有机含能薄膜半导体桥的制备及性能研究

发布时间：2017-10-20 08:00

  本文关键词：有机含能薄膜半导体桥的制备及性能研究

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【摘要】：半导体桥火工品具有高安全性、高瞬发性等优点,但随着体积的缩小其点火可靠性也随之受到了影响。本文采用湿化学方法以二溴乙烷作为中间连接层,在Si(111)片表面嫁接了两种双层的硝基薄膜,成功的改善了半导体桥的发火量。论文首先利用40%的NH4F制备了氢化硅片(Si-H),随后对其氯化得到了以氯结尾的表面。傅里叶红外光谱(IR)、X-射线光电子能谱(XPS)及原子力显微镜(AFM)的测试结果显示：在了2080 cm-1处有Si-H键出现,且表面呈现出了其特有的阶梯状形貌,每层阶梯上还排列着三角形腐蚀坑,而每层阶梯的高度为单原子高度,三角形凹槽的宽度为1μm～2μm,深度为20nm～30nm；氯化后的硅片表面基本保留着Si(111)-H片的形态特征,即表面的三角形依然清晰可见。此外,Si-Cl薄膜的XPS谱图上明显增加了Cl 2s、Cl 2P元素特征峰且在102 eV处还出现了相应的Si 2P3/2元素的微小自旋轨道裂分。在Si-Cl基础上嫁接了二硝基对苯二酚后形成的薄膜记为Si-A4薄膜。XPS结果说明：Si～A4薄膜中明显出现了N元素信号峰,且由IR数据显示Si-A4薄膜垂直地生长在硅片上；在Si-A4薄膜基础上嫁接了1,2-二溴乙烷后形成的薄膜记为Si～Br薄膜,Si～Br薄膜中最重要的元素Br 3d相应的出现在了XPS谱图中,且依据硅烷化学可知该二溴乙烷杂乱无章的排列在Si-A4薄膜上。AFM显示,Si-A4和Si～Br薄膜上都保持了三角形结构,且两个薄膜的厚度分别为2.9 nm和2 nm。最后论文在Si～Br薄膜的基础上分别嫁接了苦味酸和对硝基酚化合物形成了两种含能薄膜：以苦味酸结尾的和以对硝基酚结尾的薄膜,且分别记为Si-R1和Si-B2薄膜。AFM、XPS等手段对Si-R1及Si-B2薄膜的形貌和元素组成进行了测试。AFM结果显示两种薄膜都有部分发生了聚合,但Si-B2薄膜的接枝密度和均一性明显较Si～R1的高,且Si～R1薄膜粗糙度为±4 nm,厚度分别范围也较宽为0～20 nm：Si-B2薄膜因为聚合较少所以粗糙度较Si～R1的高,但其厚度只有10 nm左右；XPS数据也说明本文已经成功的生长了两种双层含能薄膜；采用储能放电起爆器对电容放电模式下的含能半导体桥的电爆过程进行了研究,高速摄影测试结果显示：虽然R1比B2化合物的空间位阻大,但两者产生的火花高度及桥区烧蚀情况基本类似,均明显比多晶硅半导体桥的大,发火持续时间也从多晶硅半导体桥的66μs增加到约100μs。
【关键词】：半导体桥 硝基化合物 湿化学嫁接方法 发火性能
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ560.1;TB383.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 微/纳米薄膜对Si片性能改性的研究进展10-15
• 1.3 对表征Si片表面薄膜性能的方法概述15-21
• 1.4 本课题的研究内容、目的及意义21-23
• 2 硝基化合物的合成23-27
• 2.1 总制备路线的设计23-24
• 2.2 实验用仪器及化学试剂24-25
• 2.3 具体制备实验步骤25-26
• 2.3.1 化合物2,6-二硝基对苯二酚的制备25-26
• 2.3.2 化合物对硝基酚的制备26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 以2,4,6-三硝基酚结尾的含能芯片(Si～R1)的制备及表征27-49
• 3.1 总制备路线的设计27-28
• 3.2 实验用仪器及化学试剂28-29
• 3.3 氢化硅片的制备及表征29-31
• 3.3.1 氢化硅片的制备29
• 3.3.2 氢化硅片的表征29-31
• 3.4 氢化硅片基础上嫁接2,6-二硝基-1,4-二酚含能芯片的制备及表征31-37
• 3.4.1 氢化硅片基础上嫁接2,6-二硝基-1,4-二酚含能芯片的制备31
• 3.4.2 氢化硅片基础上嫁接2,6-二硝基-1,4-二酚含能芯片的表征31-37
• 3.5 2,6-二硝基-1,4-二酚基础上嫁接1,2-二溴乙烷含能芯片的制备及表征37-41
• 3.5.1 2,6-二硝基-1,4-二酚基础上嫁接1,2-二溴乙烷含能芯片的制备37
• 3.5.2 2,6-二硝基-1,4-二酚基础上嫁接1,2-二溴乙烷含能芯片的表征37-41
• 3.6 1,2-二溴乙烷基础上嫁接苦味酸含能芯片的制备及表征41-48
• 3.6.1 1,2-二溴乙烷基础上嫁接苦味酸含能芯片的制备41-42
• 3.6.2 1,2-二溴乙烷基础上嫁接苦味酸含能芯片的表征42-48
• 3.7 本章小结48-49
• 4 1,2-二溴乙烷基础上嫁接对硝基酚含能芯片的制备及表征49-57
• 4.1 总制备路线的设计49-50
• 4.2 实验用仪器及化学试剂50-51
• 4.3 1,2-二溴乙烷基础上嫁接对硝基酚含能芯片的制备及表征51-55
• 4.3.1 1,2-二溴乙烷基础上嫁接对硝基酚含能芯片的制备51
• 4.3.2 1,2-二溴乙烷基础上嫁接对硝基酚含能芯片的表征51-55
• 4.4 本章小结55-57
• 5 结论与展望57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-68
• 附录68-74
• 攻读硕士学位期间的专利申请情况74
• 攻读硕士学位期间的科学研究情况74

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