基于VO_(2)相变调控的Ga_(2)O_(3)/VO_(2)异质结器件建模与仿真

利用COMSOL multiphysics软件对基于Ga_(2)O_(3)/VO_(2)的异质结光电器件进行了二维物理仿真。分析并报道了基于VO2相变调控的Ga_(2)O_(3)/VO_(2)异质结光电器件的掺杂曲线、能级图、电场分布与电势分布等。探索了器件在光电探测器方面的应用,通过模拟器件在1 V偏压和10μW的光照条件下峰值响应率为0.068 A/W,抑制比(R250 nm/R450 nm)达到105量级。该模拟计算数据为进一步优化Ga_(2)O_(3)/VO_(2)光电二极管实验研究和应用有所裨益。

VO_(2)-SiO_(2)复合薄膜的激光诱导损伤特性研究

本文采用溶胶-凝胶法制备了VO_(2)和VO_(2)-SiO_(2)复合薄膜,并用X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见分光光度计对薄膜的相结构和透过率进行了表征。结果表明,制备的VO_(2)为单斜相(B),VO_(2)-SiO_(2)复合薄膜的XRD图谱和VO_(2)类似,薄膜在450~800 nm的光学透过率达到了90%以上。激光诱导损伤阈值(LIDT)测试结果显示,VO_(2)-SiO_(2)复合薄膜的LIDT为3.9 J/cm^(2),相比VO_(2)薄膜提高了77.3%。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)和台阶仪研究了VO_(2)薄膜和VO_(2)-SiO_(2)复合薄膜的损伤形貌差异,VO_(2)薄膜呈现出熔融型损伤,VO_(2)-SiO_(2)薄膜则呈现出熔融型损伤和应力型损伤的共同特征。此外,构建了不同薄膜的激光诱导损伤模型,揭示了相关损伤特性和内在机制。

铝粉粒径对CO_(2)相变爆炸激发药剂性能影响研究

为了研究铝粉粒径对CO_(2)相变爆炸激发药剂性能的影响,通过热量法(TG)、引燃试验、耐温试验和反应热试验,研究其热分解特性、安全性、耐温性和反应热的变化。结果表明:加入40、80和120μm的铝粉后,激发药剂的热分解特性无明显变化,含40μm铝粉激发药剂表观活化能降低52.92 kJ/mol,含80μm和120μm铝粉激发药剂表观活化能分别增加55.21 kJ/mol和57.53 kJ/mol。加入不同粒径铝粉后,各试样均能在空气中被引燃,燃烧过程均伴随着白烟产生。其中,加入120μm铝粉的激发药剂与不含铝粉以及含40、80μm铝粉的激发药剂相比燃烧更剧烈。实验结果表明,含不同粒径铝粉的激发药剂均能被电引火药头激发,但试样未被完全引燃。这些激发药剂在封闭环境和一定压力下(大于或等于0.2 MPa)时,能够被可靠引燃且无明显爆炸现象,表明其安全性良好。在70℃保温48 h后,加入铝粉的激发药剂整体并未发生明显变化,温度指数T_(s)在70℃左右,表明其耐温性能良好。当不同粒径的铝粉质量百分数相同时,反应热提高均为12%左右,表明粒径对激发药剂反应热影响很小。

掺杂VO_2相变薄膜的电阻突变特性研究

以V2 O5和MoO3粉为原料 ,采用无机溶胶 -凝胶法制备了掺Mo6 + 的VO2 相变薄膜。对掺杂薄膜的物相组成、价态、相结构的XPS和XRD分析及电阻突变量级和电阻突变温度的测试 ,结果发现 :所制备的掺杂薄膜其主要成分是VO2 ,所掺入的MoO3与VO2 完全互溶 ,但其中MoO3的价态未发生改变。掺杂薄膜随MoO3含量的增加其电阻突变温度明显下降 ,然而电阻突变量级也随之降低 ,当MoO3的质量分数为 5 %时 ,薄膜电阻突变温度降至 3 0℃左右 ,电阻突变量级仍可保持 2个数量级左右 。

