基于稀疏成像的半导体薄膜材料界面缺陷检测

复杂背景下检测半导体薄膜材料界面微小缺陷具有一定的难度,为了精准检测半导体薄膜材料界面缺陷,提出一种稀疏成像下半导体薄膜材料界面缺陷检测方法。扫描采集半导体薄膜材料界面二维图像,对含有噪声的半导体薄膜材料界面实施小波分解,获取不同频带的子图像。低频图像保持不变,选择对应的模板对高频图像滤波处理,将滤波处理后的高频图像和低频图像两者合成,获取去噪后的图像。通过机器视觉定位薄膜材料界面的缺陷位置,提取缺陷区域特征,采用稀疏成像对特征参数修正,完成半导体薄膜材料界面缺陷检测。仿真结果表明,采用所提方法可以获取更加精准的检测结果,用时比较短,满足高效与高精度检测需求。

界面缺陷对CFRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能的影响研究

为研究界面缺陷对CFRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能的影响,制作了3根钢筋混凝土梁对比试件,并进行了四点弯曲试验。同时,采用ABAQUS分析软件建立了非线性有限元模型,并进行了数值模拟分析。结果表明:当存在多个不连续缺陷时,试件上的CFRP提前发生剥离,剥离荷载下降了20.77%,导致试件的破坏模式发生改变,虽然极限荷载仅降低2.46%,但挠度降幅高达15.37%,延性下降显著;界面缺陷附近易产生应力集中,促使多裂缝均衡发展,导致裂缝间距减小;界面缺陷影响CFRP剥离起始发生位置,更易引起CFRP沿试件宽度方向贯穿剥离。

GIL支柱绝缘子嵌件-环氧界面缺陷演化过程与放电脆裂机制

交流GIS/GIL支柱绝缘子在生产、运行过程中其金属嵌件-环氧界面容易引入气隙缺陷,被认为是导致支柱绝缘子炸裂击穿故障的重要诱因。通过设计带有气隙缺陷的支柱绝缘子并搭建炸裂模拟实验平台,研究了绝缘子嵌件-环氧界面缺陷演化与炸裂过程。基于实验研究结果,将支柱绝缘子炸裂过程分为3个特征阶段:裂纹产生与扩展阶段、断裂阶段、炸裂阶段,气隙缺陷引发的局部放电会诱导裂纹的产生与劣化扩展,导致绝缘子在极短的时间内快速断裂并在多次高能电弧冲击下炸裂,呈现脆性断裂的特征。同时,通过实验分析了影响支柱绝缘子炸裂的关键因素,直流电压下绝缘子的炸裂概率比交流电压低10%~20%。进一步构建了电-机械耦合作用下的裂纹扩展相场仿真模型,分析了支柱绝缘子不同炸裂阶段的主导机制。在裂纹的产生与扩展阶段,电势能起到主要作用;在断裂阶段,电势能的作用逐渐减弱,机械势能逐渐增大并起到主导作用,当机械势能达到材料应力临界点时,绝缘子发生脆性炸裂。该研究成果初步揭示了支柱绝缘子气隙缺陷引发的放电脆裂机制,为支柱绝缘子的故障分析及优化设计提供理论基础。

中子辐照诱生锆钛酸铅厚膜界面缺陷

采用中子对厚度为5μm的锆钛酸铅(PZT)压电厚膜进行辐照,选择注量为0 cm^(-2)、1011cm^(-2)、1012cm^(-2)、1013cm^(-2)。针对界面缺陷影响机制不清晰问题,应用深能级瞬态谱(DLTS)对样品的界面缺陷能级、浓度、俘获截面等关键性质进行了系统性表征。结果表明:1011cm^(-2)的中子辐照使PZT厚膜界面处缺陷激活能从0.9 eV增加到1.6 eV,是导致极化强度降低11.2%、介电常数下降以及漏电流增大的重要因素,且影响程度与辐照的注量呈正相关。该研究结果对于压电材料和器件在辐照环境应用有重要参考意义。

