介电式Al/CuO复合薄膜换能元研究
发布时间：2021-06-21 22:47
介电式换能元是非线性电爆换能元的一种,其作为火工品的基础部件,具有更高的安全性和可靠性。Al/CuO复合薄膜反应的放热量高,能量释放速率快,具有特殊的界面结构和半导体特性。基于以上特点,本文设计制备了介电式Al/CuO复合薄膜换能元,研究了换能元的电爆换能规律,主要的内容如下:（1）采用磁控溅射工艺制备了 Al/CuO复合薄膜,借助XRD、SEM、AFM、DSC对薄膜性能进行了表征,结果表明:薄膜表面平整,层与层结构分明,粗糙度较小;薄膜的DSC曲线主要有两个放热峰和一个吸热峰,复合薄膜中A1融化的吸热峰较为明显。（2）通过连续升压法测试了 Al/CuO复合薄膜的I-V特性。实验结果表明:在8V时,复合薄膜界面处的肖特基结击穿,击穿场强为1.0×106V·cm-1。之后,复合薄膜成为高阻值的介质薄膜,连续升压到50V,薄膜间的最大漏电流为4.7μA,证明Al/CuO复合薄膜具有良好的绝缘性能。通过电容放电的方式测得Al/CuO复合薄膜的临界击穿电压为70V,临界击穿场强为7.3×106V·cm-1,主要是由于薄膜在薄弱环节发生单孔击穿,然后形成自弥散击穿。（3）采用磁控溅射和反转剥离工...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２沉积Ａ１膜前后的ＣｕＯ纳米线的ＳＥＭ图??２２
（ａ）复合膜层间结构?（ｂ）?ＣｕＯ膜柱状生长??图１．４Ａｌ／ＣｕＯ含能复合薄膜微观结构图??ＢｌｏｂａｕｍＫＪ＾重点研究了反应过程中的界面层变化以及Ａｌ／ＣｕＯ复合薄膜间的自??蔓燃烧反应，其界面层Ａｈ〇３主要是由于溉射过程中０轰击薄膜进入Ａ１层，产生的热??量使其与Ａ１发生反应，另一部分是由于薄膜中ＣｕＯ与Ａ１的接触，发生缓慢反应生成??ＡＩ２Ｏ３，同时Ｔａｙｌｅｒ和Ｍａｒｔｉｎ在Ａ１膜上蒸镀ＣｕＯ时也出现过界面层结构。Ａｌ／ＣｕＯ复合??薄膜的界面层结构如图１．５所示，其厚度达１０ｎｍ，而且复合薄膜中的界面层厚度具有不??对称性，在Ａ１膜上沉积ＣｕＯ膜时形成的界面层厚度小于ＣｕＯ膜上沉积Ａ１膜形成的厚??Ｔ?Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ??（ａ）大倍数?（ｂ）小倍数??图１．５?Ａｌ／ＣｕＯ界面层的ＨＲＴＥＭ图像??２０１３年，ＪｉｎｈｅｅｌＣｗｃｍＷ通过磁控溅射制备了?Ａｌ／ＣｕＯ复合薄膜，研究了界面层对复??合薄膜反应的影响，对Ａｌ／ＣｕＯ复合薄膜间的界面层结构进行了表征，其厚度为５ｎｍ左??右
