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RTM工艺用水溶性芯模材料的制备与性能

RTM工艺用水溶性芯模材料的制备与性能

作者：高芳亮国防科学技术大学

学位级别：硕士

某些具有复杂内部结构的复合材料结构件,因为脱模难的问题难以通过传统RTM工艺一次整体成型。水溶性芯模材料因为具有一定的力学性能和水溶性能使其成为解决上述问题的一种可能方法。本文以水溶性芯模材料为研究对象,以聚乙烯吡咯烷酮(P... 详细信息

某些具有复杂内部结构的复合材料结构件,因为脱模难的问题难以通过传统RTM工艺一次整体成型。水溶性芯模材料因为具有一定的力学性能和水溶性能使其成为解决上述问题的一种可能方法。本文以水溶性芯模材料为研究对象,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和商品MERKA2405作为胶粘剂,以石英砂为填料制备水溶性芯模材料。主要内容包括:(1)研究PVP溶液和MERKA2405两种胶粘剂的基本性能,包括胶粘剂的表观粘度和适用期,并通过红外光谱分析两种胶粘剂主要官能团。(2)提出水溶性芯模材料的制备方法,对制备水溶性芯模材料的工艺参数进行了分析。研究了加热温度、胶砂质量比、石英砂粒径和石英砂预处理等工艺参数对水溶性芯模材料力学性能的影响。结果表明,PVP和MERKA2405两种胶粘剂分别在130℃和140℃左右所制得的水溶性芯模材料的力学性能最好;胶砂质量比为1.6:10时的两种水溶性芯模材料弯曲强度和压缩强度最好;石英砂粒径越小,力学性能越好;经KH550预处理的石英砂所制成的芯模材料的力学性能略优于未经处理的石英砂所制成的芯模材料。(3)探讨了PVP水溶性芯模的水溶机理,提出了水溶性芯模材料水溶性能的表征方法并设计了水溶性能实验装置。研究了胶砂质量比、石英砂粒径、水的温度和水的酸碱度等工艺参数和溶解环境对水溶性芯模材料溶解性能的影响。结果表明,胶砂质量比越小、石英砂的粒径越大、水温越高水溶性芯模材料的水溶性能越好,酸性或碱性水环境对水溶性芯模材料的溶解有促进作用。(4)设计了一个具有若干特定结构特征的缩比件,采用本文筛选得到的水溶性芯模材料配方制备水溶性芯模,采用RTM工艺制备了复合材料制品,考察水溶性芯模的适用性及其对复合材料制品性能的影响。

关键词： RTM 芯模聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 石英砂力学性能水溶性能复合材料

同步辐射掠入式小角X射线散射PPSQ纳米多孔薄膜微孔形态学研究

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同步辐射掠入式小角X射线散射PPSQ纳米多孔薄膜微孔形态学研究

作者：高芳亮暨南大学

学位级别：硕士

近年来,在众多低介电材料中,硅基无机-有机杂化材料得到了半导体工业的青睐,其中倍半硅氧烷(Silsesquioxane:SSQ)是能够替代CVD二氧化硅作为绝缘层的低介电常数材料之一。为了克服SEM、TEM及AFM等传统的表征手段对孔径尤其在亚纳米范围... 详细信息

近年来,在众多低介电材料中,硅基无机-有机杂化材料得到了半导体工业的青睐,其中倍半硅氧烷(Silsesquioxane:SSQ)是能够替代CVD二氧化硅作为绝缘层的低介电常数材料之一。为了克服SEM、TEM及AFM等传统的表征手段对孔径尤其在亚纳米范围时的多孔薄膜形貌表征清晰度的不足;在传统小角X射线散射(SAXS)扫描模式的基础上,本论文利用同步辐射光源掠入式小角X射线散射(GISAXS)扫描模式,对多孔薄膜微孔形态学进行分析和研究。本文制备了两个具有纳米多孔的聚苯基硅氧烷(PPSQ, polyphenylsilsesquioxane)薄膜系列,通过AFM (Atomic Force Microscopy)、FESEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)和SEM(Scanning Electron Microscope)对多孔薄膜进行表征,发现薄膜中孔洞分布均匀,没有明显的连孔现象,表明所选致孔剂与PPSQ基材料共混性良好;并且确定孔洞为发生SAXS散射的散射主体。利用同步辐射掠入式小角X射线散射对纳米多孔薄膜进行了测试,结合同步辐射小角理论、GISAXS理论、Guinier定律、Porod定律等对薄膜的孔结构进行分析研究。对薄膜的SAXS数据进行分析,结果表明所制备的薄膜都对Porod定律呈正偏离;采用对数正态分布理论计算薄膜的孔径分布,表明薄膜中孔洞分布比较均匀,且孔径较小;并且两个系列的多孔薄膜的孔结构都具有双分形结构。经过文献检索,对PPSQ(polyphenylsilsesquioxane)基多孔薄膜采用同步辐射掠入射小角X射线散射分析,国内尚属少见。

