中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 龙翔贵州大学 2022年硕士导师: 邵姣婧共117页

摘要 : 锂硫电池由于其高的比容量和能量密度成为二次电池中最具有潜力的下一代。然而，其放电过程较为复杂，且放电产物多硫化物易溶解于电解液中，发生穿梭效应，使得其容量快速衰减，这极大限制了其实用化进程。为了缓减多硫化物的穿梭效应，使锂硫电池的... 展开锂硫电池由于其高的比容量和能量密度成为二次电池中最具有潜力的下一代。然而，其放电过程较为复杂，且放电产物多硫化物易溶解于电解液中，发生穿梭效应，使得其容量快速衰减，这极大限制了其实用化进程。为了缓减多硫化物的穿梭效应，使锂硫电池的电化学性能得到有效改善。石墨烯是一种典型的碳纳米材料，具有优良电子迁移率（15000cm2V-1·s-1），比表面积可达2630m2g-1，厚度约为一个纳米，这使其成为构建轻质多硫化物阻挡层的重要材料。同时，粘土是自然界丰富的层状硅酸盐矿物，极性强，官能团丰富，化学/热稳定性好，吸附能力强。一些研究表明，蒙脱石和高岭石等粘土矿物是很有前途的电池隔膜阻挡层材料。结合蒙脱土的高极性和石墨烯的高导电性制备隔膜阻挡层缓减多硫化物的穿梭，提升锂硫电池的综合电化学性能，进而实现锂硫电池的实用化。因此，从限制多硫化物穿梭和加速硫到锂二硫的转化动力学等问题出发，本文分别基于材料结构设计、构建隔膜阻挡层等方面展开研究工作，显著提升了锂硫电池的电化学性能和循环寿命，为解决锂硫电池的穿梭效应提供一种解决方法。围绕锂硫电池隔膜阻挡层主要展开以下工作：（1）从高极性材料MMT对多硫的强吸附作用以及石墨烯的高电导率出发，基于MMT+RGO设计制备锂硫电池隔膜阻挡层，改善锂硫电池电化学性能。采用Li-MMT和GO通过物理混合法制备片层复合材料进而限制多硫化物的穿梭效应。富锂的MMT能通过路易斯酸碱作用吸附多硫化物、加速其转化动力学，同时，高导电的石墨烯增加电子传输速率，有效提高活性物质的利用率。实现了基于MMT+RGO-PP全电池较好的首圈的放电比容量（1438mAh g-1），同时在较小倍率（0.5C）下800次循环后，具有较小的每圈容量衰减率（0.052%）。（2）从MMT和RGO的复合结构出发，基于APTS改性MMT，制备得到MMT/RGO均相复合材料，设计制备锂硫电池隔膜阻挡层，进而改善锂硫电池电化学性能。通过静电作用单层锂-蒙脱土（MMT）和氧化石墨烯（GO）能够均相复合，制备得到一种具有快速离子/电子传递双通道的二维异质结构。Li-MMT上的低扩散势垒有助于锂离子的快速输运和路易斯酸碱作用吸附多硫化物，均相分布的RGO构建了高电子传导网络，同时改性剂中的氮成功掺杂到石墨烯中，实现了对多硫化物的高效吸附转换，有效提高活性物质的利用率、加速硫到锂二硫的转化动力学。因此，二维异质结构阻挡层有效地抑制了多硫的“梭形效应”，在0.2C时具有较高的初始比容量1317mAh g-1，在3C时具有较高的速率容量848mAh g-1。低容量衰减率在1C超过200个圈时为0.011%，在2C超过600个周期时为0.067%。（3）从“加速硫到锂二硫的转化动力学”的角度出发，基于MMT-Co3O4设计制备锂硫电池隔膜阻挡层，利用四氧化三钴对硫到锂二硫反应的加速作用，同时，结合蒙拓土和石墨烯的综合性能改善锂硫电池电化学性能。采用具有蒙脱土和氧化钴（MMT-Co3O4）复合材料和高导电性的RGO通过研磨混合法制备阻挡层。带有催化作用的MMT-Co3O4复合材料能够加速硫到锂二硫反应的催化转化，实现了基于MMT-Co3O4-RGO全电池较好的倍率性能（3C，774mAh g-1），同时在较大倍率（1C）下400次循环后，具有较小的每圈容量衰减率（0.068%）。即使当电流达到2C循环520次，仍具有较小的每圈容量衰减率（0.0597%）。收起

