纳米AlN粉末的制备与烧结

利用低温燃烧合成前驱物制备出平均粒度为100 nm的AlN陶瓷粉末,比较了该粉末的常压烧结和放电等离子烧结的特性.实验表明:以合成的AlN粉末为原料,添加5%(质量比)Y2O3作为烧结助剂,在常压、流动N2气氛下1600℃保温3 h,制备出平均晶粒尺寸为4～8 μm、密度为3.28 g·cm-3的AlN陶瓷;将同样的粉末不加任何烧结助剂,采用SPS技术在1600℃保温4 min,得到密度为3.26 g·cm-3的AlN陶瓷,晶粒度约为1～2μm.     

无压烧结SiC-AlN复相陶瓷导热和介电性能的研究

添加10%(质量分数)BaO-SiO_2-Y_2O_3烧结助剂在氮气氛下无压烧结制备SiC-AlN复相陶瓷。研究了SiC含量、烧结温度对复相陶瓷烧结性能、显微结构、热导率和高频介电性能的影响。结果表明:样品中主晶相为6H-SiC和AlN,次晶相为Y_3Al_5O_(12)和Y_4Al_2O_9;当SiC质量分数为50%时,1850℃烧结1 h,显气孔率低于0.3%;而Si C含量继续增加,显气孔率显著上升。热导率、介电常数和介电损耗都随着烧结温度的升高而升高。当Si C质量分数为50%时,1900℃下复相材料呈现最好的热扩散系数和热导率,分别为26.3 mm~2·s~(–1)和61.5W·m~(–1)·K~(–1);1850℃下获得的Si C-Al N复相陶瓷在12.4~18 GHz频率范围内获相对介电常数和介电损耗分别为33~37和0.4~0.5,该频段内随频率升高,介电常数和介电损耗下降。     

AlON-AlN复相陶瓷的制备和性能研究

以AlN和Al2O3为原料,Y2O3为烧结助剂,N2气氛下无压烧结制备了AlON-AlN复相材料;运用XRD及SEM等方法对复相材料的相组成、显微结构进行表征.研究了烧结温度和Al2O3含量对复相陶瓷烧结性能、力学性能和热导率的影响.结果表明AlON-AlN复相陶瓷的强度随着Al2O3加入量的增加而增大,在Al2O3加入量为30%时达到最大值,随着Al2O3含量进一步增加,强度也随之下降;热导率则随着Al2O3加入量的增加呈明显的下降趋势.     

低温烧结AlN陶瓷基片

通过添加助烧结剂和改进粉体性能，进行ＡｌＮ陶瓷的低温致密化烧结。研究结果表明，添加以Ｄｙ２Ｏ３为主的助烧结剂系统，在１６５０℃下，无压烧结４ｈ，热导率高达１５６Ｗ／（ｍ·Ｋ）；而对ＡｌＮ粉体进行冲击波处理，可以提高粉体的烧结活性，使烧结温度降低２５℃。讨论了低温烧结ＡｌＮ陶瓷基片及低温共烧多层ＡｌＮ陶瓷基片的制备工艺。两步排胶法可以较好地解决金属Ｗ氧化及ＡｌＮ陶瓷颗粒表面吸附残余碳的问题，是制备ＡｌＮ陶瓷与金属Ｗ共烧多层基片的有效排胶方法。     

AlN/SiO_2-B_2O_3-ZnO-Bi_2O_3低温共烧玻璃陶瓷

制备了SiO2-B2O3-ZnO-Bi2O3系玻璃,并且与AlN液相烧结得到低温共烧玻璃陶瓷。分析了样品的相结构、形貌、介电常数、介质损耗、热导率和热膨胀系数等性能。结果表明:AlN与SiO2-B2O3-ZnO-Bi2O3系玻璃在950℃能够很好地烧结。该陶瓷的性能取决于烧结体的致密度和玻璃含量,当w(玻璃)为40%~60%时,陶瓷具有较低的ε(r3.5~4.8)和tanδ[(0.13~0.48)×10–2]、较高的λ[5.1~9.3 W/(m.K)]以及与Si相接近的αl[(2.6~2.8)×10–6.K–1],适用于低温共烧基板材料。     

流延成型用AlN无苯浆料的制备及其性能研究

氮化铝(AlN)陶瓷具有优良的热、电、力、光学性能,具有广阔的应用前景,已经引起了国内外研究者的广泛关注。以无水乙醇和异丙醇为混合溶剂,研究了分散剂添加量、Y值(表示粘结剂和增塑剂质量之比)、固含量及溶剂种类对AlN浆料性能的影响。在不添加二甲苯的前提下,当分散剂添加量为1.0%(质量分数)、Y值为0.75时,制备了固含量为39.5%(体积分数)的低黏度AlN浆料,并利用流延成型制备了AlN生坯,在氮气气氛中1 825℃,保温4 h烧结后得到相对密度为99.8%、热导率为178 W·m–1·K–1的AlN陶瓷。     

