肖特基結(jié)構(gòu)Al-CuO薄膜換能元的設(shè)計、制備與電爆性能研究.pdf

1、Al/CuO復(fù)合薄膜是一種薄膜結(jié)構(gòu)形式的鋁熱劑，在電能激發(fā)下，Al薄膜和CuO薄膜可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)釋放出反應(yīng)熱。根據(jù)固體電子學(xué)理論，Al薄膜和CuO薄膜由于功函數(shù)不同，在它們的接觸界面會形成面接觸肖特基結(jié)(Schottky junction)，從而使Al/CuO復(fù)合薄膜在電激發(fā)時存在臨界擊穿電壓。本文依托Al/CuO復(fù)合薄膜的這兩個顯著特點，研究將其作為新型的火工品換能元材料應(yīng)用于含能材料的點火與起爆，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:

2、>　　(1)使用磁控濺射和微細(xì)加工技術(shù)制備了CuO薄膜和Ni摻雜的Cu0.95Ni0.05O薄膜，并對薄膜的半導(dǎo)體特性、微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分等進行表征。根據(jù)表征結(jié)果，優(yōu)化了薄膜的制備工藝條件，同時確定CuO薄膜和Cu0.95Ni0.05O薄膜均是P型半導(dǎo)體薄膜材料，Cu0.95Ni0.05O薄膜的電導(dǎo)率高于CuO薄膜。
　　(2)設(shè)計了三種形式的肖特基結(jié)（Schottkyj unction）Al/CuO復(fù)合薄膜換能元，分別簡寫為S-

3、Al/CuO-Ⅰ、S-Al/CuO-Ⅱ和S-Al/CuO-Ⅲ。通過對換能元的肖特基結(jié)擊穿電壓、安全性、電爆等離子體溫度和電爆換能規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，三種換能元的共性在于:①換能元的擊穿電壓與肖特基結(jié)串聯(lián)個數(shù)、接觸面積無關(guān)，只與形成肖特基結(jié)的材料性質(zhì)有關(guān);②換能元的發(fā)火閾值、能量利用率、等離子體升溫時間、等離子體持續(xù)時間均與肖特基結(jié)串聯(lián)個數(shù)呈正相關(guān);③電爆換能主要包含肖特基結(jié)的電擊穿、橋區(qū)電爆形成等離子體、 Al薄膜和CuO薄膜反應(yīng)產(chǎn)物濺射三個

4、過程。
　　(3)S-Al/CuO-Ⅰ換能元具有可以多次發(fā)火的特性，即在經(jīng)過第一次電爆后，還可以進行第二次甚至更多次的電爆，該特性將可以顯著提高火工品換能元對強電磁干擾的耐受性。S-Al/CuO-Ⅲ換能元可通過1AlW5min不發(fā)火要求，安全性較好。
　　本文的研究結(jié)果表明Al/CuO復(fù)合薄膜作為一種新型的含能功能材料，在火工品換能元方面具有較好的應(yīng)用前景，后期應(yīng)進一步優(yōu)化Al/CuO復(fù)合薄膜換能元設(shè)計，重點研究Al/CuO