关键词 : 锂硫电池隔膜阻挡层石墨烯制备工艺穿梭效应

2. 基于增溶效应铜互连阻挡层平坦化的研究

[学位论文] 江自超河北工业大学 2018年硕士导师: 刘玉岭共74页

摘要 : 随着集成电路芯片特征尺寸的不断缩小，作为实现大尺寸晶圆芯片全局平坦化的唯一关键技术，化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，CMP)的作用愈发重要。通过控制阻挡层平坦化去除速率选择比，能有效的修正碟形坑、蚀坑缺陷。目前国际主... 展开随着集成电路芯片特征尺寸的不断缩小，作为实现大尺寸晶圆芯片全局平坦化的唯一关键技术，化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，CMP)的作用愈发重要。通过控制阻挡层平坦化去除速率选择比，能有效的修正碟形坑、蚀坑缺陷。目前国际主流65nm阻挡层抛光液，都是以酸性为主，通过添加BTA抑制剂来减少碟形坑、蚀坑延伸。但酸性抛光液效率低、BTA有毒性和难清洗问题愈发严重。因此，对不含BTA和不含高浓度氧化剂的碱性阻挡层抛光液的研究，有着十分重要的意义。本文首先通过阅读大量文献资料，对增溶效应机理，碱性抛光路线和阻挡层相关材料去除机理，以及抛光液中各化学成分作用机理进行研究。其次，设计大量单因素实验，分别研究抛光液中各化学成分，对阻挡层材料Cu、Ta、SiO2介质去除速率影响规律。此外，通过单因素规律实验，选取多组具有优良速率选择比的抛光液配比，进行65nm图形片碟形坑、蚀坑修正实验。结果表明，当配比为20％SiO2、1.5ml/LFA/OⅡ螯合剂、0.6ml/LⅡ型活性剂、4.5ml/LFA/O J型渗透剂、1.5ml/L助溶剂和0.5ml/L H2O2，获得最优良的材料速率选择比，以及良好的碟形坑、蚀坑修正效果。能够实现抛后，碟形坑、蚀坑深度在几个纳米级别，远低于工业生产要求20nm以内。同时与工艺生产线抛光时间相比，修正实验抛光时间75s，布线层剩余膜厚就已经达到目标值，效率提高了20％。最后，选取具有优良的速率选择比和碟形坑、蚀坑修正效果的抛光液配比，对五种不同厂家硅溶胶进行速率选择比实验。结果表明，在不含氧化剂的情况下，XL型号硅溶胶抛光液速率选择比，符合要求。在添加0.5ml/L浓度H2O2时，只有扶桑中国NK硅溶胶抛光液，速率选择比符合要求。收起

关键词 : 集成电路碱性阻挡层抛光液增溶效应

3. 两相体介质阻挡放电研究

[学位论文] 张庭华中科技大学 2007年硕士导师: 叶齐政共57页

摘要 : 介质阻挡放电(DBD)广泛用于材料表面处理，环境污染处理等领域，而关于两相体介质阻挡放电(TPM-DBD)的研究还很少报道，因此TPM-DBD研究是一个新的重要研究领域。本文主要进行了两方面的工作：一是在现有气相DBD模型的基础上，提出了更加符合DBD特征的... 展开介质阻挡放电(DBD)广泛用于材料表面处理，环境污染处理等领域，而关于两相体介质阻挡放电(TPM-DBD)的研究还很少报道，因此TPM-DBD研究是一个新的重要研究领域。本文主要进行了两方面的工作：一是在现有气相DBD模型的基础上，提出了更加符合DBD特征的电路模型。二是对TPM-DBD进行了初步实验研究。现有的电路模型仅能模拟一种放电电流，而DBD放电电流有多峰和单峰两种放电电流。鉴于这个特征，我们提出了含有电感L的电路模型。该模型能同时模拟单峰和多峰电流。随着频率的增高，电流脉冲个数减少。通过不同的电感L、电容Cmem组合，我们得到了在固定频率下放电电流从多峰电流向单峰电流转变的过渡曲线。通过分析，我们可以得出：在固定电容Cmem下，随着电感L增大，电流脉冲逐渐减少，最后变为单峰电流；频率越高，单峰电流L，Cmem的选择范围越大。结合曲线，我们分析了气隙间距和电源频率的变化给放电带来的影响，结论与已有的实验现象一致。小米－空气、沙－空气TPM-DBD不同于气相DBD的现象有：(1)气固TPM-DBD表现为颗粒表面的电晕放电。固体颗粒表面的电晕，正弦位移电流上叠加的小电流脉冲（明显不同于气相DBD放电）以及不规则的放电图像说明了此现象。(2)气固TPM-DBD中，固相物的体积分数对放电有明显的影响。当固相物体积分数较小时，放电以气中微放电为主，放电电流与气相DBD放电电流相似，但颗粒表面的电晕放电明显抑制了颗粒周围垂直电场方向的气体中的微放电；当固相物体积分数适中时，放电为气中微放电和颗粒表面的电晕放电的混合结构。当固相物体积分数达到填充床状态时，放电以固体颗粒表面电晕放电为主，放电电流脉冲幅值较小。气雾TPM-DBD区别于气相DBD之处在于：喷雾后放电出现“极性效应”，正半周的电流脉冲幅值大于负半周的电流幅值；通过对比性实验证明，气流不是产生“极性效应”的因素；气雾放电图像未呈现出规则图案。收起

