p~＋－GaInAsSb／p－GaInAsSb／n－GaSb异质结红外控测器

ＧａＩｎＡｓＳｂ是红外探测器中重要的半导体材料之一。我们用水平常压金属氧化物化学气相淀积（ＭＯＣＶＤ）技术在ｎ型ＧａＳｂ衬底上成功地生长了ＧａＩｎＡｓＳｂ外延层，用ＰＬ谱、红外吸收谱、Ｘ射线衍射和扫描电子超声显微镜（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＡｃｏｕｓｔｉｃＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ＳＥＡＭ）等实验手段对ＧａＩｎＡｓＳｂ外延层进行了表征。用ＧａＩｎＡｓＳｂ材料制作的红外探测器的光谱响应的截止波长达２．４μｍ，室温探测率Ｄ＊达１×１０９ｃｍＨｚ（１／２）／Ｗ，２．２５μｍ波长时的量子效率为３０％。本文首次给出了ＧａＩｎＡｓＳｂ外延层的扫描电子超声显微镜像（ＳＥＡＭ像），为扫描电子超声显微镜在半导体材料方面的应用开辟了一个新的领域。     

扫描透射电镜对GaInAsSb/GaSb异质结截面的研究

报道了用STEM (扫描透射电子显微镜 )对GaInAsSb/GaSb异质结的截面不同部分进行分析和研究的初步结果。STEM图像表明 ,在四元合金GaInAsSb与衬底GaSb的晶格常数不相同时 ,将会由于晶格的不匹配而产生失配位错和层错 ,这些缺陷是对应力的一种释放形式 ,包括 6 0°位错、90°位错和堆垛层错 ,并且发现只有 90°位错才会在外延层表面产生脊。     

InAs/GaSb超晶格红外探测器台面的ICP刻蚀研究

采用分子束外延方法在GaSb衬底上生长InAs/GaSb超晶格红外薄膜材料,为获得台面结构,采用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术和Cl2/Ar刻蚀气体,分别研究了不同刻蚀时间、不同气体比例及不同功率对GaSb、InAs及InAs/GaSb超晶格刻蚀速率和刻蚀形貌的影响。结果表明,由于刻蚀产物InCl x的低挥发性阻挡了Cl2的刻蚀,InAs的刻蚀速率低于GaSb;Cl2比例在20%~40%时,刻蚀表面粗糙度最小,明显低于湿法腐蚀造成的表面损伤,有助于形成良好的欧姆接触和减小器件的表面漏电流。     

超导Nb膜表面减反膜技术研究

针对单光子探测芯片中超导Nb膜减反的问题,研究了磁控溅射Nb膜折射率光谱特性随Nb膜厚度变化的规律,同时研究了化学气相沉积法制备的SiO₂和SiN_x介质膜的折射率光谱特性。为降低超导Nb膜对633 nm光的反射比,在Nb膜表面设计和制备了SiO₂和SiN_x减反膜。测试结果表明:SiO₂和SiN_x使反射比明显减小,计算结果验证了这一趋势。     

用于GaSb/AlGaAsSb器件制备的新型化学腐蚀液研究

提出了一种适用于GaSb/AlGaAsSb器件工艺的由氢氟酸、酒石酸和双氧水构成的氢氟酸系腐蚀液。该腐蚀液对于GaSb和AlGaAsSb材料具有良好的腐蚀特性和稳定的刻蚀速率。选用合适的溶液组份可以得到较低的刻蚀速率,有利于在器件工艺中进行精确控制。实验中发现该腐蚀液对AlGaAsSb的腐蚀速率与其Al组份呈抛物线关系,在合适的Al组份下可对AlGaAsSb和GaSb两种材料进行非选择性的刻蚀。     

基于多晶硅的曲面高反膜研究

本文提出并初步实现一种提高等离子显示面板(PDP)出光率的多层干涉型反射膜,其中高折射率材料采用金属诱导多晶硅,低折射率材料采用二氧化硅,并通过实验得到了可见光波段平均反射率为80％的平面高反膜.实验中采用半圆管替代实际PDP中的障壁结构,并且通过蒙特卡罗方法分析了粒子在磁控溅射中沉积到半圆管壁上的过程,得到了薄膜在样片不同圆心角处的厚度分布.模拟实验表明改善膜厚均匀性的主要途径是提高溅射气压.通过简易可靠的反射率测试系统,在红光波段对曲面上的薄膜进行了反射率测量,初步证明所提结构和制备方法的可行性.在0.7Pa的气压下,溅射沉积得到的样品的反射率为50％ ～65％.     

