m W/cm2 光照下 ,开路电压达 2 0 0 m V。     

快速合成型Bi@CuNS催化剂用于CO2电化学还原制备乙烯

将CO₂通过电化学还原转化为高附加值的碳氢产物是一种实现碳循环和利用的有效途径,而在实际使用过程中存在催化剂制备复杂导致的难以大规模应用的问题。制备了一种利用NaBH₄快速还原的Cu-Bi双金属催化剂,以CuO纳米片作为载体,负载Bi金属颗粒,通过调节Bi的质量分数,使得Cu基催化剂对乙烯(C₂H₄)拥有较高的选择性和法拉第效率(FE),在-1.6 V(针对可逆氢电极(RHE))下,C₂H₄的最大法拉第效率为45.8%,并且在经过20 h的电解后,仍然保持着超过40%的法拉第效率,具有优异的稳定性,因此本催化剂具有的快速制备的能力及较高的活性为未来工业生产中的实际应用提供了全新的研究思路。     

漏电低短路能力强的3300 V IGBT模块

为实现满足电网应用要求的短路能力强、反向偏置安全工作区大、工作结温高的3 300 V高压绝缘栅场效应晶体管模块,提出了一种具有N型增强层的IGBT元胞结构,采用P型隔离区的元胞布局结构和台阶形场板的保护环结构的IGBT设计。基于203.2 mm（8英寸）平面栅IGBT加工工艺,制作出的芯片封装成3 300 V/1 500 A的IGBT模块。模块常温下的饱和压降(V₍C_Esat)为2.55 V,动态总损耗(E_tot)为5 236 mJ;高温150℃下的V_CEsat为3.3 V,集电极和发射极间的漏电流(I_CES)只有38 mA,Etot为7 157 mJ。在常温时,当栅极和发射极电压(V_GE)为18.5 V的条件下,模块通过了一类短路测试。在150℃下,模块通过了2.5倍额定电流的反向偏置关断测试。     

一种具有低泄漏电流和高浪涌电流能力的1200 V/20 A SiC MPS

通过离子注入优化,成功研制了一款六角形元胞设计的1 200 V/20 A的具有低泄漏电流和高浪涌电流能力的SiC MPS芯片。在25℃和175℃下的测试结果表明,导通压降V_F分别为1.48 V和2.03 V;归功于优化的离子注入和元胞设计,1 200 V耐压时,肖特基界面的最强电场强度仅为1.25 MV/cm。研制的MPS的泄漏电流仅为4.3μA(@25℃)和13.7μA(@175℃)。并且25℃和150℃下测试的浪涌电流高达258 A和252 A,约为额定电流的13倍。     

两步法制备AuNPs/rGO复合薄膜用于水质重金属Cr(VI)的电化学检测

一种简单的两步电沉积法制备金纳米颗粒(AuNPs) / 还原氧化石墨烯(rGO)(AuNPs/rGO)纳米复合材料用于水质重金属Cr(VI)的检测。首先使用循环伏安法电化学还原氧化石墨烯(GO)将rGO电沉积在玻碳电极(GCE)表面,接着使用CV法将 AuNPs电沉积在rGO片层上,得到AuNPs/rGO/GCE,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能 谱分析(EDS)对AuNPs/rGO纳米复合材料进行表征,并且对电沉积时间,支持电解质HCl的浓度进行了优化,以及采用方波伏安法对Cr(VI)进行检测,实验结果表明AuNPs/rGO/GCE对于Cr(VI)的还原有非常好的电催化能力,其检测Cr(VI)的线 性范围为1μｍｏｌ/Ｌ~ 50μｍｏｌ/Ｌ,灵敏度高达0.34818μＡ/(μｍｏｌ/ Ｌ),检测限为0.046μｍｏｌ/Ｌ(Ｓ/Ｎ＝３),同时对该传感器检测的选择性、重复性和稳定性进行了测试。     