关键词 : 气体放电介质阻挡电路模型极性效应

4. DBD时空演化与等效电路模型的关联性研究

[学位论文] 王加伟大连海事大学 2011年硕士导师: 张芝涛;陈季香共64页

摘要 : 大气压非平衡等离子体以其独特的优势在环境保护、物质合成、等离子体显示、材料表面处理等相关领域得到了广泛的应用,大气压介质阻挡放电(DBD)作为最具代表性的产生大气压非平衡等离子体的放电体系,不仅具有高度的复杂性,也存在着严重的空间尺度放大... 展开大气压非平衡等离子体以其独特的优势在环境保护、物质合成、等离子体显示、材料表面处理等相关领域得到了广泛的应用,大气压介质阻挡放电(DBD)作为最具代表性的产生大气压非平衡等离子体的放电体系,不仅具有高度的复杂性,也存在着严重的空间尺度放大效应,单纯地放大DBD体系难以保持放电性能的稳定和提高,甚至造成放电性能的劣化,制约着大气压非平衡等离子体的规模化应用。因此,有必要对DBD的放电过程及机理进行深入研究,以分析尺度放大效应的成因,改善DBD反应器工作性能。本文基于微流注与微辉光两种主要的DBD放电模式,通过对其形成机制与放电单元结构特征的分析,确立了DBD放电的关键结构参量,并依此建立了基于MATLAB的DBD等效电路动态仿真模型,在此基础上模拟了DBD关键结构参量对独立微放电的影响、相邻微放电之间的相互作用以及多重微放电集体作用引发的空间尺度效应,研究结果如下: 1.对于独立微放电,模拟发现放电体系等效电阻R与未被击穿电容的增大会削弱DBD微放电性能；在一定范围内提升激励电压、激励频率、电介质层等效电容、减小电极间距会提升微放电性能。 2.DBD激励电源中高压变压器的漏感与DBD等效电容存在LC谐振效应,其谐振频率f0随着DBD微放电通道的增多而减小。DBD结构尺度的增大虽然会促使微放电数目的增加,但也造成了DBD等效电容的增大,由此引起谐振频率降低,DBD难以达到最佳工作频率时的放电性能,这是DBD存在空间尺度效应的成因。 3.同步发生的相邻微放电之间没有电流的相互传递,因此在多重微流注发生的宏观体系中可以将DBD等效电路近似为独立微放电单元等效电路的并联,依此来确定DBD空间尺度效应与等效电路的关联性。从本文研究结果推断,要优化DBD放电系统性能,减小DBD空间尺度效应,就必须尽力减小激励电源高压感性原件的漏感,必须尽力减小DBD反应器的等劾电容,以此奠定大气压、大空间DBD非平衡等离子体形成的技术基础。收起

