双槽电化学腐蚀法制备介孔硅的热导率

提出了一个基于有效介质理论分析介孔硅层传热机理的理论模型,对影响介孔硅有效热导率的因素包括孔隙率、硅的恒容热容和硅的声子平均自由程进行了理论分析,得出用于计算介孔硅有效热导率的计算公式.采用双槽电化学腐蚀法制备孔隙率分别为62%和79%的介孔硅,微喇曼光谱技术测量所制备的介孔硅的热导率为8.315和0.949W/(m·K).SEM分析表明,孔隙率为62%和79%的介孔硅的平均特征尺寸分别为10nm和5nm.应用计算介孔硅有效热导率的公式,得到孔隙率为62%,平均特征尺寸为10nm和孔隙率为79%,平均特征尺寸为5nm的介孔硅层的有效热导率理论值为10.753和1.035W/(m·K).研究分析表明,理论计算与所获得的实验数据一致.介孔硅极低的热导率使其作为一种良好的热绝缘材料有望广泛应用于微传感器和微电子机械系统中.     

采用全对称测试结构的超薄单晶硅薄膜热导率测量

改进了传统稳态加热法的测试结构,设计了带隔离槽的全对称悬空薄膜测试结构,并使用有限元工具对测试结构进行了优化.测量了室温下50和80nm厚度的单晶硅薄膜的横向热导率,分别为32和38W/(m·K),其相对体硅热导率(148W/(m·K))有明显下降,实验结果与BTE(Boltzmann transport equation)的理论预测曲线吻合得很好.     

大功率LED散热用微通道铝基板的有限元仿真

对带微通道的铝基板上封装的不同功率LED,用Comsol Multiphysics软件对其温度场进行了有限元模拟,重点研究了微通道的孔大小、孔间距、绝缘层的厚度和热导率对基板散热性能的影响,结果表明:铝基板厚度为1.5mm左右,微通道方形孔,孔长0.8mm,孔间距0.8mm,绝缘层厚度50μm,热导率1.5 W/(m·K),为最佳散热性能铝基板.微通道铝基板封装3W灯珠与普通铝基板和氮化铝基板相比,热阻分别下降了5.44和3.21℃/W,表明微通道铝基板能更好地满足大功率LED散热的需求.     

采用全对称测试结构的超薄单晶硅薄膜热导率测亮

改进了传统稳态加热法的测试结构,设计了带隔离槽的全对称悬空薄膜测试结构,并使用有限元工具对测试结构进行了优化.测量了室温下50和80nm厚度的单晶硅薄膜的横向热导率,分别为32和38W/(m·K),其相对体硅热导率(148W/(m·K))有明显下降,实验结果与BTE(Boltzmann transport equation)的理论预测曲线吻合得很好.     

显微拉曼光谱法对多孔硅热导率的研究

多孔硅优良的热学性能使其成为MEMS领域新兴的热绝缘材料。文中采用一种简便且无损的多孔硅热导率测量技术——显微拉曼光谱技术对电化学腐蚀法制备的不同孔隙率和厚度的多孔硅试样热导率进行了测量,结果表明在多孔硅的拉曼谱峰位置与其温度间存在线性对应关系。在所有样品中,厚度为110μm空隙率为65%的多孔硅显示出最好的绝热性能,其热导率为0.624W/mK。且随多孔硅孔隙率和厚度的减小,其热导率有迅速增加的趋势(厚度和孔隙率为9μm和40%时,其热导率升至25.32W/mK)。     

Er~(3 )∶Y_(0.5)Gd_(0.5)VO_4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)。     

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).     

介孔ZnO微球的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

制备了一种新型的染料敏化太阳电池的光阳极,该电极由溶剂合成的具有高比表面积和良好光散射特性的ZnO介孔微球组成。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪及N2吸附脱附等手段,分析了介孔ZnO微球的结构和形貌。所得介孔微球尺寸在亚微米范围,比表面积约为50m2.g-1。将ZnO介孔微球成功应用到染料敏化太阳电池中,当光阳极为3μm时,组成的原型器件的短路电流密度约为4.5mA.cm-2,开路电压约为602mV,转换效率可达1.28%。研究结果表明,ZnO介孔微球是一种优异的染料敏化太阳电池的光阳极材料。     

一类新型高导热环氧模塑料的制备

采用Si3N4陶瓷作填料,制备了一类新型高导热的环氧模塑料,研究了Si3N4的含量、分布及其形态对复合材料的导热性能及介电性能的影响。结果表明:随着Si3N4粉末体积填充量的增加,复合材料的热导率显著提高,当填充量体积分数为60%时,复合材料的热导率达到2.3W/(m·K),其介电常数随体积填充量的增加亦有所增加,但仍然维持在低水平。采用Agari模型进行理论计算的结果表明,该体系导热性能的提高与Si3N4填料之间热传导网络的形成有关。     

新型微通道散热器设计仿真

在传统的硅基微通道散热器原理基础上,通过采用高热导率的散热板,以及特殊的变截面微通道阵列,实现微型散热器工作流体的整体稳定流动和短程均匀散热工作模式.采用ANSYS通用有限元分析软件,给出了典型换热单元在参考流速1 m/s,温度283 K初始状态下的流速场和温度场,散热器可输运5×107 W/m2的热通量,总热阻低至0.0106℃/W.仿真结果初步验证了设计构想的合理性,散热器有望拥有良好工作特性.