高导热AlN陶瓷材料制造及其应用研究

对AlN陶瓷材料制备过程中影响其性能尤其是导热性能的诸多因素进行实验 ,摸索出一套较合理的制备工艺 ,制造出性能较稳定、导热率高的AlN陶瓷材料。观察了AlN陶瓷的微结构并得出某些结论。已加工出AlN陶瓷夹持杆、收集极和输出窗 ,在微波管上试用 ,取得一些经验。     

功率电子器件用AlN陶瓷基板的研制

阐述了AlN陶瓷的烧结原理 ,分析了烧结工艺参数对大面积AlN基板性能的影响 ,成功研制出了高热导率(190W /m·K)、大面积 (14 0mm× 90mm)、翘曲度为 2 0 μm/5 0mm的AlN陶瓷基板。     

TiN/AlN复合陶瓷的电性能

以AlN粉为原料,TiN粉为调节剂,添加稀土金属(Sm2O3,Y2O3,)烧结助剂在N2气氛下,采用放电等离子烧结技术在1 700℃,25 MPa下保温10 min制备了相对密度高于98%的AlN陶瓷。引入导电相TiN对AlN陶瓷电性能进行改性,AlN复合陶瓷的相对密度随着TiN含量的增加而有所下降,电阻率出现明显的导电渗流现象,渗流阀值出现在质量分数为26%左右。通过X射线衍射、扫描电镜和X射线光电子能谱分析可知:AlN烧结体含有主晶相AlN、第二相稀土金属铝酸盐和间隙相TiN,一般认为,低熔点的稀土金属铝酸盐促进了AlN陶瓷的烧结致密化,导电相TiN提供了导电的自由电子致使陶瓷体的电性能降低。     

MgO-Y_2O_3对热压烧结Al_2O_3性能的影响

以高纯的硫酸铝氨分解的无定形Al2O3为原料,MgO-Y2O3为烧结助剂,在N2气氛下热压烧结制备Al2O3陶瓷。研究了烧结助剂掺量对Al2O3材料的相组成、显微结构、烧结性能、力学性能、热导率和介电性能的影响。结果表明:所制Al2O3陶瓷具有细晶的显微结构特征和超高的抗弯强度。随着MgO-Y2O3掺量的增加,晶粒尺寸、抗弯强度和热导率先增大后减小,而介电损耗则呈现先减小后增大的变化规律。当MgO和Y2O3掺量均为质量分数2%时,Al2O3陶瓷呈现为较佳的综合性能:抗弯强度达最大值为603 MPa,热导率为36.47 W.m–1.K–1,介电损耗低至6.32×10–4。     

稀土掺杂对99氧化铍陶瓷性能的影响

对99BeO分别掺入16种稀土氧化物,系统地研究不同稀土氧化物掺杂对99BeO陶瓷热导率和密度的影响,研究发现：掺入0．1％和0．5％的Tb4O7能够提升BeO陶瓷的热导率,分别达到288w／（m·K）和295W／（m·K）。掺入CeO2,Nd2O3能够提升99BeO陶瓷的密度,在1630℃时烧结时达到2．939和2．927g／cm^3。     

稀土配合物Eu（TTFA）3的非线性光学性质的研究

我们合成了稀土配合物Eu（TTFA）3,并且用二甲基甲酰苯胺（DMF）作为溶剂将其配制成浓度为6．8×10^-5mol／L作为待测样品,采用脉冲宽度为20ps,波长为532ran的激光束作为光源,对该样品的三阶非线性进行Z-扫描实验,测得Eu（TTFA）3溶液的非线性折射系数n2=5．6×10^-19m^2／W和双光子吸收系数β=8．1×10^-13m／W。通过计算可得分子的三阶超级化率Y为2．5×10^-30esu,对应于固体样品的三阶极化率x^131为2．1×10^-9esu。此结果表明Eu（TTFA）3具有较大的非线性光学特性。     

导热金刚石同大尺寸芯片的低温烧结银连接工艺

通过高导热银浆实现了连接大面积(>100 mm²)半导体硅片和金刚石的低温低压烧结技术。通过对金刚石表面镀覆金属薄膜,增强同烧结银界面处固态原子扩散,开发了商用烧结银膏在200℃下低温烧结工艺,得到金刚石-硅的均匀连接界面,计算得到孔隙率约为9.88%,中间烧结银层等效热阻约为1.38×10^-5m²·K/W。     

