烧结温度对漂珠/ZrO2多孔轻质材料性能的影响

以漂珠为成孔材料,以ZrO2为结合剂,采用凝胶注模的方法制备出多孔轻质材料。通过分析材料的微观形貌、物相组成、显气孔率、体积密度、抗弯强度等性能参数,研究了烧结温度1200℃~1500℃对材料性能的影响。结果得出,烧结温度达到1400℃时,漂珠外壳与氧化锆的界面结合不再明显,ZrO2颗粒由点接触扩展到面接触;烧结温度1400℃的试样中锆英石的峰最强,说明漂珠和氧化锆已烧结熔融;1400℃下制备试样的显气孔率最大(68%),体积收缩率(20.8%)最低,而抗弯强度可达7.5MPa;烧结温度控制在1400℃,可使材料处于烧结中期,保证材料的各项性能满足其应用需求。     

硅基光电探测器空间辐射效应研究进展

硅基光电子技术结合了高集成度的大规模集成电路制造技术与光电子芯片的大带宽、高速率等优势,推动硅基光电器件在高能物理实验、医学影像和高能粒子碰撞器等领域的广泛应用。然而,应用于空间环境和医疗探测器的光电探测器在运行周期中预计会受到～10¹² particles/cm²的累积注量,而应用于大型粒子对撞机的新型探测器则要经受～10¹⁴ particles/cm²的辐射注量。本文详细阐述了硅基光电探测器的空间辐射效应研究现状,主要包括不同粒子辐照后硅基光电二极管、雪崩光电二极管、单光子探测器以及光电倍增管等主流光电探测器的辐射效应研究进展。研究结果表明,探测器抗电离总剂量性能较好,位移损伤是导致其关键性能参数退化的主要原因,由于工作原理差异,各类器件在辐射环境中表现出不同退化行为和作用机理。     

晶须在电纺中的排列现象及其潜在应用

以莫来石晶须为例,研究了晶须在电纺丝过程中的定向排列现象。实验发现:在电纺过程中,随着纤维直径的不断减小,纤维中被包裹的晶须会受到一个压力。该压力最终使得晶须的朝向与电纺纤维的朝向一致。由于电纺纤维在微观上会呈一种三维类纺织结构,所以其内部包裹的晶须也会呈相似的类纺织结构。通过这一发现,提出了用静电纺丝制备陶瓷粘的想法,并成功制备出莫来石陶瓷毡。     

陶瓷纤维织物表面TaSi2-SiC高发射率涂层的制备及性能研究

陶瓷纤维柔性隔热毡表面红外辐射能力较弱并且长时间在高温环境下服役纤维易发生析晶失效。针对上述问题,本文在柔性隔热毡表面制备了双组分TaSi2-SiC高发射率涂层,以提高隔热毡的耐温性能。相较于单组分的SiC涂层而言,室温下的双组分TaSi2-SiC涂层表面结构连续且均匀,并且TaSi2的引入有利于促进涂层高温烧结,提高涂层表面的致密性,阻挡外界热量进入纤维基体内部。双组分T3S1（发射剂TaSi2:SiC质量比为3:1）涂层纤维织物经1100℃热处理后仍有较高的拉伸强度约为85MPa,相较于同等条件下的纤维裸布高出19%。此外,涂层中TaSi2与SiC形成协同机制,促进了短波段的红外吸收,明显提高了纤维织物在2~6μm短波段的发射率,T3S1双组分涂层纤维织物在此波长范围内的发射率高达0.955。     

硅基线性模式APD焦平面研制

针对三维激光雷达的应用场景对雪崩光电二极管(APD)焦平面的性能要求,研究并制备了一种2×128硅基线性模式APD焦平面组件,它由硅基APD焦平面阵列、读出电路和制冷封装管壳组成。APD像元采用拉通型结构,通过大尺寸微透镜实现了高填充因子,通过隔离环掺杂实现了串扰抑制。通过离子注入工艺实现了击穿电压和响应电流的均匀性。设计大带宽低噪声跨阻放大电路、高精度计时电路,实现了窄脉宽、高灵敏度探测。采用气密性封装,实现了APD焦平面制冷一体化封装,制冷温差在40 K以上。测试结果表明,焦平面的探测阈值光功率可达3.24 nW,响应非均匀性为3.8%,串扰为0.14%,最小时间分辨率可达0.25 ns,实现了强度信息与时间信息同时输出的功能。     

刚性陶瓷隔热瓦涂层的发展及其表面性质

刚性陶瓷隔热瓦涂层是隔热结构热防护系统的重要组成部分,涂层的基本要求是要与隔热瓦相匹配,提供必要的防水、抗冲击、抗热震性能。作为高温热防护系统的关键材料,涂层的耐高温性能尤其重要。辐射性和催化性能是涂层的两个重要表面性质,对涂层的耐高温性能有重要影响。综述了刚性陶瓷隔热瓦涂层的发展以及我国的研究现状,未来的涂层应具有高辐射和低催化的表面性能,以耐受更为复杂苛刻的使用环境。     

Al2O3-ZrO2非晶陶瓷高压析晶研究

非晶陶瓷的研究为实现陶瓷塑性变形提供了一条新途径。本实验研究了高压对非晶陶瓷晶化起始温度的影响。发现随压力的增大,非晶态更容易晶化,晶化起始温度降低。500℃时,600MPa下热压陶瓷仍处于非晶态,而1GPa下析晶非常明显。1GPa下热压,起始晶化温度降至300℃。而200℃/1GPa下得到的非晶陶瓷相对密度达95%,在既保持非晶态的同时又极大地提高了样品的致密度。     

Si-B-C-N-H-Cl体系CVD气相产物热力学数据的计算

本文采用基于量子力学的理论方法计算获得了Si–B–C–N–H–Cl体系CVD过程中所有气相产物的热力学数据,包括分子在298.15 K~2000 K的标准摩尔热容,标准摩尔熵、标准摩尔生成焓和标准摩尔生成吉布斯自由能等,为含Si–B–C–N–H–Cl元素的任意先驱体体系反应热力学研究提供了基础数据。     

CVD法制备硅硼碳氮陶瓷的化学反应热力学研究

本文针对制备SiBCN陶瓷所用的SiCl_3CH_3–BCl_3–NH_3–H_2体系,基于已建立的热化学数据库,根据化学平衡原理,确定了不同工艺参数下各反应体系中一些重要产物的平衡产量分布,给出了相应体系的固相产物分布规律,为实验研究提供可靠的理论参考。     

用化学镀改善多孔硅的金半接触质量

多孔硅是一种具有优良光吸收特性的表面微结构材料,在光电探测器和太阳能光伏电池领域具有良好的应用前景。为了改善金属/多孔硅电接触质量,通过电化学腐蚀制备多孔硅,对比研究了化学镀与物理气相沉积(热蒸发、磁控溅射)工艺制备出的金属电极界面结构,测试了相应I-V特性,并讨论了快速退火对金半接触质量的影响。研究结果表明,用化学镀工艺在多孔硅表面制备金属电极,经快速退火处理后,能得到较低比接触电阻(10-1Ω·cm2)的欧姆电接触。