非晶态碳薄膜对金属二次电子发射的影响

非晶态碳薄膜由于具有极低的二次电子发射系数(secondary electron yield,SEY),在真空微波器件与设备异常放电领域引起了广泛关注.然而,非晶态碳薄膜对二次电子发射影响的动态过程及微观机理仍缺乏了解.本文采用Monte Carlo方法,建立了Cu表面非晶态碳薄膜的二次电子发射数值模拟模型,能够精确地模拟电子与薄膜及基底材料的散射及二次电子发射的微观物理过程.结果表明,随着薄膜厚度从0 nm增加至1.5 nm时,SEY峰值下降了大约20%;继续增大厚度,SEY峰值不再下降.然而,当薄膜厚度大于0.9 nm时,SEY曲线呈现出双峰形态,但随着薄膜厚度增加至3 nm,第二峰逐渐减弱甚至消失.电子散射轨迹和二次电子能量分布结果,表明这种双峰现象是由于电子在两种材料中散射所致.相比以往模型,所提模型考虑了功函数的变化以及界面势垒对电子散射路径的影响.该模型从微观层面上解释了SEY曲线双峰现象形成的原因,相关的计算结果为非晶态碳薄膜对SEY的抑制规律提供了理论预测.

冷大气压等离子体诱导的交变电场对白细胞介素-6结构及功能的影响

冷大气压等离子体(cold atmospheric plasma,CAP)由于其具有“选择性”杀伤癌细胞的效果,而被认为是一种极具潜力的癌症治疗手段.CAP可以通过降低关键炎症因子白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)的表达,抑制肿瘤炎症反应并激活免疫系统.然而CAP携带的强交变电场对IL-6构象及功能的影响仍缺乏了解.本文采用分子动力学方法,模拟了不同频率及强度的交变电场对IL-6构象及其与受体对接过程的影响.结果表明,当电场频率小于30 MHz且电场强度大于0.5 V/nm时,IL-6的平均偶极矩增大,长螺旋间维持稳定的盐桥断裂,α螺旋数量减少,从而影响了IL-6与其受体的结合,对其发挥正常生物效应机制产生潜在影响.本文从微观层面上解释了CAP诱导的电场通过IL-6影响相关生物学效应的内部相互作用机制,并为实际应用CAP治疗肿瘤炎症的参数选取、探索有效的癌症治疗策略提供重要的理论依据.

铜钼叠层基板的热学特性仿真研究

采用有限元方法,仿真研究了不同层数和材料厚度比的铜钼叠层基板对芯片散热特性的影响。结果表明,2层和3层的铜钼叠层材料均可以有效综合Cu高热导率和Mo低膨胀系数的优点。在相同铜钼总厚度比的情况下,相比于2层材料,3层材料可以实现更好的散热特性。对于1mm的基板厚度,铜钼铜厚度比为0.2∶0.6∶0.2时可以同时实现较低的温度和热应力。通过调整基板结构参数,可以显著改变芯片的最高温度和最大热应力,满足不同封装领域的需求。

不同表面状态下的扫描电子显微镜能谱分析方法

针对样品表面吸附和污染导致扫描电子显微镜能谱仪成像质量和检测精度下降的问题,提出了一种扫描电镜能谱分析方法——吸附表面二次电子发射数值计算模型。首先,采用Polanyi位势理论在Cu表面构造了N_(2)多层吸附模型;其次,考虑吸附对功函数及电子散射过程的影响,采用Monte Carlo方法追踪电子在材料和吸附层内的散射轨迹,建立了电子与N_(2)分子散射模型;最后,将N_(2)多层吸附模型与电子与N_(2)分子散射模型合并,建立了吸附表面二次电子发射的精确模拟模型,用于计算N_(2)吸附分子对能谱的影响规律。数值计算结果表明,当N_(2)分子吸附量增大至3×10^(16)cm^(-2)时,二次电子能谱的最可几能量和半峰宽分别增大了3.16、4.76倍,二次电子比例减少至原来的215。采用所提模型对探测器进行优化设计,能够提高二次电子信号收集效率、降低噪声信号、提高分辨率。相比以往模型,所提模型突破了仅适用于分子吸附量小于3×10^(15)cm^(-2)的限制,并更真实地描述吸附对电子散射的影响,为研究扫描电镜环境下复杂表面状态的能谱提供了可靠的分析方法。

埋入式温差发电系统设计与试验

为解决沥青路面无线传感器应用中电池供电寿命限制的问题,提出了一种利用沥青路面内部热能的埋入式温差发电系统。建立了反映沥青路面温度场分布的有限元分析模型;并搭建了沥青车辙板与埋入式温差发电系统的模型实验平台,通过热载荷模拟和实验分析对系统性能进行了研究。结果表明,埋入式温差发电系统可产生有效的输出电压;随着压强载荷的增加,系统的输出性能显著提升,而提升车辙仪的速度会降低系统的输出性能;在同一温度载荷下,压强对系统的影响程度大于行车仪速度的影响。

