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雾化辅助CVD制备单晶Ga2O3、Ga2O3:Sn薄膜及其特性分析

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雾化辅助CVD制备单晶Ga2O3、Ga2O3:Sn薄膜及其特性分析

作者：樊俊良重庆理工大学

学位级别：硕士

GaO材料因其具有禁带宽度大的特点而被人们广泛关注。作为新一代半导体,GaO高达4.40-5.30 e V的禁带宽度使其天然就具有日盲紫外波段的应用场景。除此之外GaO材料还常被用于金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semico nductor F... 详细信息

GaO材料因其具有禁带宽度大的特点而被人们广泛关注。作为新一代半导体,GaO高达4.40-5.30 e V的禁带宽度使其天然就具有日盲紫外波段的应用场景。除此之外GaO材料还常被用于金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semico nductor Field-Effect Transistor,MOS-FET）和肖特基二极管（Schottky Barrier Diode,SBD）等电子器件领域。因此,对于GaO材料的制备工艺探索以及特性调控一直是成熟器件的基础。本文以GaO薄膜材料作为研究对象,以雾化辅助CVD法作为研究方法,通过系统结构优化、工艺参数探索得到GaO薄膜的制备工艺,分别制备、表征了α-GaO和β-GaO薄膜。并以Sn作为掺杂剂,系统的探索了三种掺杂方式(二水合氯化亚锡（Sn Cl·2HO）、五水合氯化锡（Sn Cl·5HO）和过氧化氢（HO）+二水合氯化亚锡（Sn Cl·2HO）)下Sn源浓度变化对α-GaO薄膜结晶质量、光学特性的影响。然后将三种方式进行对比分析,研究了不同掺杂方式下外延薄膜的结晶质量、光学特性、电学特性、元素分布以及形貌结构的变化。本文主要研究内容如下:1、采用雾化辅助CVD方法,以GaO薄膜为研究对象,通过设备结构优化设计、温度流场仿真,探索了制备GaO薄膜的工艺条件。对雾化辅助CVD系统反应腔体部分的物件结构、组合方式、测温分布等效用结构进行优化设计,使反应腔体在保持良好气密性的同时兼具良好可视性与可复用性等优点。通过形貌结构表征,发现反应腔体结构的优化设计可以在一定程度上提升薄膜质量。结合仿真软件对反应腔体内反应区附近的温度场、气流场和气溶胶颗粒直径变化进行预测,得到在C区附近具有较为理想的外延环境,为后续实验提供了参考。2、研究了雾化辅助CVD方法下温度变化对α-GaO和β-GaO薄膜生长取向的影响,探究了反应腔体内不同反应区位置外延α-GaO薄膜的特性变化,并制备、表征了α-GaO和β-GaO薄膜的物理特性。通过设定反应温度（400-700℃）进行GaO薄膜的外延生长,得到当生长温度低于400℃时,为非晶或多晶态;当生长温度在400℃-550℃时,为α-GaO择优生长取向;当温度高于550℃时,随着温度上升α-GaO（0006）面衍射峰强度逐渐减弱,β-GaO(（?）021)、(（?）042)、(（?）063)衍射峰强度逐渐增强,为β-GaO择优取向生长。通过在反应区不同位置进行实验,得到B-C区生长薄膜衍射峰强度逐渐增强、晶粒尺寸逐渐增大,C-F区生长薄膜衍射峰强度逐渐减弱、晶粒尺寸逐渐减小。其光学透过性为B-C区逐渐提高、C-F区逐渐降低。几组样品都在412 nm、431 nm、452 nm、468 nm处出现发光峰位,且随着距离的增加,发光强度显示出先降低后增加的趋势。3、通过改变Sn掺杂比例（1 at%-5 at%）对α-GaO薄膜的结晶性、光学特性、结构特性进行了调控。结果表明,三种方式下外延生长的α-GaO:Sn薄膜都具有较高的结晶状态。随着Sn掺杂浓度的增加,都表现出半高宽值逐渐减小、晶粒尺寸逐渐增大、缺陷密度逐渐降低的趋势。其光学特性为,当入射波长230 nm时,所有样品相比于蓝宝石衬底都具有90%以上的透过率。随着Sn掺杂浓度的增加,α-GaO:Sn薄膜的吸收带尾逐渐红移,光学带隙逐渐缩短。再通过改变Sn掺杂源的方式,对不同掺杂方式下外延α-GaO:Sn薄膜的元素组成、晶体结构、光学特性、电学特性以及结构特性进行了深入的探索。结果表明,三种方式中,Sn（HO）外延薄膜具有最小的半高宽值0.044°。三种方式制备的薄膜相比于蓝宝石衬底都能获得90%以上的透射率。但相同浓度下,Sn外延薄膜透过率最低、Sn第二、Sn（HO）最高。三种方式都能获得5.18 e V左右理想的光学带隙,且外延5 at%薄膜的实际掺杂量分别为4.07 at%、4.12 at%、4.22 at%,表明方式三有效掺杂最高。Sn（HO）在三种掺杂方式中具有最低的电阻率（640.1Ω.cm）、最高的载流子浓度(2.05×10 cm)和迁移率(47.6 cmVs),且保持较大的晶粒尺寸。