关键词 : 介质阻挡放电尺度效应等效电路等离子体

5. 介质阻挡放电和催化联合处理萘普生钠废水的研究

[学位论文] 斯汉大连海事大学 2018年硕士导师: 朱小梅共88页

摘要 : 医药废水一般有机物浓度高，盐度高，成分复杂，生物降解性差，直接排放不仅造成严重的环境污染，而且浪费宝贵的资源。为了有效地解决这个问题，必须考虑从废水中去除有机组分。萘普生钠是用于治疗疾病和减轻疼痛的一种非甾体抗炎药物，在本研究中，... 展开医药废水一般有机物浓度高，盐度高，成分复杂，生物降解性差，直接排放不仅造成严重的环境污染，而且浪费宝贵的资源。为了有效地解决这个问题，必须考虑从废水中去除有机组分。萘普生钠是用于治疗疾病和减轻疼痛的一种非甾体抗炎药物，在本研究中，我们选择萘普生钠作为模拟废水。论文采用介质阻挡放电与催化联合的方法，通过对电压、频率、进气量和萘普生钠的初始条件（如初始浓度，初始电导率，初始pH值等）等因素的改变来研究介质阻挡放电对萘普生钠降解的影响。考察了活性炭、La/Al2O3和Co/Al2O3等催化剂与介质阻挡放电联合对溶液中萘普生钠降解的影响。实验结果表明，萘普生钠废水可以通过介质阻挡放电的方法有效去除。随着电压和频率的升高，萘普生钠的降解率升高;萘普生钠的降解率也随着空气气流量的增加而不断增加，当气体流量为0.3m3/h时，降解率达到最大;溶液初始浓度越高，萘普生钠的越低;较低的pH值对萘普生钠的降解率有促进作用，而初始电导率对萘普生钠的降解率影响不大。在空气和氧气气氛下，检测了不同条件下溶液中的臭氧和过氧化氢的生成量，并与萘普生钠的降解率进行对比分析，结果表明，溶液中的臭氧和过氧化氢量与萘普生钠的降解率成正比。研究电极材料对萘普生钠降解率的影响时，铝已被证实是有效处理萘普生钠废水的最佳材料，之后依次为铜、不锈钢和铁。活性炭对萘普生钠的降解率有明显的促进作用，当加入活性炭质量为2.4g时，萘普生钠的降解率提高为14.8％，但是活性炭的促进作用以物理吸附为主。添加La/Al2O3催化剂时，催化剂和介质阻挡放电产生协同效应，萘普生钠的降解率可提高18.3％，其中协同作用占9.3％。收起

关键词 : 萘普生钠废水介质阻挡放电催化剂协同效应

6. 沿面介质阻挡放电等离子体中表面电荷的实验研究

[学位论文] 俞思琦大连理工大学 2022年硕士导师: 闫慧杰共70页

摘要 : 大气压介质阻挡放电在臭氧产生、气体净化和材料表面改性等许多领域具有广泛的应用，其中沿面介质阻挡放电（SurfaceDielectricBarrierDischarge,SDBD）能够诱导壁面射流的产生，在流动控制方面有较大的前景。相比其它的流动控制技术，SDBD等离子体激... 展开大气压介质阻挡放电在臭氧产生、气体净化和材料表面改性等许多领域具有广泛的应用，其中沿面介质阻挡放电（SurfaceDielectricBarrierDischarge,SDBD）能够诱导壁面射流的产生，在流动控制方面有较大的前景。