用于电子封装的纳米银浆低温无压烧结连接的研究

用纳米银浆在低温无压条件下烧结获得了铜与铜的互连,这一接头制造过程可以替代钎料应用于电子封装中。在150℃～200℃烧结温度下,接头强度为17 MPa～25 MPa,热导率为54 W/（m.K）～74 W/（m.K）。柠檬酸根作为保护层包覆在纳米颗粒表面起到稳定作用。保护层与纳米颗粒之间形成的化学键断裂是烧结过程发生的开始。通过透射电镜观察发现了一种新的由于有机保护层不完全分解产生的松塔状纳米银颗粒烧结再结晶形貌。讨论了这种再结晶形貌对接头导热性能产生的影响。     

Er3+: Y0.5Gd0.5VO4激光晶体的生长和热学性质

用提拉法生长出Er3 : Y0.5Gd0.5VO4单晶,用电感耦合等离子体(ICP)光谱法测定晶体中Er3 原子数分数为0.83%,有效分凝系数为1.03.在30～1300℃测量了晶体a轴和c轴的热膨胀系数分别为2.08×10-6/℃,8.87×10-6/℃;测得晶体在25℃时的比热值为0.48J/(g·K).采用激光脉冲法测量了晶体的热扩散系数,并通过计算得出晶体的热导率,在25～200℃温度范围,晶体在<100方向上的热导率为6.1～4.9W/(m·K),在<001方向上的热导率为7.7～6.2W/(m·K).     

Thermoelectric Properties of Sn-S Bulk Materials Prepared by Mechanical Alloying and Spark Plasma Sintering

To study the possibility of SnS as an earth-abundant and environmentally friendly thermoelectric material, the electrical and thermal transport properties of bulk materials prepared by combining mechanical alloying and spark plasma sintering were investigated. It was revealed that SnS has potential as a good thermoelectric material, benefiting from its intrinsically low thermal conductivity below 1.0 W/m/K above 400 K and its high Seebeck coefficient over 500 μV/K. Although the highest ZT value was 0.16 at 823 K in the pristine sample, further enhancement can be expected through chemical doping to increase the electrical conductivity. It was also revealed that changing the stoichiometric ratio and sintering temperature had less apparent influence on the microstructure and thermoelectric properties of SnS because redundant S in the powders decomposed during the sintering process.     

常压制备SiO2气凝胶薄膜

采用溶胶-凝胶工艺在常压下制备了SiO2气凝胶薄膜,并用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、椭偏光谱仪等表征了薄膜的结构和性能.研究结果表明,气凝胶薄膜的折射率低达1.067,对应孔洞率为87.7%,密度为0.269×103kg·m-3,热导率为0.020W·m-1·K-1(300K)时,介电常数为1.52.这些优异性能的获得,主要归因于酸/碱两步催化、溶剂替换以及胶粒表面硅烷化等三个过程.     

百瓦级1.2/1.5 μm双波长金刚石拉曼激光器（特邀）

具有高功率、高光束质量的双波长激光器在精密光谱、共振干涉测量和激光雷达等领域有着重要的应用。但是受到激光工作物质固有的光谱和增益特性制约,通过传统的粒子数反转激光器难以直接获得高功率的双波长激光输出,因此通常需要结合非线性光学频率变换技术将常规的单一波长高功率激光拓展至一个或若干个特殊波段。受激拉曼散射作为一种三阶非线性效应,具有频移大、自相位匹配和光束净化等优点,是实现高效率、高光束质量波长转换有效手段。利用具有宽光谱透过范围（>0.23 μm）、超高热导率（>2 000 W·m?1·K?1）和大拉曼频移（1 332 cm?1）等优异特性的金刚石晶体作为拉曼增益介质,通过外腔振荡结构实现了1 μm泵浦光直接向1.2 μm和1.5 μm双波长激光的高效转换,在最高稳态泵浦功率414 W的条件下获得了1.2 μm和1.5 μm功率分别为72 W和110 W的输出。该研究为实现高功率的双波长激光输出开辟了新的途径。     

Ba_4Nd_(9.33)Ti_(18)O_(54)微波介质陶瓷的微波合成及其低温烧结

采用微波加热合成了Ba4Nd9.33Ti18O54(BNT)微波介质固溶体陶瓷粉末,研究了微波加热工艺对BNT陶瓷相组成与微观形貌的影响。结果表明:微波加热相比于常规加热可以实现BNT陶瓷的低温快速合成;通过添加质量分数45%的B2O3-SiO2-CaO-MgO(BS)玻璃实现了BNT陶瓷于875℃烧结致密化。1 100℃微波合成的BNT陶瓷加BS玻璃烧结后具有最佳性能:εr=35.8,tanδ=12×10–4,σf=103.7 MPa,λ=2.576 W/(m.K)。