关键词： α-Ga2O3:Sn AA-CVD 工艺优化单晶Ga2O3薄膜

芽孢杆菌发酵鹰嘴豆工艺优化及降糖效果的研究

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芽孢杆菌发酵鹰嘴豆工艺优化及降糖效果的研究

作者：樊俊敏河南工业大学

学位级别：硕士

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用于细胞活性研究的高重频脉冲磁场装置

电工技术学报 2024年第13期39卷 3907-3916页

作者：樊俊显张绍哲李可欣相文佩韩小涛华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心武汉430074 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 武汉430074 华中科技大学同济医学院生殖健康研究所武汉430074

一定时间的脉冲磁场序列可刺激某些类型的细胞和组织产生有益的生物效应。由于磁体本质上是一个大感性负载,难以同时实现磁体电流的高di/dt和高精度调节。为此,该文提出一种两级联合调控拓扑,前级电路为同步降压电路,用于实现di/dt随磁... 详细信息

一定时间的脉冲磁场序列可刺激某些类型的细胞和组织产生有益的生物效应。由于磁体本质上是一个大感性负载,难以同时实现磁体电流的高di/dt和高精度调节。为此,该文提出一种两级联合调控拓扑,前级电路为同步降压电路,用于实现di/dt随磁场期望值同步调节,后级电路是桥式电路,用于实现脉冲磁场波形周期、振幅、稳定度、刺激间隔等参数的控制,为了实现电流从快速上升到稳定值的平滑过渡,引入一种由滞环控制器和PI控制器组成的混合型控制器。在此基础上,研制了频率范围为1 Hz~5 kHz、脉冲边沿小于50μs、可调精度为0.1 mT、峰值强度高达10 mT的便携式高频脉冲磁场发生装置样机,并应用于脉冲磁场对高龄小鼠的体外成熟卵母细胞受精和胚胎发育能力影响的研究。在脉冲磁场作用下囊胚形成率从15.15%提高至52.94%,表明脉冲磁场显著促进了高龄小鼠体外成熟卵母细胞的发育能力。

关键词：重频脉冲磁场细胞活性磁场发生装置混合型控制器

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锶盐衍生物制备及医用研究进展

卫生研究 2024年第5期53卷 851-855页

作者：樊俊玮王洋刘延浩王路哈尔滨工业大学化工与化学学院特种食药与生物化工研究中心哈尔滨150001

锶作为人体必需微量元素,在自然界中分布广泛,由于与钙元素同属第ⅡA主族,理化性能相似,但相异的原子尺寸导致两者具体功能应用上表现迥异。尽管有围绕锶钙间的协同与拮抗关系对功能特性及医学应用的影响进行广泛持续研究,但不同于丰富... 详细信息