钙钛矿太阳能电池界面缺陷及其抑制方法

目前,绝大多数高效有机-无机卤化物钙钛矿(OIHP)太阳能电池都是由多晶钙钛矿薄膜构成,这些多晶薄膜表面或晶界往往含有大量的缺陷,将导致光生载流子发生非辐射复合,并诱导OIHP材料分解,从而使器件的光电转换效率(PCE)和稳定性降低。本综述分析了钙钛矿太阳能电池的缺陷类型及缺陷对钙钛矿太阳能电池(PSCs)性能的影响,详细介绍了通过钝化电极与传输层,或传输层与钙钛矿层间的界面缺陷以获得更高效率和高稳定性的钙钛矿太阳能电池方面的研究进展,展望了钝化分子的设计思路及钙钛矿光伏商业化应用所面临的挑战。

界面缺陷对钢管混凝土受弯构件抗弯性能影响研究

钢管与核心混凝土之间的界面缺陷在很多在役钢管混凝土结构中普遍存在,是影响结构工作性能的重要原因之一。文章进行不同界面缺陷范围的圆钢管混凝土抗弯构件的抗弯性能试验研究,分析缺陷范围对试件的破坏模式、承载能力、跨中挠度、钢管表面应力等参数的影响;采用声发射技术监测了试件在加载过程中核心混凝土的内部损伤情况,分析界面缺陷范围对混凝土损伤以及试件抗弯刚度的影响规律。基于试验结果的修正,建立有限元分析模型,研究截面含钢率、核心混凝土强度、界面缺陷范围等参数对钢管混凝土构件抗弯刚度的影响规律。结果显示,含钢率与界面缺陷范围变化对抗弯刚度作用相反,即含钢率越高时,界面缺陷范围对构件的抗弯刚度折减影响越低;核心混凝土强度与界面缺陷范围变化对抗弯刚度作用一致,即核心混凝土强度越高,界面缺陷范围对构件的抗弯刚度折减影响也越高;最后,根据数值分析结果,得到不同缺陷范围下抗弯刚度折减系数的经验表达式。

考虑初始界面缺陷的复合固体推进剂力学性能研究

为研究复合固体推进剂初始缺陷对其宏观力学性能的影响,通过单轴等速拉伸实验得到了不同界面缺陷含量推进剂的工程应力-应变曲线。比较发现,推进剂的初始模量和拉伸强度随缺陷含量的增高呈指数下降的趋势。构建了含界面缺陷推进剂的细观模型,定义了缺陷界面的力学响应,数值模拟了推进剂在单轴拉伸载荷下的力学响应。将仿真结果与实验结果进行对比,二者变化趋势一致,误差范围在7.5%之内,说明文中所用方法能为含缺陷的复合固体推进剂的研究提供指导。

纳米晶LaCoO_3的界面缺陷研究

用草酸盐共沉淀法 ,结合不同干燥条件 ,得到了氧空位较多的纳米晶 La Co O3钙钛矿。用正电子湮没寿命谱研究了氧空位较多的纳米晶 La Co O3催化剂的界面结构。结果表明 :纳米晶 La Co O3的聚集体微结构主要由两部分组成——含有氧空位的结晶晶粒以及晶界表面 ,基本上不存在由多个晶粒围成的大孔穴。不同的干燥条件可制备得到不同晶粒度和不同大小氧空位的 La Co

碳纤维增强复合材料层间界面缺陷超声成像技术

针对复合材料层压结构层间界面缺陷的无损检测与评估,通过分析超声波在碳纤维增强树脂基复合材料中的传播规律,研究入射声波在复合材料中的反射特性,利用入射声波在复合材料层间界面产生的反射信息,通过超声(B,T)扫描成像方法揭示复合材料层间界面缺陷及其三维分布。试验结果表明,采用短波长脉冲超声成像检测技术,可以有效地再现碳纤维增强树脂基复合材料层压结构中层间界面缺陷三维分布特征以及层间界面、铺层方向、纤维束取向等信息,为复合材料提供了一种有效的层间界面结构表征和缺陷检测方法。

衬底温度对VUV光直接光CVD SiO_2/Si界面缺陷的影响

研究了ＶＵＶ（真空紫外）光直接光ＣＶＤ（化学汽相淀积）ＳｉＯ２／Ｓｉ界面微结构缺陷与衬底温度（Ｔｓ）的关系。实验结果表明：在３２℃～１８０℃的温度范围内，与Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ伸缩模相对应的ＩＲ峰位随Ｔｓ的降低从１０６０ｃｍ－１增加至１０８０ｃｍ－１。固定氧化物电荷密度（ΔＮｏｔ）在Ｔｓ＞１２０℃后，呈正电性，与位于３．１０ｅＶ的氧空位缺陷相关；在Ｔｓ＜１００℃一侧，呈负电性，与２．８４ｅＶ能级位置的过剩氧缺陷相关；而在１００℃～１２０℃间，ΔＮｏｔ具有极小值，其大小约在１０１０ｃｍ－２数量级。

