导读:本文包含了热应力特性论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:InGaAs,Si异变外延,金属有机化学气相沉积,低温成核层,V型槽图形衬底
热应力特性论文文献综述
尹海鹰[1]（2019）在《InGaAs/Si的MOCVD生长特性及硅基激光器热应力研究》一文中研究指出基于云的应用和数据中心的快速增长,对高容量和紧凑型光链路的需求显着增加。通过将光电子器件和成熟的硅基微电子器件进行集成,即光电集成,有助于解决这些需求。然而,硅基光电集成系统中可靠、低成本和高效率的硅基光源问题,尤其是1550nm通信波段的硅基光源问题还没有很理想的解决方案。尽管晶圆键合技术已被广泛研究用于Ⅲ-Ⅴ/Si集成,但是目前仍然存在产量和可扩展性问题。在Si衬底上直接外延生长Ⅲ-Ⅴ族材料被认为是实现Si基光源的最有潜力的方法之一。目前,用于实现1550 nm波长硅基光源的常用Ⅲ-Ⅴ族材料主要为InGaAsP/InP材料系。其中,InP材料与Si之间有～8%的晶格失配,因此在Si衬底上直接外延生长InP材料将会引入高密度位错。为了降低位错密度,通常需要引入缓冲层、应变超晶格等结构,最终使得通过InP材料制备的Si基激光器结构复杂,不适合于后续器件的制备和集成。基于InGaAs/Si虚拟衬底的硅基激光器制备是通过在Si衬底上外延适当组分的InGaAs材料,将InAs/(In)GaAs QD激光器波长扩展至1550 nm通信波段,从而实现长波长激光器。相比于InP与Si之间的晶格失配,该组分的InGaAs和Si之间晶格失配相对较小,可以通过简单的两步法等方法降低材料位错密度,而且量子点有源区对位错有较大的容忍度。因此,这种技术被认为是未来实现1550 nm波长硅基光源的重要方法。因而,InGaAs/Si的外延生长是实现这个方案的重要一步。在Si衬底上外延InGaAs材料面临着晶格失配、热膨胀系数差异和极性差异分别导致的穿透位错,裂纹和反向畴。其中,极性差异导致的反向畴问题可以通过使用带偏角的衬底或者V型槽图形衬底很好地解决。对于晶格失配导致的高密度位错问题,人们通过研究多种方法包括:两步法、缓冲层法和选区外延法等,在一定程度上减小了位错密度。但是,对于热膨胀系数差异导致的应力问题,目前较少研究,且主要集中于通过拉曼光谱、光致发光谱和X射线衍射仪(X-ray Diffraction,XRD)等测试手段来研究热应力。少量的理论研究工作则是通过简单的数值计算来研究两层材料结构的热应力。目前缺少对于材料器件结构热应力分布的研究,尤其是Si图形衬底结构的激光器器件,其应力分布不同于平面Si衬底结构的器件。研究其热应力分布,有助于我们更好地设计硅基激光器器件结构。本论文研究了采用两步法,通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长InGaAs/Si材料。同时我们对硅基V型槽衬底激光器阵列结构的热应力进行了仿真研究。论文的主要工作和成果如下:1、首次采用叁元半导体材料作为低温缓冲层,通过MOCVD技术完成了InGaAs/Si外延材料的生长。研究了InGaAs低温成核层的参数对晶体质量的影响。实验结果表明:在合适的低温成核层In组分和厚度下,低温成核层能够有效地释放应变,阻止穿透位错向上传播,使得外延材料的晶体质量最优。我们优化的InGaAs低温成核层厚度为20 nm。2、建立了硅基V型槽激光器阵列材料结构的热应力数理模型,并采用有限元方法计算和验证了仿真结果的正确性。验证结果表明:建立的热应力模型的仿真计算结果是正确可靠的。3、研究了硅基V型槽激光器阵列材料结构热应力的分布,并同平面硅结构的热应力进行了对比。研究结果表明:V型槽激光器阵列材料结构中InGaAs有源层顶部和InP盖层都表现为压应力而不是平面结构时的张应力。4、研究了硅基激光器阵列合并材料结构对热应力影响的机制。通过对硅基激光器阵列合并材料结构进行仿真并与未合并结构仿真结果进行比较。研究结果表明:由于未合并的激光器阵列材料的InGaAs和InP宽度远小于衬底宽度,导致InGaAs有源层和InP盖层承受压应力。5、研究了V型槽参数对硅图形衬底结构热应力影响的机制。研究了V型槽高度、SiO2掩模高度和宽度对激光器阵列结构热应力的影响。研究结果表明:V型槽高度和SiO2掩模高度对热应力有较大影响,而SiO2掩模宽度对应力影响较小。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-05-31）
