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基于界面结构调控硅粒子/聚偏氟乙烯复合材料介电性能

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复合材料学报 2020年第9期37卷 2137-2143页

作者：周文英张财华李旭张帆张祥林西安科技大学化学与化工学院西安710054 咸阳天华电子科技有限公司咸阳721000

为降低硅粒子/聚偏氟乙烯(Si/PVDF)复合材料体系的介电损耗(tanδ)及提高其击穿强度(Eb),采用高温氧化及聚苯乙烯(PS)包覆法,制备出两种分别具有SiO2单壳及SiO2@PS双壳的Si@SiO2和Si@SiO2@PS核壳结构粒子。采用FTIR、XRD和TEM分析测试... 详细信息

为降低硅粒子/聚偏氟乙烯(Si/PVDF)复合材料体系的介电损耗(tanδ)及提高其击穿强度(Eb),采用高温氧化及聚苯乙烯(PS)包覆法,制备出两种分别具有SiO2单壳及SiO2@PS双壳的Si@SiO2和Si@SiO2@PS核壳结构粒子。采用FTIR、XRD和TEM分析测试了核壳粒子的壳层结构。分析测试证明,Si粒子表面存在SiO2和PS壳层。结果表明,相比未改性Si/PVDF复合材料,SiO2外壳显著降低和抑制了Si@SiO2/PVDF复合材料的tanδ和漏导电流;PS层改进了Si/PVDF复合材料的界面相容性,促进其在基体中均匀分散。双壳结构Si@SiO2@PS/PVDF复合材料呈现出最低tanδ和最高Eb。Si@SiO2/PVDF和Si@SiO2@PS/PVDF复合材料介电性能的改善归因于Si表面SiO2及SiO2@PS绝缘界面层有效阻止了半导体Si粒子间的直接接触,极大抑制了损耗。此外,Si/PVDF复合材料相界面缺陷减少及界面相容性改善均有效降低了局部电场畸变,提高了体系的Eb。Si@SiO2@PS/PVDF复合材料在1 kHz下介电常数高达48,tanδ低至0.07,Eb约为6 kV/mm,在微电子器件及电力设备领域具有潜在的应用价值。

关键词： Si 聚偏氟乙烯界面结构核壳结构复合材料介电性能

Si原子在CeO_2(111)表面吸附与迁移的第一性原理研究

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原子能科学技术 2018年第7期52卷 1214-1221页

作者：贾慧灵任保根刘学杰贾延琨李梅吴锦绣内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

为探究Si原子在CeO_2(111)表面吸附的微观行为,采用第一性原理的方法研究了Si原子在CeO_2(111)表面的吸附作用、电子结构和迁移过程,计算了Si原子在CeO2(111)表面的吸附能,最稳定及次稳定吸附位置的电子态密度与电荷密度分布、迁移激活... 详细信息

为探究Si原子在CeO_2(111)表面吸附的微观行为,采用第一性原理的方法研究了Si原子在CeO_2(111)表面的吸附作用、电子结构和迁移过程,计算了Si原子在CeO2(111)表面的吸附能,最稳定及次稳定吸附位置的电子态密度与电荷密度分布、迁移激活能。计算结果表明:Si原子最易吸附于基底表层的O原子上,其中O桥位(Obri)吸附作用最强,O顶位(Ot)和O三度位(Oh)吸附强度次之。Si原子仅对其最邻近的表层O原子结构影响较大,这与Si原子及其最邻近的O原子间电荷密度重叠程度增强的结果一致。Si原子最易围绕着Ot位从Obri位向Oh位迁移,迁移所需激活能为0.849eV。

关键词： Si CeO2 吸附电子结构迁移

Effects of Hydrogen Treatment in Barrier on the Electroluminescence of Green InGaN/GaN Single-Quantum-Well Light-Emitting Diodes with V-Shaped Pits Grown on Si Substrates

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Chinese PhySics Letters 2018年第9期35卷 90-94页

作者：吴庆丰曹盛莫春兰张建立王小兰全知觉郑畅达吴小明潘拴王光绪丁杰徐龙权刘军林江风益 National Institute of LED on Si Substrate Nanchang University