原料配比对聚苯胺/氧化石墨烯复合材料储能的影响

以苯胺(ANi)为单体,过硫酸铵(APS)为氧化剂,氧化石墨烯(GO)为模板,调节ANi与GO原料质量比从0.5到100,采用原位聚合法制备了一系列不同组分含量的聚苯胺/氧化石墨烯(PANi/GO)复合材料。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射谱、扫描电镜和循环伏安法对制备复合材料的结构、微观形貌和循环伏安性能进行了研究,着重考察了原料配比对PANi/GO复合材料结构、微观形貌及能量存储的影响。研究表明:ANi单体成功原位聚合在GO表面上;ANi/GO质量比对PANi/GO复合材料的比电容影响明显;随着ANi/GO质量比的增加,所制备复合材料的比电容先增加后减小。当ANi/GO质量比为10、扫描速率为10 m V·s~(–1)时,复合材料的比电容达到最大值162.2 F·g~(–1)。     

Co2+掺杂提升镍铁氢氧化物的析氧电催化稳定性

在电解水制氢领域,镍铁氢氧化物(NiFeLDH)是当前活性最优异的析氧电催化剂,然而催化活性快速衰减制约了其在该领域的应用.发现并探索了 Co2+掺杂对NiFe LDH稳定性的增强效果.在恒电流和循环伏安测试过程中,NiFe(Co)LDH表现出良好的稳定性,而NiFe LDH在2 h的恒电流测试(8mA·cm-2)过程...     

双金属预插层钒基材料在锌离子电池中的电化学行为研究

在锌离子正极材料中，钒基化合物因其成本低、理论容量高而被广泛研究。通过简单水热法合成得到双金属预插层钒基正极。采用XRD、EDS、ICP和TGA等方法，确定了材料的化学式为Na_0.24Zn_0.02V₂O₅·1.2H₂O(NZVO)。使用3 mol/L Zn(CF₃SO₃)₂为电解液，锌片为负极，组装纽扣电池(NZVO‖Zn),使用循环伏安曲线(CV)、电化学阻抗谱(EIS)恒流充放电和倍率对其电化学行为进行分析。在5 A/g电流密度下，经过2000圈循环后比容量可达到102.8 mAh/g,且容量不衰减。通过非原位XRD(Ex-situ XRD)对不同电压下的NZVO进行测试，探究NZVO的储锌机理，并深入研究了赝电容行为对NZVO‖Zn电池性能的影响。研究结果表明，NZVO‖Zn表现出了良好的电化学性能，作为一种高性能的锌离子正极具有广阔的应用前景。     

氮掺杂中药废渣生物质碳材料电容性能研究

以废弃的中药废渣作为前驱体，Ni(NO₃)₂为原位造孔剂，尿素为氮源，采用水热法进行氮原子掺杂改性，再经预碳化-活化法制备氮掺杂生物质碳(Ni-N-CMW)。研究表明制备的生物质碳材料具有丰富的孔隙结构，改性掺杂的生物质碳材料Ni-N-CMW比表面积和平均孔径分别为2234.17 m²·g^-1和1.86 nm。对生物质碳材料进行电化学性能测试，结果表明氮掺杂改性生物质碳材料比电容为405 F·g^-1,明显高于未掺杂的生物质碳(256 F·g^-1),且在电流密度增加至8 A·g^-1时，Ni-N-CMW比电容依然能达到332 F·g^-1,电容保持率高达82.1%。除此之外，在5000次循环充放电结束后仍能保持91.2%的比容量，具有良好的循环稳定性。本研究不仅提供了一种回收利用中药废渣的方法，而且为进一步发展中药废渣在电容器电极材料领域的应用提供了理论依据。     