锶作为人体必需微量元素,在自然界中分布广泛,由于与钙元素同属第ⅡA主族,理化性能相似,但相异的原子尺寸导致两者具体功能应用上表现迥异。尽管有围绕锶钙间的协同与拮抗关系对功能特性及医学应用的影响进行广泛持续研究,但不同于丰富含钙材料研究综述,含锶功能材料改性修饰、作用机理以及其在医疗卫生应用领域相关综述相对匮乏。本文从锶盐及含锶衍生物制备途径、起效机制、医疗应用三层面综述目前国内外锶盐及锶盐衍生物在医用领域研究进展,提出含锶材料在医疗实践过程中亟待解决的重点问题及可行方向,为拓展锶制剂医疗介入方式提供可行参考。

关键词：锶盐锶盐改性组织工程医学应用

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偶氮苯光致动水凝胶的医用研究进展

卫生研究 2024年第5期53卷 856-860页

作者：王洋樊俊玮刘延浩王路哈尔滨工业大学化工与化学学院特种食药与生物化工研究中心哈尔滨150001

光响应水凝胶作为新型智能生物医用材料具有刺激源无接触、刺激响应迅速、反应无副产物等优势。偶氮苯以高效光致异构响应为特征,紫外或可见光照射可实现可逆顺/反异构,驱动偶氮苯分子构型、极性和位阻等层面差异化,进而调控分子堆积态... 详细信息

光响应水凝胶作为新型智能生物医用材料具有刺激源无接触、刺激响应迅速、反应无副产物等优势。偶氮苯以高效光致异构响应为特征,紫外或可见光照射可实现可逆顺/反异构,驱动偶氮苯分子构型、极性和位阻等层面差异化,进而调控分子堆积态,该异构效果可放大至材料引发宏观形变,最终实现靶向分子控制、局部基质硬化、内源物质识别等响应智能功能。因此,偶氮苯光控水凝胶展现了巨大的医用潜力,但目前针对偶氮苯水凝胶医用领域的驱动原理、制备策略及应用领域的相关研究尚未见综述报道,本文从偶氮苯水凝胶光致动原理和制备策略角度综述国内外偶氮苯水凝胶医用领域的前沿动态,提出偶氮苯水凝胶医疗卫生实践中亟待解决的问题和研究方向,为偶氮苯光响应水凝胶医学应用提供有益参考。

关键词：偶氮苯水凝胶智能响应

面向健康管理的民航发动机气路基准模型建立与验证

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推进技术 2024年

作者：郭庆孙正日樊俊峰付宇左洪福中国民航大学航空工程学院南航工程技术分公司动力装置部南京航空航天大学民航学院

针对民航发动机健康管理领域中，对气路性能诊断与预测的需求，提出了一种以通用模型为基础，结合试车数据修正的基准性能建模方法。使用大修后试车数据构建稳态性能模型，并通过Newton-Raphson算法求解发动机非线性方程组，以准确计算... 详细信息

针对民航发动机健康管理领域中，对气路性能诊断与预测的需求，提出了一种以通用模型为基础，结合试车数据修正的基准性能建模方法。使用大修后试车数据构建稳态性能模型，并通过Newton-Raphson算法求解发动机非线性方程组，以准确计算不同工况下的特性参数。为提升模型精度，引入了一种基于折合转速的二次修正因子函数，将传统的线性修正改进为多工况点的非线性修正，确保了目标发动机特性图的精确性。利用CFM56-7B型发动机的ACARS系统报文数据，验证了所建模型的准确性。结果表明，该方法在精度上优于传统的多元非线性回归发动机基线模型。

关键词：民航发动机健康管理气路分析基准建模部件特性修正

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基于人员和环境因素定量化的检测可靠性

航空学报 2024年第6期45卷 298-308页

作者：薛小锋赵淼龑杜倩宜冯蕴雯樊俊铃焦婷西北工业大学航空学院西安710072 中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