图］．６?Ａｌ／ＣｕＯ界面层的ＨＲＴＥＭ图像??２０１０年，Ｍ．Ｐｅｔｒａｎｔｏｎｉ?［１９］对纳米尺度与微米尺度的Ａｌ／ＣｕＯ复合薄膜的反应进行了??对比，薄膜的围观结构如图１．７所示，其中仅有一个放热峰为７４０Ｋ；微米尺度的Ａｌ／ＣｕＯ??复合薄膜，有两个放热峰，一个在７９０Ｋ，另一个在１０３６和１３６５Ｋ之间。??．．??＂．．Ｘ?．?－？，＇ｄ?ｍｍｓＳ＾＾ｒ?ｒｃ＂＂??图１．７?Ａｌ／ＣｕＯ复合薄膜微观结构??Ｎａｖｉｄ?Ａｍｉｎｉ?Ｍａｎｅｓｈ［３０？３３］等分另ｌｌ于２０１０年和２０１１年发表了关于Ａｌ／ＣｕＯ纳米含能??复合薄膜自蔓燃烧反应的研宄工作。用磁控派射方法制备了?Ａｌ／ＣｕＯ亚稳态分子间复合??薄膜，调制周期为８０ｎｍ?（Ａｌ：２６ｎｍ，ＣｕＯ：５４ｎｍ），薄膜总厚度为３．２ｐｍ。研究表明复合薄??膜的自蔓燃烧速度受基片材料的影响，分别研宄了基片为玻璃或表面覆有不同厚度的光??刻胶和氧化硅的硅片时薄膜的燃烧速度的大小，实验表明基片导热率越高，薄膜燃烧速??度越小，甚至熄灭。根据实验，建立了复合薄膜的自蔓燃烧反应模型，图１．８为Ａｌ／ＣｕＯ??纳米含能复合薄膜反应过程中的能量转换示意图。??ｉｎｓｕｌａｔｋｍ??Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ????（ａ）实验条件?（ｂ）夹层理论??图１．８?Ａｌ／ＣｕＯ亚稳
【参考文献】：
期刊论文
[1]Al/CuO肖特基结换能元芯片的非线性电爆换能特性[J]. 李杰,朱朋,胡博,沈瑞琪,叶迎华,吴立志. 含能材料. 2016(03)
[2]介电式Al/CuO复合薄膜点火桥的电爆性能[J]. 朱朋,周翔,沈瑞琪,叶迎华,胡艳. 含能材料. 2011(04)
[3]半导体桥等离子体温度的实验研究[J]. 吴蓉,朱顺官,张琳,李燕,冯红艳. 兵工学报. 2011(05)
[4]铝-氧化铜复合薄膜化学反应性能[J]. 朱朋,沈瑞琪,叶迎华,胡艳,黄道伍. 含能材料. 2010(04)
[5]原子发射光谱法研究SCB放电特性[J]. 张琳,冯红艳,朱顺官,吴蓉,张文超. 光谱学与光谱分析. 2009(11)
[6]原子发射光谱双谱线法测量半导体桥（SCB）等离子体温度（英文）[J]. 冯红艳,李艳,张琳,吴蓉,王俊德,朱顺官. 含能材料. 2007(02)
硕士论文
[1]纳米核/壳结构Co3O4/A1薄膜的制备及其在半导体桥上的应用[D]. 郑国强.南京理工大学 2016
本文编号：3241571
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２沉积Ａ１膜前后的ＣｕＯ纳米线的ＳＥＭ图??２２
（ａ）复合膜层间结构?（ｂ）?ＣｕＯ膜柱状生长??图１．４Ａｌ／ＣｕＯ含能复合薄膜微观结构图??ＢｌｏｂａｕｍＫＪ＾重点研究了反应过程中的界面层变化以及Ａｌ／ＣｕＯ复合薄膜间的自??蔓燃烧反应，其界面层Ａｈ〇３主要是由于溉射过程中０轰击薄膜进入Ａ１层，产生的热??量使其与Ａ１发生反应，另一部分是由于薄膜中ＣｕＯ与Ａ１的接触，发生缓慢反应生成??ＡＩ２Ｏ３，同时Ｔａｙｌｅｒ和Ｍａｒｔｉｎ在Ａ１膜上蒸镀ＣｕＯ时也出现过界面层结构。Ａｌ／ＣｕＯ复合??薄膜的界面层结构如图１．５所示，其厚度达１０ｎｍ，而且复合薄膜中的界面层厚度具有不??对称性，在Ａ１膜上沉积ＣｕＯ膜时形成的界面层厚度小于ＣｕＯ膜上沉积Ａ１膜形成的厚??Ｔ?Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ??（ａ）大倍数?（ｂ）小倍数??图１．５?Ａｌ／ＣｕＯ界面层的ＨＲＴＥＭ图像??２０１３年，ＪｉｎｈｅｅｌＣｗｃｍＷ通过磁控溅射制备了?Ａｌ／ＣｕＯ复合薄膜，研究了界面层对复??合薄膜反应的影响，对Ａｌ／ＣｕＯ复合薄膜间的界面层结构进行了表征，其厚度为５ｎｍ左??右