相比其它的流动控制技术，SDBD等离子体激励器具有结构简单且易于安装、不需要改变飞行器外形、能耗低、响应速度快等优点，因此成为流动控制领域的一个研究热门。目前，已存在多种增强SDBD等离子体激励器电流体动力（Electro-hydro-dynamic,EHD）效应的方法，在一定程度上对激励器性能进行了优化，但距离实际应用仍存在较大差距。为寻找突破性方法，人们希望通过对EHD效应机理的研究为激励器的优化提供理论指导。研究发现，SDBD等离子体激励器的表面电荷积累对体积力有重大影响。因此，对放电过程中的表面电荷积累进行研究，有利于深入理解EHD效应，有可能实现对表面电荷进行调控从而提升EHD效果。本文采用交流-纳秒脉冲双高压驱动沿面介质阻挡放电等离子体激励器，基于电光晶体的普克尔斯效应，以放电过程中的表面电荷为研究重点，开展了以下工作： 1.搭建了SDBD等离子体激励器表面电荷测量系统，通过将BSO晶体嵌入介质，实现了对放电过程中表面电荷的可视化测量。将上电极与脉冲电压相连，下电极与正弦交流电压相连，正、负脉冲分别叠加至正弦电压的波谷、波峰，分别在丝状放电和类辉光放电阶段产生一次脉冲增强放电。通过拍摄表面电荷积累图像，研究了不同放电阶段的电荷分布特性。研究发现，电荷积累轨迹与放电形态有关，丝状放电阶段的正电荷积累轨迹为长而稀疏的细丝状，类辉光放电阶段的负电荷主要积累在暴露电极附近且分布较为均匀。增强的类辉光放电阶段发生“三维传播”现象，部分负电荷飞跃介质板后积累在表面。通过改变脉冲重复频率（PRF）改变脉冲增强放电的时间间隔，在低PRF下分析表面电荷衰减过程，在高PRF下分析表面电荷积累效应。研究发现，距离暴露电极越远，表面电荷的衰减速率越小。离暴露电极较近的电荷在随后的几个周期内被中和，积累在下游的表面电荷可维持数十至上百个交流周期，之后逐渐扩散。由于丝状放电长度大于类辉光放电，因此在时间平均上表现为下游的正电荷积累，且积累效应随PRF的增加而增大。 2.通过在原SDBD等离子体激励器的BSO晶体上方覆盖石英玻璃，使本表面电荷测量系统更具有普适性。通过拍摄表面电荷图像，分析了石英玻璃表面的电荷分布及演化特点。研究发现，正负电荷仍沿流光放电通道积累。正脉冲诱导击穿的丝状放电在传播至电荷积累边界时，传播方向和形态发生变化，可能与传播路径上的表面电荷密度有关。在增强的类辉光放电阶段，负电荷沿着前半周期丝状放电的轨迹积累，即表现出记忆效应。在低PRF下分析电荷衰减过程，发现介质材料特性影响电荷衰减速率，石英玻璃表面的电荷寿命较短。利用自制的电势探针对激励器的表面电势进行了定量测量，发现介质表面存在正电势并延伸至放电下游区域，脉冲高压的引入能够提升表面电势。表面电势在施加正脉冲时随PRF的减小而降低，在施加负脉冲时随PRF减小逐渐增加，正脉冲情况下的提升效果更明显。表面电势最大值的位置随PRF减小靠近暴露电极。收起