关键词：掠入射小角X射线散射同步辐射纳米多孔薄膜聚倍半硅氧烷微孔结构

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GaAs基GaInNAs太阳电池研究进展

半导体光电 2013年第6期34卷 913-919页

作者：李景灵高芳亮李国强华南理工大学材料科学与工程学院发光材料与器件国家重点实验室广州510640

在研究新型高效GaAs基三结和四结太阳电池过程中,研究者努力寻找一种既满足能隙约为1eV,同时又与GaAs衬底晶格匹配的半导体材料。通过调节组分,GaInNAs可同时满足上述两个特性,因此GaInNAs被认为是制备新型高效多结GaAs基太阳电池的理... 详细信息

在研究新型高效GaAs基三结和四结太阳电池过程中,研究者努力寻找一种既满足能隙约为1eV,同时又与GaAs衬底晶格匹配的半导体材料。通过调节组分,GaInNAs可同时满足上述两个特性,因此GaInNAs被认为是制备新型高效多结GaAs基太阳电池的理想材料。但实际上,制备高晶体质量GaInNAs材料十分困难,造成所制备的器件性能低下,未能达到实际要求。探讨了导致GaInNAs材料生长困难的机理,并对当前GaAs基GaInNAs太阳电池材料的研究历程和技术现状进行了概述。在此基础上,展望了GaInNAs技术的未来走向。

关键词： GaAs GaInNAs 太阳电池

蓝宝石上生长高质量InN单晶薄膜的研究发展

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半导体光电 2013年第2期34卷 180-185页

作者：管云芳高芳亮李国强华南理工大学材料科学与工程学院发光材料与器件国家重点实验室广州510640

通过介绍蓝宝石衬底上生长氮化铟(InN)单晶薄膜的发展历程,阐述了生长该单晶薄膜的几种方法及生长过程中存在的一些问题和改进措施,说明了生长高质量InN单晶薄膜的有效途径,为InN的生长及应用提供了理论与技术指导。

关键词：氮化铟单晶薄膜 MOCVD RF-MBE 溅射技术 HVPE

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聚甲基硅氧烷纳米多孔薄膜的微孔结构分析

材料研究学报 2012年第1期26卷 68-72页

作者：高芳亮李生英陈宏基吴忠华李志宏暨南大学理工学院材料科学与工程系广州510632 中国科学院高能物理研究所同步辐射国家实验室北京100049

用旋涂工艺和致孔法制备了一组聚甲基硅氧烷纳米多孔薄膜,用红外吸收光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)对其进行表征,用同步辐射光源进行小角X射线散射测试,在掠入射模式(GISAXS)下进行微孔结构分析。结果表明,聚甲基硅氧烷前驱体与致孔剂具... 详细信息

用旋涂工艺和致孔法制备了一组聚甲基硅氧烷纳米多孔薄膜,用红外吸收光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)对其进行表征,用同步辐射光源进行小角X射线散射测试,在掠入射模式(GISAXS)下进行微孔结构分析。结果表明,聚甲基硅氧烷前驱体与致孔剂具有良好的相容性;薄膜的小角散射曲线均不遵守Porod定理、形成正偏离;所有纳米多孔薄膜具备孔分形特征;薄膜基体与孔结构之间存在微电子密度起伏,且薄膜孔径小于3 nm。

关键词：有机高分子材料聚甲基硅氧烷掠入射小角X射线散射纳米多孔薄膜孔结构

氮化时间对RF-MBE法生长InN薄膜晶体结构的影响

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半导体光电 2013年第1期34卷 59-61,65页

作者：高芳亮管云芳李国强华南理工大学材料科学与工程学院发光材料与器件国家重点实验室广州510640

采用射频等离子体分子束外延(RF-MBE)技术在蓝宝石(Al2O3)衬底上外延生长了InN薄膜,在生长之前对其进行不同时间的氮化处理。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对薄膜的形貌和结构进行了表征,发现氮化时间小于60min时获得的InN... 详细信息