双添加剂低浓度水系硫酸盐电解液用于2V碳-碳超级电容器

为了解决水系电解液在超级电容器中电压窗口低、能量密度小的问题,研究了含有0.5 mol/L硫酸钾(K₂SO₄)以及聚乙二醇(PEG)和碱金属碘化物(AMI)双添加剂的低浓度中性水系电解液在碳-碳超级电容器中的应用。首先在0.5 mol/L K₂SO₄中添加PEG,由于H₂O-PEG之间的相互作用,3%质量分数的PEG添加剂使得0.5 mol/L K₂SO₄电解液的电化学稳定窗口达到4.70 V。该0.5 mol/L K₂SO₄+3%PEG电解液应用于以商业活性炭YP-50F作为电极材料的碳-碳超级电容器中,可在2V条件下稳定循环10 000次。进一步添加AMI(LiI、NaI或KI)氧化还原添加剂来增大比电容和能量密度,使法拉第反应的比电容进一步提高到400 F·g^-1以上,是原始0.5 mol/L K₂SO₄+3%PEG电解...     

以预锂化钛酸锂为负极的混合型超级电容器的性能研究

通过对钛酸锂(LTO)负极进行电化学预锂化能够解决活性炭/钛酸锂(AC/LTO)混合型超级电容器在1.5~2.0 V电位区间的"跳水"现象(有电压没容量)。软包装AC/LTO超级电容器件的恒流充放电和循环伏安测试结果表明;当AC与LTO质量比为2:1,负极预锂化程度为5%~30%(按LTO实际容量150 m Ah/g计)时,超级电容器在1.5~2.0 V低电位区间的容量显著提高。尤其当预锂化程度为20%时,器件在1.5~2.8 V全电压窗口呈现良好的线性充放电行为,同未预锂化的单体相比,比能量提高20%以上,100C电流下能量保有率为5C时的63%,表现出优异的倍率性能。但过度预锂化会导致负极容量不足,对器件性能造成不良影响。     

界面陷阱分布对SiC MOSFET准静态C-V特性的影响

为了分析4H-SiC/SiO₂固定电荷和界面陷阱对MOSFET准静态电容-电压(C-V)特性曲线的影响机制，对不同栅氧氮退火条件下的n沟道4H-SiC双注入MOSFET(DIMOSFET)进行了氧化层中可动离子、界面陷阱分布和准静态C-V特性曲线的测试，并结合仿真探讨了测试频率、固定电荷、4H-SiC/SiO₂界面陷阱分布对准静态C-V特性曲线的影响。实验和仿真结果表明：电子和空穴界面陷阱分别影响准静态C-V曲线的右半部分和左半部分；界面陷阱的E₀、E_s、N₀(E₀为陷阱能级中心与导带底能级或价带顶能级之差，E_s为陷阱能级分布的宽度，N₀为陷阱能级分布的密度峰值)对准静态C-V曲线的影响是综合的；当E₀为0 eV,E_s为0.2 eV,电子和空穴捕获截面均为1×10^-18 cm²,电子和空穴界面陷阱的N₀分...     

MOCVD法以NO气体为掺杂源生长p型ZnO薄膜

采用金属有机化学气相沉积方法在玻璃上生长了掺氮的低电阻p型ZnO薄膜．实验使用NO和N2O共同作为氧源，且NO同时作为掺氮源，二乙基锌作为锌源．X射线衍射测试表明薄膜具有c轴择优取向的结构特性，二次离子质谱分析证实了氮被掺入了ZnO薄膜．通过优化锌源流量获得了最高空穴浓度为1.97×10/up18/cm－3，最低电阻率为3.02Ω·cm的ZnO薄膜．     

不同栅压应力下1.8V pMOS热载流子退化机理研究

本文详细研究了不同栅压应力下1.8V pMOS器件的热载流子退化机理.研究结果表明,随着栅压应力增加,电子注入机制逐渐转化为空穴注入机制,使得pMOS漏极饱和电流(I_dsat)、漏极线性电流(I_dlin)及阈值电压(V_th)等性能参数退化量逐渐增加,但在V_gs=90%*V_ds时,因为没有载流子注入栅氧层,使得退化趋势出现转折.此外,研究还发现,界面态位于耗尽区时对空穴迁移率的影响小于其位于非耗尽区时的影响,致使正向I_dsat退化小于反向I_dsat退化,然而,正反向I_dlin退化却相同,这是因为I_dlin状态下器件整个沟道区均处于非耗尽状态.