H_(2)O吸附对Cu表面二次电子发射特性的影响

H_(2)O吸附引起的二次电子发射增强是导致真空微波器件与设备异常放电的关键因素。为了研究H_(2)O吸附对金属表面二次电子发射特性的影响规律,该文考虑电子−H_(2)O分子碰撞的7种散射类型,采用Monte Carlo方法模拟电子−H_(2)O吸附分子的散射过程,同时考虑功函数变化对电子出射概率的影响,建立了一种H_(2)O吸附Cu表面的二次电子发射模型,统计二次电子的最终状态,并对二次电子发射系数(secondary electron yield,SEY)和二次电子能谱(secondary electron spectrum,SES)的变化规律进行分析。结果表明,H_(2)O吸附能够降低表面功函数,且产生更多电离电子,导致SEY增大;但当吸附厚度大于100 nm时,SEY不再继续增大,这是由于吸附层较厚时,电子无法进入Cu基底,仅在吸附层内散射。SES的谱峰随着吸附厚度的增加而增强,表明H_(2)O能够促使更多的低能电子出射,这是造成二次电子发射增强的重要因素。该文的模型为研究复杂表面状态的二次电子发射提供了可靠的分析方法,相关结果能够用于分析解释真空微波器件与设备放电形成机理,优化设备部件的设计参数。

SiC SBD与MOSFET温度传感器的特性

对SiC肖特基势垒二极管(SBD)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)温度传感器进行了理论分析与测试。基于器件的工作原理,分析了影响传感器灵敏度的因素,SiC SBD温度传感器的灵敏度主要受理想因子的影响,而SiC MOSFET温度传感器的灵敏度主要受栅氧化层厚度等因素的影响。仿真结果表明,SiC MOSFET温度传感器的灵敏度随偏置电流下降或者栅氧化层厚度增加而上升。实测结果表明,两种传感器的最高工作温度均超过400℃,其中SiC SBD温度传感器在较宽的温度范围实现了更好的线性度,而SiC MOSFET温度传感器的灵敏度更高。研究结果表明,SiC MOSFET作为高温温度传感器具有灵敏度高和设计灵活度高等方面的显著优势。

SiC BMFET开关特性的仿真研究

研究了不同栅电流和负载类型的沟槽注入结构SiC BMFET的开关特性。仿真结果表明,栅区注入的少子集中分布在沟道区域,可以有效提升沟道区域的电导率,也有利于器件的快速开关。当栅电流为10A/cm^2时,器件的开态电阻比单极模式下降低了近30%,开关时间为1.76μs。当负载含电感时,与单极模式相比,双极模式下的开关时间并未明显延长,但电流和电压过冲小得多。

高电流增益SiC BMFET功率特性的优化研究

研究了栅电流及结构参数对SiC双极模式场效应晶体管(BMFET)功率特性的影响。仿真研究的结果表明,SiC BMFET器件的开态电阻和电流增益都会随着栅电流的上升而显著下降。沟道掺杂浓度越低,沟道宽度越窄,双极模式调制器件开态电阻的效果越明显,但同时电流增益会降低。相比于单极模式SiC结型场效应晶体管(JFET),SiC BMFET可以显著提升器件的FOM优值,降低器件功率特性对结构参数的敏感度,同时降低了常关型器件的设计难度。

基于双模糊控制的智能窗帘电机速控锁光算法

本文针对智能窗帘控制系统在实际使用过程中的抗干扰性和鲁棒性要求,在传统PID调节的基础上,设计了一种用于智能窗帘系统自动锁光的双模糊控制算法,通过对直流电机输入电压和输出转速的双重模糊控制,系统能够依据室内光照强度自动、稳定、快速的控制窗帘开合,进而完成室内光照强度的精准调节,实现智能窗帘系统的锁光控制.通过Matlab中的Simulink和模糊控制器模块建立该系统的数学模型,以验证双模糊控制算法的可行性.实验结果表明,该算法可依据区域光照条件的改变实时调整电机的转速与转向,具有调节时间短、灵敏度高、精确度高等特点,能够完成通过窗帘调节室内光照强度的最佳控制.

高压脉冲电场联合低温等离子体对小鼠肝癌细胞杀伤效果的研究

目的探究高压脉冲电场(PEF)联合低温等离子体(LTP)对小鼠肝癌细胞杀伤效果。方法小鼠肝癌细胞H22分为肝癌细胞组(无任何处理)、PEF处理组、LTP处理组、联合A组(先行PEF处理后立即行LTP处理)、联合B组(先行LTP处理后立即行PEF处理)、联合C组(同联合A组,但间隔20 min)、联合D组(同联合B组,但间隔20 min)。细胞计数试剂盒检测细胞存活率,流式细胞仪检测凋亡,荧光标记细胞内活性氧(ROS)并计数。20只4~6周龄健康雌性无特定病原体的昆明小鼠建立皮下移植瘤模型,随机分为模型组、PBS对照组、PEF实验组、LTP实验组及联合组(LTP+PEF,无间隔),每组4只。测量并计算肿瘤相对体积和抑瘤率。结果肝癌细胞组细胞存活率(98.3±0.9)%,PEF处理组(66.8±4.4)%,LTP处理组(62.1±3.9)%,联合A组(43.7±3.7)%,联合B组(31.0±1.4)%,联合C组(46.8±2.9)%,联合D组(39.0±2.3)%。与肝癌细胞组比较,各处理组细胞存活率均降低,且四个联合处理组细胞存活率低于PEF处理组和LTP处理组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。其中联合B组细胞存活率最低。凋亡检测结果与细胞存活率结果一致。荧光显微镜下,联合B组细胞ROS荧光明显增多,且LTP处理组细胞ROS荧光比PEF处理组多。联合B组的ROS阳性细胞百分比高于LTP处理组和PEF处理组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。联合组抑瘤率和肿瘤相对体积优于PEF实验组和LTP实验组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论LTP联合PEF对小鼠肝癌细胞杀伤效果优于PEF和LTP单一处理,有望成为新的肿瘤治疗方法。