光纤通信系统用减反膜的研究

针对WDM光纤通信系统对具有极高透过率的光学薄膜元件的需要，系统地研究了增透膜的设计与镀制．采用统计实验求总极值法和Powell最小二乘法相结合的多级优化方法编制程序，完成了以BK，玻璃为基底的增透膜的膜系设计，采用多种监控方法完成了此类非规整膜系的镀制实验．测试结果表明，采用变过正量极值法监控非规整膜系的镀制，可精确控制各层膜的光学厚度，获得在1550nm波段附近具有很高透过率的光学薄膜元件．     

同级萃取反萃膜过程的研究

本文研究了同级萃取反萃膜过程的传质性能。使用的膜器是一种特制的中空纤维膜器。实验中采用了三种不同的体系,反萃液为10%NaOH和清水。本文建立了同级萃取反萃膜过程传质模型,模型计算值与实验测定的总传质糸数值相吻合。10%NaOH膜反萃的加入明显提高了过程的分离效率。     

中空纤维膜的抗臭氧性能研究

针对臭氧氧化-活性炭吸附-超滤(O3-BAC-UF)集成的水处理工艺中对超滤膜的苛刻的耐臭氧性要求,对五种常用的中空纤维膜如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯(PP)及聚乙烯(PE)进行臭氧破坏性测试,考察了其对臭氧的耐受性;将五种膜分别在500 mg/L,100 mg/L,50 mg/L的臭氧浓度中处理30 d,并测试膜丝的纯水通量、始泡点压力、爆破压力、拉伸强力及断裂伸长率随臭氧处理时间的变化,直至膜丝发生氧化断裂.结果表明,PP、PE均在1d时间内粉化;PES则在15 d后发生粉化;PAN没有发生粉化,但其水通量及机械强度下降严重;PVDF的纯水通量增加,但其机械性能几乎没有变化.相关研究可为臭氧氧化-活性炭吸附-超滤集成的水处理技术中膜的优选提供依据.     

Growth and carrier dynamics in type II band alignment GaInAsSb/GaSb quantum well structure

Using time-resolved photoluminescence we have investigated the As mole fraction-dependent change from type I to type II band alignments in GaInAsSb/GaSb multiple quantum well structures grown by molecular beam epitaxy (MBE). The decay time becomes longer with increasing As mole fraction of the quantum well region and the time for type II indirect transition is about 1 ns. Relatively high efficiency of indirect radiative transition is explained by the strong enhancement of the overlap of the electron and hole wave functions.     

自催化生长GaSb纳米线及其在高性能紫外-可见-近红外光电探测器中的应用（英文）

本文应用镓金属液滴作为催化剂,采用化学气相沉积方法自催化合成了单晶GaSb纳米线.研究表明该GaSb纳米线为典型的p型半导体,霍尔迁移率为>0.042 cm^2V^-1s^-1.硅基和柔性衬底上构筑的基于GaSb纳米线的光电探测器,具有良好的紫外-可见-近红外宽光谱探测性能.硅基器件对500 nm的可见光响应率可达3.86×10^3A W-1,探测率可达3.15×10^13Jones;柔性器件在保持相似光电性能的同时,具有极好的机械柔韧性和稳定性.本文有助于更好地揭示自催化生长的GaSb纳米线的性能,并为进一步设计基于GaSb纳米线的功能光电器件打下了实验基础.     

炭/炭复合材料用SiC-Glass涂层的高温氧化机理

采用包埋法和预涂-烧结法相结合的组合工艺在炭/炭(C/C)复合材料表面制得SiC-Glass复合涂层, 并借助X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对该复合涂层进行了表征, 研究了涂层C/C试样在不同温度下的氧化动力学规律。结果表明: 复合涂层具有双层结构, 包埋SiC内层由β-SiC相和少量游离硅相组成, 外层由MoSi₂颗粒掺杂的硼硅酸盐玻璃构成; 内外层之间结合紧密; 在1300~1600℃的空气气氛中, SiC-Glass涂层表现出良好的抗氧化性能, 其氧化激活能为118.1kJ/mol, 氧化主要受控于氧在Glass层中的体扩散速率; 在1600℃空气气氛中氧化65h后, SiC-Glass涂层C/C试样的氧化失重率仅为1.02%。      

C/C复合材料Mo - Si-N系抗氧化涂层成分优化

以Mo粉和Si粉为原始粉末,采用熔浆法在C/C复合材料表面原位合成了Si3N4-MoSi2/Si-SiC(MSN)系多层抗氧化涂层,借助扫描电镜和X射线衍射仪等分析手段对涂层的相组成和微观组织进行表征,并对涂层的抗氧化性能进行了初步研究.结果表明:Si浆料中添加适量Al可有效地阻止液态Si渗入C/C基材内部,3%Al-Si涂层具有最好的阻止Si渗入作用;Al含量超过3%时,Si的渗入程度随Al含量的增加而加剧;涂层中MoSi2的理论含量超过50%时,MSN-C/C复合材料1 400℃的抗氧化性能随MoSi2含量的增加而显著下降;MSN30-C/C和MSN40-C/C复合材料均在1 200～1 400℃表现出相近的抗氧化能力,但只有MSN30-C/C复合材料表现出抗1 450℃氧化的能力.     