掺杂VO_2薄膜的相变机理和光电特性研究

本文采用V2 O5粉和MoO3 粉为原料 ,通过无机溶胶 -凝胶法制备掺Mo6+ 的VO2 薄膜。实验采用XRD和XPS等研究手段 ,对掺杂薄膜的物相组成、价态、相变温度、电阻突变量级和相变前后的光透过率进行了测试。结果发现 :所制备的掺杂薄膜其主要成份是VO2 ,掺入的MoO3 结构未发生改变 ,掺杂薄膜随MoO3 含量的增加其相变温度明显下降 ,但其电阻突变量级和光透过率的突变量亦随之降低 ,其中 ,电阻突变量级的下降趋势更显著 ,不过只要MoO3 掺杂量不高于 5 %时 ,掺杂薄膜的电阻突变仍可保持 2个量级以上 ,而且红外光透过率的突变量仍保持较高。分析认为 ,薄膜中掺入的MoO3 与VO2 可以互溶 ,从而可作为施主组元降低VO2 能带结构中的禁带宽度 ,改变其光电特性。

相变型VO_2薄膜的制备及其特性的研究

利用反应离子束溅射和后退火工艺制备一种新的相变型VO2薄膜,对该薄膜进行电学测试、XRD和光学透过率的测试。这种工艺制备出的相变型VO2薄膜相变温度更接近室温,XRD显示这种薄膜中有VO2、V2O5成分的存在。对这种薄膜的光学透过率测试表明,低温下薄膜的透过率是高温下薄膜透过率的近5倍。通过实验可以看出,氧气分压、退火温度、退火时间是影响制备新型相变型VO2薄膜的重要因素。

VO_2薄膜的制备及其热致相变特性研究

以双氧水和V2O5粉末为前驱体制备出V2O5溶胶,然后在云母基底上成膜,通过后续热处理退火得到优异相变性能的VO2薄膜。采用SEM、XRD分析薄膜形貌和微观结构,利用FT-IR等检测薄膜的光学性质。实验表明,VO2薄膜在云母基底上沿(011)晶面择优取向生长,颗粒生长致密且大小分布均匀。薄膜具有优异的相变陡然性,相变温度及滞后温宽都较低。在红外波段,相变前后透过率及反射率变化都较大,对红外光调节性能较好;在可见光波段,薄膜在相变前后都具有较高可见光透过率。

调整VO_2薄膜相变特性和TCR的制备及辐照方法

采用不同的真空还原时间、真空退火温度和衬底制备出了VO2 薄膜 ,并对制备出的薄膜进行电子辐照。通过测试辐照前后的VO2 薄膜相变电学性能及低温半导体相电阻 温度系数 (TCR) ,表明不同的制备工艺和不同注量的电子辐照可明显改变VO2 薄膜相变过程中电学性能 ,提高薄膜的电阻 温度系数。对影响VO2

硼掺杂VO_2(M)纳米棒的合成、相转变及光学特性

采用V2O5和硼酸为原材料,草酸为还原剂,在水热条件下,成功制备出硼(B)掺杂VO2(B)纳米棒,经Ar气环境退火后,得到了V1-xBxO2(M)系列样品。样品的结构、形貌和相转变温度分别用X-射线粉末衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)等进行表征。用X-射线光电子谱(XPS)来表征样品的组份和元素的价态,样品的红外光吸收谱也被测量。结果显示,当B掺杂达到2.0at%时,V1-xBxO2(M)相的转变温度升高到75.03℃。这个升高的相转变温度可归因于B3+替代V4+引起VO6八面体的晶格畸变,以及局域晶格电子密度的降低。

纳米复合结构对VO_(2)相变特性的影响

二氧化钒具有良好的半导体-金属可逆相变特性,相变过程中伴随着剧烈的光学、电学等方面的变化。在常温下,二氧化钒为单斜晶系结构(M相);当温度达到相变温度以下时,二氧化钒的晶型变成四方晶红石结构(R相);当温度降低到相变温度以下时,二氧化钒的晶型又变回单斜晶系结构(M相)。这种典型可逆热色特征使二氧化钒成为当前建筑用智能窗材料的最佳选择。近些年来VO_(2)的制备方法已经基本成熟,但是性能的优化一直是研究的重点。因此,本文重点综述了几种不同的VO_(2)基纳米复合结构对其相变特性的影响,主要包括构建核壳结构、掺杂和多层薄膜结构三个方面,为推进VO_(2)薄膜智能窗的进一步优化提供了依据。

