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SiC材料和器件特性及其辐照效应的研究

目前SiC作为一种在抗辐照领域有着巨大应用前景的极端电子学材料而倍受人们关注。为了能充分发挥SiC抗辐照的优势和潜力,本文首先对SiC区别于常规半导体的特性作了系统的研究:用单粒子Monte Carlo方法研究了6H-SiC的电子输运规律,模拟的结果体现了6H-SiC具有良好的高温和高场特性以及迁移率的各项异性,其横向迁移率和纵向迁移率相差近5倍。模拟结果和实验数据的对比说明了对6H-SiC输运特性的模拟是正确的。把Frenkel-Pool效应引入了对SiC MOS表面空间电荷区杂质不完全离化的分析,并建立起了在电场作用下SiC杂质离化的新的模型。分析的结果表明,电场的作用会使析冻效应减弱。文中还提出了一个新的SiC MOSFET反型层薄层电荷数值模型。对于SiC MOSFET,杂质不完全离化的影响主要在亚阈区。在辐照的位移效应方面:从理论上对电子辐照在4H-SiC中引入的缺陷数量和各种缺陷能级进行了计算和分析,其中只有EH6/  (本文共116页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

4H-SiC SBD与MESFET高能粒子辐照效应研究

碳化硅(SiC)由于具有禁带宽度大、临界位移能高、热导率高等优点而成为制作高温、高频、大功率和抗辐射器件极具潜力的宽带隙半导体材料。由于在航天、军事、核等强辐射领域的应用前景,SiC器件辐照效应的研究是其将来广泛应用的的基础。SiC肖特基势垒二极管(SBD)与金属半导体场效应晶体管(MESFET)是目前比较成熟,已经逐步实用的SiC功率器件。但是对其辐照效应和损伤机理的研究还存在很多问题:(1)国际上对SiC肖特基接触的辐照实验的报道,主要集中在对辐照效应的观察上,而对损伤机理的研究还缺乏相应的实验证据;(2)国际上报道SiC SBD的辐照实验,辐照时一般都是零偏置。而在实际应用中SiC肖特基接触往往工作在反偏压下(例如在MESFET中),目前还缺乏相应的实验研究;(3)欧姆接触是SiC功率器件的重要组成部分,但是其辐照效应目前还未见报道报道;(4)SiC MESFET的中子辐照效应还未见报道。本文采用我们制备的4H-SiC S...  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
山东大学

纳米羟基磷灰石/SiC晶须复合生物陶瓷材料及其加工

羟基磷灰石(Hydroxyapatite,简称HAP)因其良好的生物相容性和骨传导性而成为重要的人工骨移植材料。但合成HAP的力学性能较差,特别是其断裂韧性很低而被严格限制在非动载环境中使用。SiCw可以有效地提高HAP生物陶瓷的强度和断裂韧性,扩大其应用范围。本文对溶胶-凝胶法合成纳米羟基磷灰石进行了热力学分析,用原位复合法制备了HAP/SiCw复合微粉,用热压烧结法得到了HAP/SiCw复合生物陶瓷,对SiCw的增韧机制进行了理论研究和有限元分析,对HAP/SiCw复合生物陶瓷进行了分形分析,最后对HAP/SiCw复合生物陶瓷的超声波加工进行了研究。对溶胶凝胶法合成羟基磷灰石时水溶液中的Ca-P2O5-H2O系和Ca(OH)2-H3PO4-H2O系进行了热力学分析,得出了合成纳米HAP的合适条件:使用二甲基甲酰胺为分散剂,在145-150℃的温度下进行反应可以得到高纯度的纳米羟基磷灰石,并可以避免使用昂贵的高压釜。对纳米羟基...  (本文共116页) 本文目录 | 阅读全文>>

复旦大学
复旦大学

3C-SiC(111)和6H-SiC(0001)表面再构的原子结构和电子结构的理论研究

在本论文中,我们用第一性原理密度泛函理论研究了3C-SiC(111)表面和6H-SiC(0001)表面的(3×3)再构和(2 3~(1/2)×2 3~(1/2))R30°再构的原子结构和电子结构。针对(3×3)再构,我们提出了一个新的结构模型(fluctuant-trimer模型)。这个模型比之前的Starke模型更符合x射线衍射实验的Patterson图、光电子谱和反光电子谱实验、电子能量损失谱实验和扫描隧道显微镜(STM)实验的结果。接下来,我们分别针对最近在实验上新发现的岛状3C-SiC(111)表面和6H-SiC(0001)表面上出现的结构不同的(2 3~(1/2)×2 3~(1/2))R30°再构提出了两个si原子覆盖度不同的结构模型(double-trimer模型和single-trimer模型)。我们模拟的这两个模型的STM图像与实验中观察到的STM图像吻合得很好,而且这两个模型在能量上也比之前提出的DV模型和Tr...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

