非接触式在线监测设备制造
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1.第三代半导体在线监测设备

 无论是氮化物基材料的LED还是功率电子器件,它们的性能优劣高度依对外延生长过程的品质控制。在外延膜生长过程中温度是MOCVD生长过程中极其关键的参数,直接影响化学反应的过程,不同层的膜化学反应不同,需要不同的温度点,在这个沉积过程中,外延薄膜的生长速率以及化学反应的效率都受制于温度的精确控制。

 本团队在科技部重大科技专项、国家自然基金委和四川省科技厅的资助下,开展了复杂环境下的辐射测温研究,利用光学非接触测温的方法研究了半导体材料生长在高温、复杂气氛、高速旋转的环境下的多参数的测量方法。在理论和实验研究的基础上,将此成果应用于第三代半导体外延生长设备上,研制第三代半导体材料生长的温度在线监测设备。采用该设备对在充满多种反应气体的腔体内部以1000~1800转/分钟的速度旋转的多达45片III族氮化物晶圆的温度、薄膜表面反射率、翘曲度以及薄膜生长速率等关键技术参数进行实时测量。该研究成果“高精度多参数第三代半导体外延生长在线监测关键技术”获得了2016年度四川省科技进步技术发明类一等奖。

2.航空发动机涡轮叶片温度测量仪器

  近年来,随着航空发动机向高推重比、高涵道比、高涡轮进口温度方向发展,对发动机的动力要求越来越大针对我国航空发动机发展的迫切需求以及发动机涡轮叶片温度监测仪器的国内外现状,在国家自然科学基金的支持下,本团队开展了高精度可变焦航空发动机涡轮叶片温度监测仪器的研制工作,重点解决航空发动机涡轮叶片温度在线监测中存在的发射率干扰,燃烧室复杂气体环境干扰等关键科学问题和发动机涡轮叶片形状复杂、高速旋转,难以定位,以及高温下测量等重要技术问题。为我国航空发动机涡轮叶片的研究,包括材料选择与优化、结构力学、动力学研究等提供第一手资料,进而为突破我国在高性能、 高可靠性航空发动机研制中的技术瓶颈提供重要的理论和实验数据。

 本团队与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国航发四川燃气涡轮研究院等建立了良好合作关系,针对本仪器的研制专门成立了课题小组,各单位优势互补,攻克难题。

 
能源转换材料与器件
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1.热电材料的研发

  热电材料是一种能将热能和电能相互转换的功能材料,1823年发现的塞贝克效应和1834年发现的帕尔帖效应为热电能量转换器和热电制冷的应用提供了理论依据。随着空间探索兴趣的增加、医用物理学的进展以及在地球难于日益增加的资源考察与探索活动,需要开发一类能够自身供能且无需照看的电源系统,热电发电对这些应用尤其合适。

 对于遥远的太空探测器来说,放射性同位素供热的热电发电器是唯一的供电系统。已被成功的应用于美国宇航局发射的“旅行者一号”和“伽利略火星探测器”等宇航器上。利用自然界温差和工业废热均可用于热电发电,它能利用自然界存在的非污染能源,具有良好的综合社会效益。利用帕尔帖效应制成的热电制冷机具有机械压缩制冷机难以媲美的优点:尺寸小、质量轻、无任何机械转动部分,工作无噪声,无液态或气态介质,因此不存在污染环境的问题,可实现精确控温,响应速度快,器件使用寿命长。还可为超导材料的使用提供低温环境。另外利用热电材料制备的微型元件用于制备微型电源、微区冷却、光通信激光二极管和红外线传感器的调温系统,大大拓展了热电材料的应用领域。因此,热电材料是一种有着广泛应用前景的材料,在环境污染和能源危机日益严重的今天,进行新型热电材料的研究具有很强的现实意义。


2.储能电极材料的研究

 电化学是研究两类导体形成的带电界面现象及其上所发生的变化的科学。如今已形成了合成电化学、量子电化学、半导体电化学、有机导体电化学、光谱电化学、生物电化学等多个分支。电化学在化工、冶金、机械、电子、航空、航天、轻工、仪表、医学、材料、能源、金属腐蚀与防护、环境科学等科技领域获得了广泛的应用。当前世界上十分关注的研究课题, 如能源、材料、环境保护、生命科学等等都与电化学以各种各样的方式关联在一起。

  本课题组主要研究新型储能材料,例如常见的超级电容器的电极材料的制备和高能量密度锂电正极材料的制备。对常见电极材料改性,形貌调控,容量衰减机理的探索,及其生长机理的研究。形成了一套行之有效的研究方法,同时进一步改善工艺,利于材料大规模的制备。