【摘 要】
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本文为了对Al/CuO复合含能薄膜总厚度在1μm以下时,不同的Al与CuO调制周期对半导体桥（SCB）换能元性能影响进行相应研究。采用磁控技术溅射Al/CuO复合含能薄膜与SCB换能元相集成制备得到Al/CuO换能元,溅射Al/CuO复合含能薄膜的Al与CuO调制周期分别为100nm:200nm、125nm:250nm、150nm:300nm,Al/CuO复合含能薄膜结构为Al-CuO-Al-Cu
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本文为了对Al/CuO复合含能薄膜总厚度在1μm以下时,不同的Al与CuO调制周期对半导体桥（SCB）换能元性能影响进行相应研究。采用磁控技术溅射Al/CuO复合含能薄膜与SCB换能元相集成制备得到Al/CuO换能元,溅射Al/CuO复合含能薄膜的Al与CuO调制周期分别为100nm:200nm、125nm:250nm、150nm:300nm,Al/CuO复合含能薄膜结构为Al-CuO-Al-CuO,因此对应的Al/CuO复合含能薄膜厚度分比为600nm、750nm、900nm。半导体桥区的形状都设计为蝶形桥区（双侧V字形）。对SCB换能元以及不同调制周期的Al/CuO换能元进行1A1W5min实验,并且对Al/CuO换能元在COMSOL有限元仿真软件中对其在5V电压激励下整体以及桥区表面温度分布情况进行仿真模拟分析,最后还对SCB换能元以及Al/CuO换能元在5V恒压激励下点燃5mg粉末状B/KNO3钝感药进行研究。主要结论如下:（1）在1A1w5min实验下SCB换能元不满足其安全性实验要求,桥区表面出现了裂痕并发生膨胀现象,电阻值也在实验前后发生较大变化。Al与CuO调制周期为100nm:200nm时Al/CuO复合含能薄膜厚度为600nm,对应的Al/CuO换能元在1A1w5min实验前后电阻变化不明显,但是桥区表面出现了明显的裂痕,因此该调制周期下对应的Al/CuO复合含能薄膜厚度为600nm时,无法提高SCB换能元的安全性能。Al与CuO调制周期分别为125nm:250nm、150nm:300nm,此时Al/CuO复合含能薄膜厚度分别为750nm、900nm时,对应的Al/CuO换能元在1A1w5min实验前后电阻变化不明显,且桥区形貌无明显变化,此时的Al/CuO调制周期以及对应的厚度可以提高SCB换能元的安全性能。（2）通过COMSOL对Al/CuO换能元在5V电压激励下时间从0到0.5s时整体以及桥区温度分布情况,可以得到Al/CuO换能元整体反应先从桥区开始,并且是从桥区中心区域最先开始反应,随后反应由桥区向周围扩散。在5V恒压激励下,通过改变薄膜的厚度,可以改变其反应速率,对应的在相同时刻下薄膜厚度越厚对应的温度越低。（3）对SCB换能元以及三种调制周期的Al/CuO换能元,在5V恒压激励下点燃5mg粉末状B/KNO3钝感药进行实验研究。对比反应时间以及发火持续的时间。Al/CuO复合含能薄膜可以使得其在电压作用下整个反应时间相对延长,因此镀有Al/CuO复合含能薄膜能够有效提高SCB换能元的安全性能;并且在5V恒压激励下点5mg粉末状B/KNO3燃钝感药,Al/CuO复合含能薄膜可以有效使得其发火时间持续更久,因此镀有Al/CuO复合含能薄膜能够有效提高SCB换能元的发火性能。
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