《粉末冶金工业》2017年01期
粉末冶金工业

SiC颗粒增强铝基复合材料的研究进展

复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成。Si C颗粒增强铝基复合材料具有比强度高、比刚度高、热膨胀系数好、二次加工性好等优点,因此在复合材料中是应用较多的,具有发展前景的材料之一。1 Si C增强铝基复合材料的特点与其他金属基复合材料相比,铝基复合材料具有密度小、比强度高、基体合金成分选择范围广泛、热加工性好等优点。铝基复合材料的增强体主要有纤维、晶须和颗粒几类。纤维和晶须增强金属基复合材料具有高温性能好、比强度、比模量高等优势,但是存在制备工艺复杂,生产成本高等问题。颗粒增强方法制备的材料各项同性并且具有制备工艺过程简单和生产成本低等优点[1-6],是制备铝基复合材料的常见方法。Si C具有高强度、高硬度、高模量、低膨胀系数等许多优点,是一种理想的增强物。Si C颗粒增强铝基复合材料综合了铝合金基体的比强度高、塑性加工性好,和Si C颗粒硬度高、热膨胀系数低的优点,是综合性能优良的金属基复合材料。1....  (本文共7页) 阅读全文>>

《世界有色金属》2016年19期
世界有色金属

SiC颗粒增强铝基复合材料拉伸性能的研究

颗粒增强金属基复合材料(PRMMCs)自身的特点是优良的耐磨性,比刚度、比强度高以及重量轻等,被很大一部分人看作是一种相对理想的结构材料,以至于在汽车工业、航空工业上扮演了至关重要的角色。与此同时,为了有效地借助上述这类自身有着十分突出优势的新材料,有必要进一步明确该材料的断裂机理以及室温机械性能。但我们应该清楚的认识到,现阶段有关这方面的分析与探讨还没有获得长足的成果[1]。本文深入的开展了一系列的关于Si C颗粒增强金属基复合材料的断裂机理以及室温拉伸性能的实验分析,从而在根本上找寻到引起材料断裂韧性相对较低以及制约PRMMCs室温强度的因素的原因。综上所述,通过上述这些分析深化了对PRMMCs断裂行为的认识,从而巧妙的为该材料选用提供了一些必要的理论依据[2]。1试验材料、设备和试验方法该试验所用材料的基体成分如表1所示,其是借助于PM法制备的A-l Cu-Mg基复合材料(相当于2014Al)。增强体采用Si C颗粒,名义...  (本文共2页) 阅读全文>>

《无损检测》2017年03期
无损检测

SiC颗粒增强铝基复合材料缺陷的无损检测

SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)具有比强度和比刚度高、耐高温、耐疲劳、抗磨与阻尼性能好、热膨胀系数小、导热率高等优点,不仅具有较好的综合性能,且因可采用粉末冶金工艺进行流水线形式的大规模生产,而使其同时具有成本较低的特点[1-3]。采用SiCp/Al(p指颗粒)复合材料可部分替代航空航天工业中使用的钛合金和钢等金属部件,可以减重和降低成本,具有良好的应用前景。然而,由于制造工艺不完善,常常导致SiCp/Al材料内部出现孔洞、裂纹、夹杂、SiC颗粒分布不均匀等缺陷,严重削弱了材料的力学性能,大大降低了结构的使用性能,甚至造成灾难性的后果[4-5],因此有必要对其进行严格的检测和质量控制。常用的铝基复合材料无损检测方法有液体渗透法、超声波检测法、射线检测法等[6-11],不同检测技术对于不同类型缺陷的敏感性差别很大,同时,检测效果还会受到缺陷位置、取向等因素的影响。国内外研究者在铝基复合材料无损检测与评价方面进行了大量研...  (本文共5页) 阅读全文>>