图］．６?Ａｌ／ＣｕＯ界面层的ＨＲＴＥＭ图像??２０１０年，Ｍ．Ｐｅｔｒａｎｔｏｎｉ?［１９］对纳米尺度与微米尺度的Ａｌ／ＣｕＯ复合薄膜的反应进行了??对比，薄膜的围观结构如图１．７所示，其中仅有一个放热峰为７４０Ｋ；微米尺度的Ａｌ／ＣｕＯ??复合薄膜，有两个放热峰，一个在７９０Ｋ，另一个在１０３６和１３６５Ｋ之间。??．．??＂．．Ｘ?．?－？，＇ｄ?ｍｍｓＳ＾＾ｒ?ｒｃ＂＂??图１．７?Ａｌ／ＣｕＯ复合薄膜微观结构??Ｎａｖｉｄ?Ａｍｉｎｉ?Ｍａｎｅｓｈ［３０？３３］等分另ｌｌ于２０１０年和２０１１年发表了关于Ａｌ／ＣｕＯ纳米含能??复合薄膜自蔓燃烧反应的研宄工作。用磁控派射方法制备了?Ａｌ／ＣｕＯ亚稳态分子间复合??薄膜，调制周期为８０ｎｍ?（Ａｌ：２６ｎｍ，ＣｕＯ：５４ｎｍ），薄膜总厚度为３．２ｐｍ。研究表明复合薄??膜的自蔓燃烧速度受基片材料的影响，分别研宄了基片为玻璃或表面覆有不同厚度的光??刻胶和氧化硅的硅片时薄膜的燃烧速度的大小，实验表明基片导热率越高，薄膜燃烧速??度越小，甚至熄灭。根据实验，建立了复合薄膜的自蔓燃烧反应模型，图１．８为Ａｌ／ＣｕＯ??纳米含能复合薄膜反应过程中的能量转换示意图。??ｉｎｓｕｌａｔｋｍ??Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ????（ａ）实验条件?（ｂ）夹层理论??图１．８?Ａｌ／ＣｕＯ亚稳
【参考文献】：
期刊论文
[1]Al/CuO肖特基结换能元芯片的非线性电爆换能特性[J]. 李杰,朱朋,胡博,沈瑞琪,叶迎华,吴立志. 含能材料. 2016(03)
[2]介电式Al/CuO复合薄膜点火桥的电爆性能[J]. 朱朋,周翔,沈瑞琪,叶迎华,胡艳. 含能材料. 2011(04)
[3]半导体桥等离子体温度的实验研究[J]. 吴蓉,朱顺官,张琳,李燕,冯红艳. 兵工学报. 2011(05)
[4]铝-氧化铜复合薄膜化学反应性能[J]. 朱朋,沈瑞琪,叶迎华,胡艳,黄道伍. 含能材料. 2010(04)
[5]原子发射光谱法研究SCB放电特性[J]. 张琳,冯红艳,朱顺官,吴蓉,张文超. 光谱学与光谱分析. 2009(11)
[6]原子发射光谱双谱线法测量半导体桥（SCB）等离子体温度（英文）[J]. 冯红艳,李艳,张琳,吴蓉,王俊德,朱顺官. 含能材料. 2007(02)
硕士论文
[1]纳米核/壳结构Co3O4/A1薄膜的制备及其在半导体桥上的应用[D]. 郑国强.南京理工大学 2016
本文编号：3241571
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