Al_2TiO_5-ZrO_2复相材料中ZrO_2的相变特性

以α-Al2O3、TiO2、ZrO2为主要原料,以MgO -SiO2或MgO-Fe2O3为Al2TiO5的稳定剂,经1500 ℃2h烧成制得Al2TiO5-ZrO2复相材料,研究了 Al2TiO5对ZrO2相变及复相材料热膨胀性的影响。试 验发现:以MgO-SiO2稳定的Al2TiO5对ZrO2相变的 影响显著,随复相材料中Al2TiO5含量增加,m ZrO2相 变为t-ZrO2的温度不断降低,Al2TiO5含量为58.8%的 复相材料,ZrO2的相变开始温度由原1150℃降至 500℃,相变结束温度为700℃。Al2TiO5-ZrO2复相 材料具有低膨胀特性,其室温～1300℃的热膨胀系 数仅为1.57×10-6℃-1,适于用作冶金浇钢系统的 高抗热震性材料。

正交层状LiMnO2在电化学循环过程中的相变和活化特性

用高精度非原位XRD结合Rietveld结构精修对固相法制备的正交层状LiMnO2(简写为o-LiMnO2)在电化学循环过程中的相变进行了研究。结果表明:首次循环就出现相变,循环5次后o-LiMnO2相变完全;产物中除了有类尖晶石型锰酸锂(Li0.86Mn0.14)(Mn0.92Li0.08)2O4(Fd3m)外,还证实了文献的理论计算和晶体学推测出的岩盐型锰酸锂(Li,Mn)O2(Fm3m)的存在;并定量计算了两物相的相含量。证实两物相均参与了电化学循环,其中类尖晶石型锰酸锂对电化学容量的变化起主要作用;岩盐型锰酸锂在电化学循环过程中逐渐向类尖晶石型锰酸锂转变,使电极的放电容量不断增加,这种转变停止时,放电容量达到最大,活化过程结束。

基于AZO/VO_2/AZO结构的电压诱导相变红外光调制器

采用直流磁控溅射和后退火工艺先在掺Al氧化锌(AZO)导电玻璃基底上制备了高质量的VO_2薄膜,再在VO_2膜层上制备AZO导电膜,最终制备出了AZO/VO_2/AZO三明治结构.测试了VO_2/AZO复合薄膜和AZO/VO_2/AZO三明治结构的组分、微结构以及光学特性,结果表明VO_2/AZO复合薄膜在800—2300 nm红外区域其相变前后的最大透过率差值达24%,而AZO/VO_2/AZO三明治结构在相同波长范围内其相变前后的最大透过率差值可达31%.通过在AZO/VO_2/AZO三明治结构导电膜层上施加不同电压,观察到不同外界温度下电流的突变,当外界温度越高,所需阈值电压越低.AZO/VO_2/AZO三明治结构性能稳定,制备工艺简单,有望应用于集成式红外光调制器.

Zr掺杂对纳米VO_(2)粉体结构及相变性质的影响

采用水热合成结合高温热处理制备了VO_(2)粉体,研究了Zr元素掺杂对VO_(2)结构及相变性质的影响。结果表明:掺杂Zr元素会对VO_(2)结构产生影响,Zr^(4+)可以占据V^(4+)晶格点阵位置,形成有限固溶体,从而增大VO_(2)的晶胞参数,不同浓度Zr掺杂试样,仍呈VO_(2)单斜相结构。由于掺杂导致的晶格变形,阻止了颗粒的聚集,因此Zr添加具有一定的细化晶粒作用。DSC曲线测试表明,Zr掺杂可以降低VO_(2)(M)的相变温度,掺杂浓度为6%(原子百分比,下同)时,相变温度可由未掺杂的69.9℃降到61.1℃,Zr掺杂试样相变前后的红外透射率变化也较大,达到30%以上。

N-Ge_2Sb_2Te_5薄膜的相变特性研究

采用射频磁控溅射法在室温下沉积了N-GST相变薄膜,利用原位XRD研究了其相变过程.结果表明：室温下沉积薄膜均为非晶态,且在室温～375℃温度范围内,纯GST薄膜发生了非晶态→立方晶态→六方晶态相转变;然而,当N2流量为12.8 sccm时,N掺杂GST薄膜则发生了非晶态→六方晶态直接相转变.此外,通过原位XRD确定结晶温度,表明N引入能够显著提高GST薄膜的结晶温度,这有利于提高相变薄膜的非晶热稳定性.