界面缺陷对桥面铺装层受力的影响

以装配式钢筋混凝土简支空心板桥为分析对象,通过对桥面铺装层与桥面板之间有无界面缺陷情况的三维有限元计算,分析了桥面铺装层的受力特性和界面连接状况对层间剪应力分布的影响,为铺装层设计和施工提供参考。

界面缺陷对压电薄层复合结构中Love波的影响

基于剪切弹簧模型,建立考虑界面缺陷情形的弹性基底上覆盖压电薄层的复合结构中Love波的频散方程,并研究界面缺陷对Love波传播特性的影响,给出铝基底上覆盖PZT4压电薄层复合结构中Love波的频散曲线.数值结果表明:(1)对于长波情形,不同缺陷程度复合结构的Love波一阶模态的相速度均趋于弹性基底层的剪切波波速,而对于短波情形,则趋于压电薄层的Bleustein-Gulyaev(B-G)波波速;(2)界面缺陷的存在总是降低该复合结构内Love波的相速度,在一些特殊频率范围,Love波的相速度对界面缺陷非常敏感;(3)界面缺陷对压电层内的机械位移模态和电势模态有显著影响,且影响最大区域出现在界面附近.

厚度对含界面缺陷涂层小波包相对能量特征的影响

基于小波包相对能量特征指标,通过有限元数值模拟,分析了该信号特征对不同厚度涂层界面缺陷的敏感性.结果表明,加速度信号的小波包相对能量特征指标可以反映界面缺陷的位置及其大小,且具有涂层厚度越薄,敏感性越强的特点.

五磷酸钕(NdPP)晶体生长区界面缺陷的X射线形貌研究

五磷酸钕(NdPP)晶体是小型激光器的重要工作物质.生长区界面缺陷严重影响激光性能.本文用X射线形貌术研究了这种缺陷在晶体中的分布和特征,讨论了它的形成原因及克服方法.最后指出,可用正交偏光技术对大块晶体中这种缺陷施行检查,给选取激光棒,避开此缺陷提供了简便可行的方法.

掺铥锗酸盐玻璃光纤预制棒的化学腐蚀抛光对芯包界面缺陷的影响

通过不同溶液对玻璃表面进行清洗腐蚀,并用片状玻璃在马弗炉中模拟拉丝情况实验,研究了掺铥锗酸盐玻璃光纤纤芯和包层界面在不同的溶液清洗腐蚀条件下的界面缺陷.研究表明,用pH=2.5的HCl溶液,能够有效溶解残留在玻璃表面的杂质,最大限度的降低芯包界面的缺陷,避免了芯包界面微晶.在此研究基础上,将同组分的锗酸盐玻璃制成预制棒,在拉丝炉上进行拉丝实验,获得了芯包界面良好的掺铥锗酸盐玻璃光纤.

掺杂稀土La减少金刚石/铜复合材料界面缺陷的研究

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了不同La含量的金刚石/铜复合材料。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪对复合材料的物相组成、界面微观组织和元素分布进行了表征,并通过排水法测试复合材料的致密度和气孔率。基于第一性原理密度泛函理论,对含La的金刚石/铜复合材料界面电子态密度和原子间距变化进行了计算。计算结果表明,La与Cu的电子态密度在费米能级附近存在较宽的赝能隙,二者成键能力强。经周期平板模型能量优化后,La原子与Ti、Cu原子的间距均明显减小;体系中La与Cu的原子间距更小,表明稀土La与Cu基体亲和力更强。实验结果表明,稀土La大量固溶于铜基体内,促生了Cu2La相。随着La含量的增加,存在于复合材料界面处的缝隙、孔洞等缺陷逐渐减少,复合材料的致密度逐渐上升。未添加La的复合材料气孔率为3.48%,而添加7%La的复合材料的气孔率下降至0.42%。金刚石/铜复合材料中掺杂La能有效减少界面缺陷。