采用射频等离子体分子束外延(RF-MBE)技术在蓝宝石(Al2O3)衬底上外延生长了InN薄膜,在生长之前对其进行不同时间的氮化处理。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对薄膜的形貌和结构进行了表征,发现氮化时间小于60min时获得的InN薄膜的晶体结构为多晶且表面粗糙,而氮化时间为60min及120min时获得的InN薄膜为单晶结构,表面粗糙度有所下降。分析表明,氮化时间对InN薄膜的晶体结构有很重要的影响。

关键词：氮化铟氮化 RF-MBE 单晶薄膜

不同氧化物衬底上高质量GaN薄膜的外延生长

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半导体技术 2013年第10期38卷 721-728页

作者：李国强管云芳高芳亮华南理工大学材料科学与工程学院发光材料与器件国家重点实验室广州510640 华南理工大学材料科学与工程学院电子材料科学与工程系广州510640

通过对比蓝宝石(Al2O3),SiC,Si,ZnO衬底与三种非常规氧化物衬底即LiGaO2,MgAl2O4和LaAlO3衬底上外延生长GaN薄膜的优缺点,指出了在这几种氧化物衬底上生长GaN薄膜所具有的独特优势;针对氧化物衬底上生长GaN薄膜的问题,提出了相应的解决... 详细信息

通过对比蓝宝石(Al2O3),SiC,Si,ZnO衬底与三种非常规氧化物衬底即LiGaO2,MgAl2O4和LaAlO3衬底上外延生长GaN薄膜的优缺点,指出了在这几种氧化物衬底上生长GaN薄膜所具有的独特优势;针对氧化物衬底上生长GaN薄膜的问题,提出了相应的解决方法,进而明确指出了研究非常规氧化物衬底的重要意义。在此基础上,详细介绍了在三种氧化物衬底上生长高质量GaN薄膜的方法及研究进展,为高晶体质量GaN薄膜的生长及Ⅲ族氮化物半导体器件的应用研究、特别是基于非常规氧化物衬底的研究起到很好的指导意义。

关键词：氧化物衬底 LiGaO2 MgAl2O4 LaAlO3 GaN薄膜

Surface Morphology of GaAs/In0.3Ga0.7As in an Elastic Field of Static Point Defects

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Chinese Physics Letters 2014年第2期31卷 92-96页

作者：吴平平高芳亮张曙光李国强 State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices South China University of Technology Guangzhou 510641

The surface morphology InGaAs layers with In composition of 0.3 on GaAs （001） substrates are simulated by the phase field method. We investigate the influence of the strain field induced by static point defects on surface morphology of the InGaAs thin film. Our simulation demonstrates that the rms roughness of the thin film surface is strongly dependent on the density and magnitude of the randomly distributed point defects. Point defects near the thin film surface can produce a relatively large change of the surface morphology. The influences of thin film thickness on the surface morphology with different defect distributions are illustrated in the simulations. Additionally, a combination of experiment and theory is used to examine the influence of the defect density and magnitude on the surface morphology and roughness.

关键词： SURFACE morphology GALLIUM arsenide INDIUM arsenide ELASTICITY SIMULATION methods & models SURFACE roughness

界面工程调控石墨烯/氮化镓紫外光电探测性能研究（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第3期 21-26页

作者：高芳亮陈坤刘青王幸福杨纪锐徐明俊贺宇浩石宇豪许腾文阳志超李述体华南师范大学半导体科学与技术学院东莞南方半导体科技有限公司

界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对，并在内建电场作用下发生分离。其中，光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移，... 详细信息

界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对，并在内建电场作用下发生分离。其中，光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移，而光生电子向GaN一侧迁移。在较高的电场驱动下，载流子将发生碰撞，造成光电流倍增，使得器件的光吸收效率与光电转化效率有明显提升。因此，器件在-2 V偏压条件和5μW/cm2紫外光照射下，展示出较高的响应度(395.2 A/W)和较大的探测率(4.425×1015Jones)值。该研究丰富了界面工程技术在Gr基紫外光电探测器的应用，为制备高性能紫外探测器提供了可能。

关键词：氮化镓二维/三维金属有机化学气相沉积紫外探测器