Effect of hydrogen （142） treatment during the GaN barrier growth on the electroluminescence performance of green InGaN/GaN Single-quantum-well light-emitting diodes （LEDs） grown on Si substrates is experimentally investigated. We prepare two LED samples with different carrier gas compoSitions during the growth of GaN barrier. In the H2 free LED, the GaN barrier is grown in full nitrogen （N2） atmosphere. For the other H2 treated LED, a mixture of N2 and H2 was used as the carrier gas. It is observed that V-shaped pits decrease in Size after H2 treatment by means of the scanning electron microscope. Due to the fact that the p n junction interface would be closer to the p-GaN as a result of smaller V-shaped pits, the tunneling barrier for holes to inject into the InGaN quantum well would become thicker after tt2 treatment. Hence, the external quantum efficiency of the H2 treated LED is lower compared to the H2 free LED. However, LEDs would exhibit a better leakage behavior after H2 treatment during the GaN barrier growth because of more effective blocking of the threading dislocations as a result of the H2 etching at V-shaped pits.

关键词： GaN Si

FeMnP_(1-x)T_x(T=Si,Ga,Ge)系列化合物机械性能的第一性原理研究

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物理学报 2017年第12期66卷 216-223页

作者：马爽乌仁图雅特古斯武晓霞管鹏飞那日苏内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022 内蒙古科技大学理学院包头014010 北京计算科学研究中心北京100193

以密度泛函理论为基础,使用投影缀加波方法、VASP程序包研究了FeMnP_(1-x)T_x(T=Si,Ga,Ge)化合物的力学性质,结果表明FeMnP_(1-x)Ga_x化合物的晶格参数、弹性常数和电子结构与FeMnP_(1-x)Ge_x化合物比较接近,同时该化合物在力学上稳定,... 详细信息

以密度泛函理论为基础,使用投影缀加波方法、VASP程序包研究了FeMnP_(1-x)T_x(T=Si,Ga,Ge)化合物的力学性质,结果表明FeMnP_(1-x)Ga_x化合物的晶格参数、弹性常数和电子结构与FeMnP_(1-x)Ge_x化合物比较接近,同时该化合物在力学上稳定,是预期具有较大的磁熵变和高磁热效应的材料.依据Pugh判据,FeMnP_(0.67)T_(0.33)(T=Si,Ga,Ge)化合物具有良好的延展性,三者之中FeMnP_(0.67)Ga_(0.33)韧性最好,FeMnP_(0.67)Si_(0.33)韧性相对较差,说明Ga替代P可改善此类化合物的机械性能.最后从化合物体系电子总态密度随不同掺杂T原子的演化规律解释了自洽计算得到的弹性常数的变化规律.

关键词：第一性原理计算 FeMnP1-xTx(T = Si Ga Ge)化合物机械性能

Influence of fluoroethylene carbonate on the solid electrolyte interphase of Silicon anode for Li-ion batteries:A scanning force spectroscopy study

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Chinese PhySics B 2020年第4期29卷 58-66页

作者：郑杰允刘家亮王绥军罗飞贲留斌李泓 Beijing National Laboratory for Condensed Matter PhySics.Institute of PhySics.Chinese Academy of Sciences Beijing 100190China State Key Laboratory of Operation and Control of Renewable Energy&Storage Systems China Electric Power Research InstituteBeijing 100192China

Silicon is an important high capacity anode material for the next generation Li-ion batteries.The electrochemical performances of the Si anode are influenced strongly by the properties of the solid electrolyte interphase(SEI).It is well known that the addition of flouroethylene carbonate(FEC)in the carbonate electrolyte is helpful to improve the cyclic performance of the Si anode.The posSible origin is suggested to relate to the modification of the SEI.However,detailed information is still absent.In this work,the structural and mechanical properties of the SEI on Si thin film anode in the ethylene-carbonate-based(EC-based)and FEC-based electrolytes at different discharging and charging states have been investigated uSing a scanning atomic force microscopy force spectroscopy(AFMFS)method.Single-layered,double-layered,and multi-layered SEI structures with various Young’s moduli have been visualized three dimenSionally at nanoscale based on the hundreds of force curves in certain scanned area.The coverage of the SEI can be obtained quantitatively from the two-dimenSional(2D)project plots.The related analySis indicates that more soft SEI layers are covered on the Si anode,and this could explain the benefits of the FEC additive.