关键词 : 沿面介质阻挡放电表面电荷普克尔斯效应

7. 基坑止水帷幕对含水层渗流作用的计算方法研究

[学位论文] 武永霞上海交通大学 2016年博士导师: 沈水龙共358页

摘要 : 本研究针对基坑工程中承压含水层内悬挂式止水帷幕下基坑内降水井抽水引起的安全与环境保护中的问题，采用理论分析、数值模拟、现场实测数据验证反分析等方法深入地探讨了止水帷幕对地下水渗流场阻挡作用的发生机理。提出止水帷幕两侧水位差的计算方... 展开本研究针对基坑工程中承压含水层内悬挂式止水帷幕下基坑内降水井抽水引起的安全与环境保护中的问题，采用理论分析、数值模拟、现场实测数据验证反分析等方法深入地探讨了止水帷幕对地下水渗流场阻挡作用的发生机理。提出止水帷幕两侧水位差的计算方法，止水帷幕作用下承压含水层抽水效应的简易分析以及止水帷幕作用下水文地质参数的确定方法。建立三维流固耦合模型，深入探讨基坑开挖面上方止水帷幕局部渗漏和基坑开挖面下方止水帷幕整体均匀渗漏、局部渗漏对渗流场及地表沉降的影响。本研究的主要创新性成果如下： (1)提出了考虑承压含水层各向异性的止水帷幕两侧水位降深差的计算公式。建立了止水帷幕不同含水层插入深度时的三维有限差分模型，分析抽水稳定后承压含水层竖向不同深度水位降深的分布规律。结果表明：①止水帷幕底部上方，水位降深随深度变化较快；止水帷幕下方，水位降深随深度变化较小。②在基坑内，离含水层顶板越近，水位降深越大；在基坑外，离含水层顶板越近，水位降深越小。通过对数值模拟结果进行分析，建立了止水帷幕两侧水位降深差的计算公式。 (2)提出了止水帷幕作用下承压含水层单井抽水的简易分析模型。根据达西定律和水量守衡原理，推导出了基坑外地下水通过止水帷幕下方进入基坑时，基坑内外地下水位分布的解析解，同时引入上述(1)中的分析结果，对解析计算结果进行了修正，提出了止水帷幕作用下承压含水层单井抽水的简易分析模型。该简易模型可计算承压含水层抽水时，由抽水井到基坑外任一点剖面上任意位置处的水位。 (3)提出了止水帷幕下水文地质参数的计算方法。建立了止水帷幕不同深度下的三维有限差分模型，分析基坑内外水位降深随时间变化特征。结果表明不同止水帷幕作用下水位降深随时间的变化分可为四个时段，且不同时段持续时间与抽水井完整性、承压含水层的厚度、止水帷幕插入承压含水层的深度及抽水井过滤器长度密切相关。基于此提出了止水帷幕作用下基坑内抽水时水文地质参数(导水系数、渗透系数、储水系数)的解析算法。第三时段的观测井水位降深资料可计算出含水层的导水系数，第二时段的水位降深曲线中直线段延长线与横坐标轴的交点可计算含水层的储水系数。 (4)建立了基坑止水帷幕渗漏的三维有限元模型分析止水帷幕渗漏对环境的影响。首先，引用计算隧道渗漏的自定义渗漏单元模拟止水帷幕渗漏面积较小的点状和线状渗漏现象，采用实体单元模拟渗漏面积较大的局部渗漏和整体均匀渗漏现象。其次，建立了考虑土体非线性的流固耦合模型，分析了基坑开挖面上方及下方的局部渗漏和整体渗漏对地下水位和地表沉降的影响。分析中考虑渗漏位置渗透性、渗漏长度、渗漏面积、渗漏点纵向位置、土层特性、止水帷幕插入承压含水层深度等因素的影响，模拟结果表明：①止水帷幕的渗漏改变了地下水流渗流方向，引起坑外地下水位的下降，使地面发生附加沉降。②渗漏量、地下水位及地表沉降与止水帷幕渗漏位置渗透系数、渗漏长度、渗漏面积、土层渗透性、各向异性及变形模量有关；③同一含水层内，开挖面上方的渗漏越靠近含水层底部，渗漏引起的地表沉降量越大；开挖面下方的渗漏越靠近抽水井过水断面，渗漏引起的地表沉降量越大。 (5)止水帷幕渗漏的工程实例分析。基于杭州地铁1号线城站站基坑工程和天津综合交通枢纽基坑工程的实测资料，分析了坑内降水对渗流场和周边环境的影响，分别建立了考虑地下连续墙渗漏的三维渗流与一维土体固结模型及三维流固耦合模型。结果表明数值模拟法可通过实测资料反演求得含水土层的水文地质参数及变形参数，同时也可以反演求得地下连续墙的渗透系数。在土体参数取值合理的情况下，求得的地下连续墙渗透系数能很好的反映地下连续墙的渗漏位置、渗漏程度。收起