Sprayable and rapidly bondable phenolic-metal coating for versatile oil/water separation

Phenolic-metal complexation coatings have been discovered to be a universal route for the deposition of multifunctional coatings. However, most complexation coatings have been prepared by the immersion method, which limits their practical large-scale application. Herein, we describe a facile and green engineering strategy that involves spraying phenolic compound and metal ions on substrate to form in-situ complexation coating with different coordination states. The coating is formed within minutes and it can be achieved in large scale by the spray method. The pyrogallol-Fem complexation coating is prepared at pH 7.5, which consists predominantly of biscoordination complexation with a small amount of tris-coordination complexation. It displays that the water contact angle is near zero due to the generation of rough hierarchical structures and massive hydroxyl groups. The superhydrophilic cotton resulting from the deposition of the pyrogallol-Fe^Ⅲ complexation can separate oil/water mixtures and surfactant-stabilized oil-in-water emulsions with high separation efficiency. The formation of the phenolic-metal complexation coating by using spray technique constitutes a cost-effective and environmentally friendly, strategy with potential to be applied for large-scale surface engineering processes and green oil/water separation.     

石墨烯涂层对直升机旋翼防/除冰组件传热的影响

采用水性和油性石墨烯涂层对复合材料防/除冰组件进行测温及防/除冰实验.针对直升机旋翼对结冰的敏感等特点,提出了旋翼防/除冰组件包铁表面涂覆石墨烯涂层改性传热性能的方法,从而提高旋翼防/除冰组件除冰效率.为验证石墨烯涂层对防/除冰组件传热效率具有显著的提高作用,采用搭建的除冰实验平台并对涂覆的旋翼防/除冰组件进行传热实验...     

等离子喷涂炭/炭复合材料Cr-Al-Si涂层显微结构及高温抗氧化性能

采用等离子喷涂法在涂覆SiC内涂层的炭/炭复合材料表面制备了Cr-Al-Si外涂层。采用XRD和SEM分析了涂层的物相组成及微观结构, 并测试了复合涂层炭/炭复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明: 合金外涂层主要由Al_3.21Si_0.47、 Cr₃Si及Al₂O₃组成, 厚度约为120μm, 无穿透性裂纹; 多孔结构单一β-SiC内涂层的防氧化能力较差, 氧化10h后涂层试样的氧化失重就接近10%, 外加Cr-Al-Si涂层后, 涂层试样的氧化性能显著提高, 氧化61 h后试样的失重仅为5.3%。      

A novel Ti cored wire developed for wire-feed arc deposition of TiB/Ti composite coating

A novel Ti cored wire containing TiB2,Al60V40 and Ti6Al4V mixed powders was developed for wire-feed arc deposition of TiB/Ti composite coating,to enhance the hardness and wear resistance of Ti alloy.Results showed that after experiencing several chemical reactions,the wire was melted in the arc zone and turned into nonuniform droplets composed of Ti-Al-V-B melt and undecomposed TiB2 particles.With the increase of welding current,the detachment time of droplet shortened while the transfer frequency accelerated,accompanied by the improvement in coating surface quality.The spatial distribution of TiB whiskers in coating was governed by welding current.A uniform distribution could be achieved as welding current was sufficient at the expense of elevated dilution ratio,while increasing wire feeding speed could compensate the dilution loss of TiB whisker to some extent.The decomposition process of TiB2 particles and the microstructure evolution mechanism of coating was discussed in detail.The optimum coating possessed uniform microstructure,relatively low dilution ratio,and high hardness(639.1 HV0.5)as compared with Ti6Al4V substrate(326 HV0.5).Indentation morphology analysis verified the excellent performance was ascribed to the load-sharing strengthening of TiB whiskers.This study provides a high-efficiency fabrication method for the ever-developing titanium matrix composites(TMCs)coating.     

纳米SiO2/PUA-EA布拉格光栅传感器涂层耐热性能评估

对SiO₂/聚氨酯丙烯酸酯（PUA）-环氧丙烯酸酯（EA）复合材料及PUA-EA纯树脂体系进行热失重及热分解DSC对比分析。结果表明,SiO₂/PUA-EA热分解开始温度为143.8 ℃,在320 ℃出现大量失重现象,均高于PUA-EA体系。SiO₂/PUA-EA作为光栅涂层与裸纤和纯树脂涂层相比,更能准确监测复合材料固化过程,并且SiO₂/PUA-EA固化后残余应力约为128 kPa,低于之前报道。SEM显示,SiO₂/PUA-EA与光纤内核之间结合良好,未出现分层现象。