关键词： Si fluoroethylene carbonate solid electrolyte interphase atomic force microscopy force spectroscopy

Si对Al-Cu-（Mg）合金微观组织和性能的影响的研究

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Si对Al-Cu-（Mg）合金微观组织和性能的影响的研究

作者：谭鑫禹华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

2xxx系Al-Cu-Mg合金以其高强度广泛应用于航空航天领域。在电工材料领域,随着高性能金具对强度要求的提高,使6xxx系Al-Mg-Si合金中的铜含量越来越高。即便如此,6xxx系铝合金的强度还是低于2xxx铝合金。在保证合金电阻率的前提下,为了进... 详细信息

2xxx系Al-Cu-Mg合金以其高强度广泛应用于航空航天领域。在电工材料领域,随着高性能金具对强度要求的提高,使6xxx系Al-Mg-Si合金中的铜含量越来越高。即便如此,6xxx系铝合金的强度还是低于2xxx铝合金。在保证合金电阻率的前提下,为了进一步提高电工用铝合金的强度开展了 Al-Cu-Mg-Si合金研究。本文通过力学性能试验、电阻率测试、显微组织分析、析出动力学等实验方法和表征手段,研究了不同时效工艺下,Si的含量对Al-Cu合金和Al-Cu-Mg合金组织、力学性能、电阻率的影响,对合金的时效过程进行析出动力学计算,得到四种合金的激活能。对电阻率与时效温度和时效时间的关系进行预测,并验证其合理性。主要研究结论如下:1)添加0.3Si使固溶态和相同参数的时效态Al-1.5Cu合金的抗拉强度和屈服强度分别增加约10MPa,使电阻率提高约0.2μΩ·cm,其原因在于Si与空位形成团簇的固溶强化和增加电子散射,Si对第二相的析出动力学影响很小。2)经相同参数的时效后,Al-1.5Cu-0.7Mg-0.3Si的抗拉强度和屈服强度远高于Al-1.5Cu-0.7Mg合金。随时效时间延长Si引起的强度增量逐渐降低,这是因为少量Si的加入使颗粒状S"相转变为片状S相,并且促进其析出。3)研制出的高强高导Al-1.5Cu-0.7Mg-0.3Si合金,经200℃×15h时效后Rm为378 MPa,Rp0.2为320MPa,20℃下导电率为47.4%IACS。4)通过马蒂森定律和第二相弥散强化的切过机制和绕过机制,建立电阻率和屈服强度与时效析出第二相相对体积分数之间的关系。电阻率相对变化量等于析出相相对体积分数,屈服强度相对变化量的平方等于析出相相对体积分数。5)由JMA方程求出了实验合金的时效相析出激活能,分别采用电阻率参量和屈服强度参量计算 Al-1.5Cu、Al-1.5Cu-0.3Si、Al-1.5Cu-0.7Mg、Al-1.5Cu-0.7Mg-0.3Si四种合金的激活能。可见Si稍降低Al-Cu合金的激活能,其析出相还是θ’相;Al-Cu-Mg合金添加0.3Si使时效相激活能大增,表明Al-1.5Cu-0.7Mg-0.3Si以析出S相为主,而Al-1.5Cu-0.7Mg的析出相还是以亚稳态S"相为主。6)采用时效动力学相关参数预测了时效参数对电阻率的影响,预测值和实测值误差在1%以下。

关键词： Al-Cu-Mg合金 Si 显微组织电阻率力学性能时效动力学

Near-Range Large Field-of-View Three-DimenSional Photon-Counting Imaging with a Single-Pixel Si-Avalanche Photodiode

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Chinese PhySics Letters 2018年第11期35卷 38-41页

作者：申光跃郑天翔杜秉乘吕阳武愕李召辉吴光 State Key Laboratory of PreciSion Spectroscopy East China Normal University Collaborative Innovation Center of Extreme Optics Shanxi University