关键词 : 止水帷幕阻挡效应数值模拟基坑工程含水层渗流作用

8. 大气压脉冲介质阻挡放电特性及放电参数效应研究

[学位论文] 陈波山东大学 2013年博士导师: 谭震宇共146页

摘要 : 随着低温等离子体在各领域的广泛应用，在大气压下通过气体放电产生均匀低温等离子体已成为目前国际上气体放电和等离子体领域的研究热点之一。介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge)被认为是产生大气压低温等离子体的一种有效方法并受到人们的... 展开随着低温等离子体在各领域的广泛应用，在大气压下通过气体放电产生均匀低温等离子体已成为目前国际上气体放电和等离子体领域的研究热点之一。介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge)被认为是产生大气压低温等离子体的一种有效方法并受到人们的广泛关注。以往关于大气压介质阻挡放电的研究，通常采用正弦电压源激励，但随着脉冲功率技术的发展，以重频脉冲电压作为激励源的大气压脉冲介质阻挡放电显示出了其独特的优越性。虽然近些年围绕大气压脉冲介质阻挡放电已经开展了一些工作，但仍存在诸多问题，如一些放电现象还没有得到一致的、合理的解释，放电机理还不是很清楚，关于放电特性与放电条件之间关系的研究还很有限。为此，本文应用一维流体模型对大气压脉冲介质阻挡放电进行了模拟研究，论文主要包含以下方面的内容及结果: 1、对氦气大气压下脉冲介质阻挡放电电压、电流及各粒子密度等特性参量随时间的演化进行了详细的模拟计算，给出了大气压脉冲介质阻挡放电电压、电流随时间的变化关系以及放电过程中不同时刻离子密度、电子密度以及电场的空间分布，在此基础上对放电演化规律和特征进行了机理分析，得到了如下的结果:对于窄脉冲电压激励的介质阻挡放电，分别发生在外施脉冲电压上升、下降沿的两次放电的演化具有相似性;离子和电子密度的空间分布，在第一次放电过程中仅在瞬时阴极侧出现一个峰，而在第二次放电过程当中在瞬时阴极侧和瞬时阳极侧均会出现一个峰;两次放电发生时平均电子温度空间分布的峰均出现在瞬时阴极侧。 2、系统地研究了外施脉冲电压参数对大气压脉冲介质阻挡放电特性的影响。这些参数包括外施脉冲电压的幅值、上升时间、下降时间、脉冲宽度和频率。当外施脉冲电压幅值增大时，两次放电电流密度峰值增加，气隙内电子密度明显增加，阴极鞘层区减小，鞘层区平均电子温度明显增大。当外施脉冲电压上升、下降时间增加时，各放电参量的变化与脉冲电压幅值减小时的类似，同时能够观察到多脉冲放电现象，且在放电发生时中性等离子体区将逐渐减小并最终消失。此外，当外施脉冲电压宽度或频率改变时，在两次放电中，电子密度和平均电子温度在放电气隙的两侧变化比较明显，在气隙中间区域并未有太大变化。 3、系统地研究了放电结构参数对大气压脉冲介质阻挡放电特性的影响。放电结构参数主要包括:二次电子发射系数，介质板的厚度及其相对介电常数，放电气隙宽度。研究表明，提高二次电子发射系数将会增大放电电流密度幅值，并使放电可以在消耗较小能量的情况下提高时空平均电子密度，且放电发生时，阴极鞘层区减小，电子密度空间分布在瞬时阴极侧的峰值将有所增加，但是阴极鞘层区中的平均电子温度将会降低。当放电气隙宽度增加时，第一次放电电流密度峰值减小，第二次放电电流密度峰值存在最大值，且放电发生时，瞬时阴极侧电子密度空间分布的峰值和阴极鞘层区的平均电子温度将会减小。相对介电常数增加或者减小，两次放电电流密度峰值均增加，放电发生时阴极鞘层区减小，鞘层区平均电子温度增大。 4、模拟研究了大气压脉冲介质阻挡放电中多脉冲放电现象的产生及特性，并系统地分析了放电条件对多脉冲放电特性的影响。外施脉冲电压幅值一定，电压上升率的减小会导致放电电流脉冲个数的增加，且在电压上升率较小时，放电电流脉冲个数随电压上升率的变化明显;各放电电流脉冲密度幅值随电压上升率的变化规律不同;当电压上升率不是很高时，放电发生时离子密度和电子密度空间分布呈现汤生放电粒子分布的特点。电压上升率一定，随着外施脉冲电压幅值的增加，放电电流脉冲个数将会增加，但是对应的每个放电电流脉冲密度幅值变化不大。当外施脉冲电压宽度或者频率增加时，在外施脉冲电压上升沿的最后一个电流脉冲密度幅值降低或者放电电流脉冲个数减小，而在外施脉冲电压下降沿的最后一个电流脉冲密度幅值增加或放电电流脉冲个数增加。减小介质板的相对介电常数或增加它的厚度时，放电电流脉冲密度幅值均减小，放电电流脉冲个数将会增加。 5、研究了氮气掺量对氦气大气压下脉冲介质阻挡放电特性的影响，并对掺入少量氮气杂质时，氦气大气压下脉冲介质阻挡放电和正弦激励介质阻挡放电两种类型放电的特性进行了比较研究。在氦气中掺入少量氮气时，两种类型的放电中，电子产生项随时间的演化有如下异同:放电发生时电子均主要通过直接电离产生，而在放电后期及放电完成后电子则主要通过潘宁电离产生，但直接电离和潘宁电离在两种类型的放电中反应速率有很大差异。对于氦气大气压脉冲介质阻挡放电，随着氮气掺量的增加，时空平均He2+密度逐渐减小，时空平均N2+离子和N4+离子密度存在最大值，并且He2+离子、N2+离子和N4+离子将相继成为放电的主要离子;放电电流密度峰值随氮气掺量增加呈非单调的变化，且在第二次放电中的变化比在第一次放电中的更为复杂。对于不同的外施脉冲电压上升、下降时间，时空平均电子密度、时空平均耗散功率密度及两次放电电流密度峰值随氮气掺量的变化规律基本相同。当氮气掺量大于一定值时，随着氮气掺量的增大，第一次放电电流密度峰值达到最大值时所对应的氮气掺量随外施脉冲电压上升、下降时间的增大而逐渐减小。收起