玻璃加工质量对有源光纤芯包界面缺陷的影响

通过片状玻璃模拟光纤拉丝情况并采用正交试验法设计实验,研究了掺稀土磷酸盐玻璃光纤纤芯与包层界面在不同光学加工质量下的微观缺陷。研究表明良好的预制棒加工质量可有效改善光纤纤芯与包层的界面状态,并且相对于纤芯玻璃来说,粘度较高的包层玻璃其加工质量对界面缺陷的影响更为显著。在此研究基础上提出了获得良好界面状态的光学加工条件。

复合绝缘子界面缺陷对电场分布特性影响的仿真研究

复合绝缘子的芯棒与护套粘接界面常常出现缺陷,畸变周围电场,影响绝缘子的电气和机械性能。为了研究不同缺陷形态下的绝缘子电场特性,文中以110kV复合绝缘子为考察对象,应用有限元分析软件COMSOL搭建了绝缘子三维模型,对电场分布进行了仿真计算,研究了界面出现气隙、水汽等缺陷对局部电场及绝缘子整体轴向电场分布特性的影响。结果表明:气隙处电场强度相比正常情况下显著增大,场强最大值与气隙跨度、厚度正相关,与气隙长度负相关,并基于气隙等效弧柱体模型给出了理论分析,修正了等效圆柱模型的不足;水分渗入能降低气隙场强,但同时严重畸变绝缘子轴向电场;护套受潮增重会使场强线性增加,超过一定程度会引发电晕放电,导致沿面闪络等事故。

ZnO/ZnS核壳纳米线界面缺陷的形成及发光特性研究

ZnO/ZnS核壳纳米结构因具有优异的光电特性,在光电子领域极具应用前景,其依靠核壳结构界面处载流子的束缚效应可更加有效地控制载流子的产生、传输和复合过程。为讨论ZnO/ZnS核壳结构界面状态及其相应的光学特性,生长了不同程度硫粉硫化的ZnO/ZnS核壳纳米线,再利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及光致发光光谱(PL)等测试表征手段,分析并讨论经过不同程度硫粉硫化后的ZnO/ZnS核壳纳米线界面处的结构及其光学性质的变化。通过分析ZnO/ZnS核壳结构形貌发现,ZnS成功包覆ZnO纳米线。随着硫化程度的增加,ZnO核结构被破坏,并在核壳界面处引入缺陷,导致形成具有不同结晶质量的ZnO/ZnS核壳纳米线结构,从而会影响ZnO/ZnS核壳纳米线的光学性质。结果表明,ZnO/ZnS核壳界面处缺陷较少时,对载流子的产生和传输具有一定的束缚作用,可以抑制非辐射复合效应,提高材料光学性能;当界面缺陷增加时,形成的缺陷能级则会降低材料的光学性能。

配电电缆附件复合绝缘界面缺陷类型和位置对电场分布的影响研究

配电网电缆附件是配电网系统的关键部件,其复合绝缘XLPE/SIR界面是最为薄弱的绝缘位置。该文模拟了电缆附件安装和运行过程中出现的典型缺陷,设计了电缆附件复合绝缘XLPE/SIR界面存在气泡、气隙、水珠、水膜、金属杂质、半导电杂质和绝缘杂质七种界面缺陷结构,通过建立配电网电缆附件界面缺陷电场仿真模型,研究典型缺陷下电缆附件内部电场畸变规律。仿真结果表明:在工频下,气泡缺陷与气隙缺陷在界面上引起的最大电场强度畸变值分别为13kV/mm和4.58kV/mm,随着气泡缺陷尺寸的增加,电场畸变呈小幅增大趋势;水珠缺陷和水膜缺陷引起的最大畸变电场分别为2.94kV/mm和3.74kV/mm,随着缺陷尺寸的增大,电场畸变明显加剧,当尺寸增大两倍时,水珠和水膜引起的最大畸变电场分别提高了18.7%和16%;随着缺陷远离应力锥根部,金属缺陷与半导电缺陷引起的电场畸变先增大后减小,最大畸变电场出现在距离应力锥约2mm处,畸变值约为3.65kV/mm。相比而言,绝缘缺陷引起的最大电场畸变出现在应力锥根部,约为8.74kV/mm,随着缺陷远离应力锥根部电场畸变呈现明显的下降趋势。该文研究结果对于配电网电缆附件故障分析和运行维护具有重要的指导意义。