水热法制备VO_(2)/石墨烯复合粉体及其热变色性能

以草酸氧钒溶液为钒源,钨酸钠为掺杂剂,氧化石墨烯为添加剂,水热法结合热处理工艺制备VO_(2)粉体和VO_(2)/石墨烯复合粉体。利用XRD、DSC和TEM分析技术,研究水热反应条件、掺杂量以及氧化石墨烯添加量等对粉体结构和形貌、相变温度以及热变色性能的影响。实验温度范围内,水热反应产物与反应温度无关,与水热反应时间相关,热处理时VO_(2)(D)和VO_(2)(B)的相变温度分别为300℃和550℃,掺杂降低了VO_(2)热变色温度和热滞后温差。随着氧化石墨烯添加量增大,热变色温度先降低后升高,而热滞后温差先增大后减小,当掺杂量为9 at.%并加入1 wt.%氧化石墨烯时,VO_(2)/石墨烯复合粉体的热变色温度为34.5℃,热滞后温差为7.7℃。

水热合成条件和稀土掺杂对VO_(2)粉体结构及相变温度的影响研究

采用水热合成法制备了VO_(2)粉体,研究了水热条件和Y、La、Ce等元素掺杂对VO_(2)结构及相变温度的影响。结果表明:水热反应时间和温度对VO_(2)晶粒生长影响显著,190℃保温72 h条件下制备的VO_(2)粉体结晶度较好。稀土离子掺杂对VO_(2)粉体成型和相变温度都有影响,其中Y掺杂能起到明显的细化晶粒作用,同时能使VO_(2)相变温度由未掺杂时的68.3℃降到61.6℃;La和Ce的掺杂效果相近,都会对VO_(2)主体结构产生一定破坏,虽然能起到一定降低相变温度的作用,但相转变效果较差。

钛掺杂对Ge_2Sb_2Te_5薄膜相变特性的改善（英文）

利用椭偏光谱术与XRD对钛掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜中钛元素对体系的光学性质及其微结构的影响进行了实验研究.进而对该薄膜进行变温阻抗实验表明,钛掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜与未掺杂的薄膜相比具有更好的热稳定性.基于对薄膜样品的数据保持能力测试的实验数据,经阿伦纽斯外推处理可知,钛掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜样品的10年数据保持温度要高于未掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜样品.本文的实验结果均证实,钛掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜更适合应用于相变随机存取存储器中.

Ge_2Sb_2Te_5薄膜相变行为及其对光存储特性影响

采用射频磁控溅射方法,在石英玻璃基片上制备了Ge2Sb2Te5相变薄膜.X射线衍射分析表明:室温沉积的薄膜为非晶态;170℃真空退火后,薄膜转变为晶粒尺度约为17nm的面心立方结构;250℃退火导致晶粒尺度约为40nm的密排六方相出现.研究了室温至450℃下薄膜相变的热力学性能.差热分析显示:薄膜的非晶相向fcc相转变的相变活化能为(2.03±0.15)eV;fcc相向hex相转变的相变活化能为(1.58±0.24)eV.薄膜反射率测量表明:面心相与非晶相的反射率对比度随着波长从400nm增加到1000nm在15%～30%变化,六方相与非晶相的反射率对比度在30%～40%.不同脉冲宽度的激光对非晶态薄膜的烧蚀结果显示:激光的能量密度对薄膜的记录效果有显著影响,在5mW、50ns的脉冲激光作用下,Ge2Sb2Te5薄膜具有最好的光存储效果.

液态CO_(2)管道输送注入端相变特性试验研究

液态CO_(2)输送过程具有不稳定性,尤其是管道注入端易受外界环境影响发生相变而造成管路堵塞。因此,研究注入端液态CO_(2)相变特性对非稳态输送具有重要意义。通过自主搭建的耐高压管道式CO_(2)相变特性测试系统研究了不同初始压力下注入端压力及温度的变化情况,分析了注入端相态变化及传热特性。结果表明:液态CO_(2)注入平均质量流量一定时输入管道后发生热交换,瞬时相变导致注入端压力先上升后逐渐降低,温度在短时间内保持不变后快速下降,最终压力和温度趋于稳定;不同平均质量流量下,注入端压力/温度变化趋势一致,平均质量流量越大,气化过程越缓慢,所需时间越长;管道初始压力为1 MPa时,注入端CO_(2)介质由气态变为气液两态最终变为过热液体,通过温度-压力特性曲线得出,注入端压力和温度变化较小,前后压力差为0.099 MPa;管道内预先充入一定量CO_(2)气体,可防止温度和压力大幅度变化而产生干冰堵塞管道。