Large field-of-view（FoV） three-dimenSional（3 D） photon-counting imaging is demonstrated with a Single-pixel Single-photon detector based on a Geiger-mode Si-avalanche photodiode. By removing the collecting lens（CL）before the detector, the FoV is expanded to ±10°. Thanks to the high detection efficiency, the Signal-to-noise ratio of the imaging system is as high as 7.8 dB even without the CL when the average output laser pulse energy is about 0.45 pJ/pulse for imaging the targets at a distance of 5 m. A 3 D image overlaid with the reflectivity data is obtained according to the photon-counting time-of-flight measurement and the return photon intenSity.

关键词： Near-Range Large Field-of-View Three-DimenSional Photon-Counting Imaging with a Single-Pixel Si-Avalanche Photodiode Si

Al和Si对9Cr2WVTa钢力学性能及耐Pb-Bi腐蚀性能的影响

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金属学报 2016年第3期52卷 298-306页

作者：鲁艳红宋元元陈胜虎戎利建中国科学院金属研究所中国科学院核用材料和安全评价重点实验室沈阳110016

在9Cr2WVTa低活化铁素体/马氏体钢中添加合金元素Al和Si,利用SEM,TEM,EPMA和显微硬度计研究了Al和Si对9Cr2WVTa钢显微组织、力学性能、冲击性能以及耐液态Pb-Bi共晶合金(LBE)腐蚀性能的影响.结果表明,Al和Si缩小9Cr2WVTa合金的奥氏体相... 详细信息

在9Cr2WVTa低活化铁素体/马氏体钢中添加合金元素Al和Si,利用SEM,TEM,EPMA和显微硬度计研究了Al和Si对9Cr2WVTa钢显微组织、力学性能、冲击性能以及耐液态Pb-Bi共晶合金(LBE)腐蚀性能的影响.结果表明,Al和Si缩小9Cr2WVTa合金的奥氏体相区,促进d铁素体的生成,且Al元素的影响更加明显.位于马氏体与d铁素体界面的M23C6碳化物处易产生应力集中进而形成孔洞,严重降低9Cr2WVTa合金的室温冲击性能,断口呈现脆性断裂特征.通过Al和Si的复合添加,获得了具有较好力学性能和冲击性能的9Cr2WVTa合金,合金在550℃静态液态Pb-Bi共晶合金中的耐腐蚀性能明显提高,其原因在于合金内层氧化层中形成的Al和Si的氧化物,提高了内层氧化层的致密性,降低了合金元素及氧的扩散速率.

关键词： 9Cr2WVTa 冲击性能 Al Si Pb-Bi腐蚀

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基于第一性原理研究CO在CSi上的吸附

原子与分子物理学报 2024年 28-32页

作者：张玲尹成斌杨蕾雷声马贝贝赵德永王远西南林业大学机械与交通学院云南中烟工业有限责任公司技术中心

通过密度泛函理论(DFT)计算研究了单个CO分子分别在C21Si上的吸附.由于结构中含有21个C原子以及引入一个Si原子,命名为(C21Si).计算了体系中最稳定的几何结构、吸附能、吸附高度和态密度,研究了吸附的CO分子与基底之间的相互作用.研究发... 详细信息

通过密度泛函理论(DFT)计算研究了单个CO分子分别在C21Si上的吸附.由于结构中含有21个C原子以及引入一个Si原子,命名为(C21Si).计算了体系中最稳定的几何结构、吸附能、吸附高度和态密度,研究了吸附的CO分子与基底之间的相互作用.研究发现,当CO放置在C21Si上吸附时,C原子靠近吸附优于O原子靠近时的吸附,吸附能分别为-0.86 eV和-0.36 eV,当O原子靠近吸时二者之间的吸附反应较弱,为物理吸附. C原子靠近时的吸附高度小,吸附反应更强,为化学吸附.根据态密度轨道之间的杂化程度,说明二者之间存在吸附反应,相较于O原子靠近吸附,基底对C原子靠近时的吸附能力更强,敏感度更高.

关键词： C Si 第一性原理 CO 吸附