飞机检查间隔的制定需要检测可靠性提供支持,然而检测可靠性的评估受到检测过程中诸多因素的影响。其中,人员、环境这2类因素具有多维指标且水平难以量化的特点,对其开展定量建模难度较大。针对该问题,在利用HF因子对2类因素影响进行量... 详细信息

飞机检查间隔的制定需要检测可靠性提供支持,然而检测可靠性的评估受到检测过程中诸多因素的影响。其中,人员、环境这2类因素具有多维指标且水平难以量化的特点,对其开展定量建模难度较大。针对该问题,在利用HF因子对2类因素影响进行量化评估的基础上,建立了考虑人员和环境影响的检测可靠性模型。首先,对HF因子开展特征分析并结合A400M检测数据提出其数学模型,同时采用考虑工作经验和作业光照而开展的检测试验数据进行验证。其次,通过模糊综合评价进行2类因素水平的综合量化;在此基础上,建立该综合量化结果与HF因子模型之间的映射关系。最后,以平板裂纹目视检测数据为例进行了应用分析,验证了模型的适用性和有效性。所提出的检测可靠性模型有潜力在保证结果准确性的前提下降低试验成本。

关键词：无损检测可靠性人员因素环境因素 HF因子模型

融合先验信息的民航发动机自适应气路故障诊断方法研究

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航空学报 2024年

作者：郭庆刘晓阳樊俊峰付宇左洪福中国民航大学航空工程学院南航工程技术分公司动力装置部南京航空航天大学民航学院

针对民用航空发动机传感器数量不足、难以实现有效故障诊断的问题，提出了融合先验信息的自适应气路分析模型（AGPAM-PI），提升发动机故障诊断的准确性与效率。AGPAM-PI结合了发动机指印图的先验信息和非线性气路故障诊断方法，首先通... 详细信息

针对民用航空发动机传感器数量不足、难以实现有效故障诊断的问题，提出了融合先验信息的自适应气路分析模型（AGPAM-PI），提升发动机故障诊断的准确性与效率。AGPAM-PI结合了发动机指印图的先验信息和非线性气路故障诊断方法，首先通过指印图对故障信息进行有效补充，对故障因子求解范围约束限定，然后再利用非线性气路分析模型进行故障诊断。以一台在实际运营过程中发生故障的CFM56-7B发动机数据进行验证，结果表明模型对该发动机的故障进行了准确的定位并通过发动机故障诊断规则分析了发动机故障模式，证明了模型的有效性。相比传统的气路故障诊断方法，先验故障信息的引入增强了单元体故障的识别能力，提高了诊断精度。

关键词：民航发动机故障诊断部件级建模信息融合非线性气路分析

基于金字塔分层L-K光流法的燃气火焰动态特征提取与分析

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燃烧科学与技术 2024年第4期30卷 403-410页

作者：王敬燊毕德贵王宇樊俊杰上海理工大学环境与建筑学院上海200093 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

本文研究了金字塔分层L-K光流算法在燃气火焰诊断中的应用,通过实验提取不同工况下燃气火焰图像动态特征,并验证火焰动态特征灵敏性和有效性.结果表明:在稳定工况下,速度大小的均值和方差相比于速度方向的均值和方差更能反映火焰的动态... 详细信息

本文研究了金字塔分层L-K光流算法在燃气火焰诊断中的应用,通过实验提取不同工况下燃气火焰图像动态特征,并验证火焰动态特征灵敏性和有效性.结果表明:在稳定工况下,速度大小的均值和方差相比于速度方向的均值和方差更能反映火焰的动态变化;在不稳定工况下,动态特征的速度大小、均值出现周期性变化,描述了不稳定燃烧和火焰熄灭的过程;速度大小均值和方差与工况参数之间呈现显著相关,而速度方向均值和方差相关性较弱.本研究为开发新的燃气检测技术提供参考.

关键词：稀疏光流法燃气火焰火焰动态特征特征参数