关键词 : 大气压脉冲介质阻挡放电特性参数效应一维流体模型

9. 大气压氩气脉冲介质阻挡放电数值模拟边界优化及长脉宽效应研究

[学位论文] 单春虹山东大学 2017年硕士导师: 谭震宇共70页

摘要 : 低温等离子体所具有的特性已使得它有着广泛的应用前景，并在许多领域得以应用。利用气体放电在大气压下获得低温等离子体已成为活跃的研究领域。介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge，DBD）是在大气压条件下获取低温等离子体的有效方法，近年... 展开低温等离子体所具有的特性已使得它有着广泛的应用前景，并在许多领域得以应用。利用气体放电在大气压下获得低温等离子体已成为活跃的研究领域。介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge，DBD）是在大气压条件下获取低温等离子体的有效方法，近年来一直备受关注。对于大气压DBD，传统上是选用正弦电压作为激励源，由于脉冲功率技术的发展，脉冲电压源激励已得到应用并表现出了其独特的优越性。大气压脉冲DBD由重复频率高压脉冲电源驱动，它同时具备脉冲放电和DBD的优异特性，是在大气压下获得高活性、均匀低温等离子体的理想方式。此外，大气压脉冲DBD等离子体独特的性质和优点非常符合等离子体的实际需求，不仅仅使其适合于低温等离子体的工业化运用，还为气体放电和等离子体研究领域带来了新的研究课题和发展方向。近年来，针对大气压脉冲DBD已经开展了许多研究工作，但仍有很多问题有待深入研究，如大气压脉冲DBD的放电机理和特征仍然是需要进一步研究的课题。本文对大气压氩气脉冲DBD数值模拟边界优化及长脉宽效应进行了研究，包括以下主要内容和结果: 1.对描述大气压脉冲DBD的一维流体模型的边界条件作较严格的理论处理和优化。比较研究了分别采用简单边界条件与优化边界条件对计算的放电电流的影响和差异，计算结果与报道的实验比较表明了使用优化的边界条件，在不同脉宽下计算的放电电流与实验符合得更好。 2.应用建立的一维流体模型，分别对长脉宽和相应的短脉宽下的放电电流峰值、各粒子平均时空密度、电场强度的轴向分布等作了计算和比较研究，对各态氩粒子的产生反应路径及其贡献进行了分析和定量计算。结果表明:长脉宽下的计算结果与相应的短脉宽的结果呈现交换对称的特征;无论是长脉宽还是相应的短脉宽，放电模式均为典型的大气压辉光放电;长脉宽下改变脉宽对各态氩粒子反应路径的贡献影响较小。收起

关键词 : 大气压脉冲介质阻挡放电数值模拟边界优化长脉宽效应

10. GaN基蓝紫光激光器结构优化和热效应研究

[学位论文] 李倜北京大学 2006年硕士导师: 胡晓东共55页

摘要 : GaN基蓝、紫光激光器是迄今为止半导体激光器中波长最短的可见光激光器，是高密度光存储系统中最有希望的光源。它可以将现有光存储技术的存储密度提高五倍以上，并将大大提高激光印刷的速度。在国家863计划的支持下，北京大学已经实现了波长为405nm的... 展开 GaN基蓝、紫光激光器是迄今为止半导体激光器中波长最短的可见光激光器，是高密度光存储系统中最有希望的光源。它可以将现有光存储技术的存储密度提高五倍以上，并将大大提高激光印刷的速度。在国家863计划的支持下，北京大学已经实现了波长为405nm的电注入条型和脊型波导GaN基激光二极管的脉冲受激发射。虽然我们在激光器结构的优化设计、电学特性控制、掺杂技术、器件工艺等多方面都取得了新的突破，但同时也面临着很多问题，例如目前仍然是脉冲激射，占空比低，阈值电流密度高等。为了实现连续激射，并真正走向实用化，要克服的难题很多。本论文主要研究了GaN基激光器电学和热学方面的性质，目的是为外延片的生长和器件结构的优化提供技术参数和理论依据。这对于改善激光器的性能，实现连续激射是有指导意义的。本论文主要做了以下两方面的工作： 1.从物理图像出发，分析了有源区电流溢出的原因，讨论了电子溢出有源层的可能机制。为了减少电流的溢出，改善激光器的性能，从载流子输运机制的角度，通过解析的推导，对AlGaN电子阻挡层中Al组分和p型掺杂水平进行了优化。并对照数值模拟的结果，进一步分析了电子阻挡层的作用以及其Al组分对器件的影响。 2.分析了GaN激光器热效应产生的原因及主要影响因素，介绍了测量激光器结温的主要测量方法。同时采用结电压法对本课题组的LD和LED样品进行了测量，并结合相应的文献对实验结果进行了分析，对本课题组样品的热性能有了基本的认识。最后为了改善激光器的温度特性，研究了利用激光剥离和电镀技术制备带光刻图形的铜衬底上的GaN基紫光激光器的实验方法，并研究了解理后的端面和样品的电学性质。收起

关键词 : GaN AlGaN 激光器漏电流电子阻挡层热效应激光剥离