吴梁玉,孙清,邵陈希,张程宾[2]（2018）在《热循环载荷下BGA封装体热应力特性》一文中研究指出构建了热循环条件下球栅阵列(ball grid array,BGA)封装体传热和应力耦合的非稳态理论模型,通过器件自身发热功率随时间变化来实现循环热载荷,研究工作过程中流场、温度场、应力场的动态变化,并采用有限元方法进行数值求解,分析了热循环载荷对器件所处物理场的影响。研究结果表明:热循环过程中,器件整体温度与方腔内自然对流强度在高温保温时间开始时刻出现峰值,在低温保温时间结束时刻出现谷值;BGA封装体最高温点均位于作为热源的芯片上,承受应力最大点位于阵列最外拐点与上下侧材料的连接部位;随着循环次数的增加,每个热循环周期中关键焊点上端点处的最大等效应力不断增加。(本文来源于《热科学与技术》期刊2018年06期）
生国锋,王东昌,杨龙[3]（2018）在《带式输送机自冷式制动盘的热应力特性研究》一文中研究指出自冷式制动盘具有肋槽结构,散热性能优良,在带式输送机中有着良好的应用效果。根据胡克定律推导出制动盘在二维条件下的稳态热力耦合表达式,并给定位移微分方程的求解方法。基于ABAQUS建立自冷盘式制动器的热力耦合有限元模型,针对制动盘的结构及载荷特点,定义3种不同方位的路径,得出不同路径下的瞬态热应力变化规律。分别在300℃、400℃和500℃的加热和水冷条件下对自冷式制动盘试样进行800次的热循环试验,通过电子探针显微镜分析金相组织。结果表明:过高的热循环温度将导致石墨化组织大量析出,诱发热裂纹。(本文来源于《机电工程技术》期刊2018年08期）
胡君逸,李跃明,李海波,程昊[4]（2018）在《考虑热应力、热变形正交各向异性板的动特性及响应规律》一文中研究指出该文开展了热环境下正交各向异性板固有特性和激励响应的研究,通过实验测试与数值计算,分析了其固有频率随温度的变化规律、模态交换或突跳现象、以及激励作用下响应受温度的影响。结果表明:温度引起的热应力与热变形会改变板的动态特性,但两者在热屈曲前后对板刚度的影响机制不同,导致固有频率随温度先降低后上升,且它们的微小变化会导致正交各向异性板的模态交换或突跳现象;激励作用下整体响应曲线随温度升高向低频漂移。(本文来源于《工程力学》期刊2018年08期）
沈飞,屈可朋,王胜强,邢晓玲,王辉[5]（2018）在《慢烤过程中热应力对HMX基含铝炸药装药响应特性的影响》一文中研究指出为获得炸药装药在慢烤过程中热应力的变化规律,设计了一套热应力测试装置,获得了奥克托今(HMX)基含铝炸药装药在密闭约束条件下热应力随温度的变化曲线;通过调整烤燃弹内惰性包覆层与装药的体积比,改变慢烤过程中装药热应力的上升速率,研究了烤燃弹临界响应温度及其叁种工况下的响应剧烈程度。结果表明,壳体的约束作用使得装药的热应力随着温度的上升而逐渐增大,根据热应力变化速率的差异,可将整个过程分为6个阶段,其影响因素依次为热膨胀、孔隙率下降、HMX晶型转变、HMX缓慢分解、部分小分子气体泄漏、HMX加速分解,当温度升至208℃时,热应力达到9.2 MPa,装药随即点火;在烤燃弹的装药表面增加热膨胀性较强的硅橡胶包覆层,则会加快装药热应力的增长速率,使得装药的临界点火温度下降,但不会改变装药响应的剧烈程度。(本文来源于《含能材料》期刊2018年10期）
杨毅[6]（2018）在《高速永磁电机热应力计算与机械特性的分析》一文中研究指出高速电机由于体积小、转速高、可与工作机或负载直接相连等优点,所以普遍应用在高速磨床、储能飞轮和高速离心压缩机等领域。由于转子由不同材料组成,其热膨胀率不同,所以当转子温度升高时,就会引发热应力。也即成为转子在计算机械强度计算时不得不考虑的问题。本课题在考虑热应力的情况下,针对表贴式和内置式高速永磁电机的转子,分别研究了电机转子机械强度和电磁性能。首先,建立表贴式高速永磁电机的有限元模型,做出基本假设和边界条件,并对转子部分进行接触定义,得到转子部分不均匀的温度分布作为热应力的温度载荷。在考虑热应力的情况下,计算转子的机械强度,并与解析解进行对比,验证有限元。对不同温度载荷下的转子机械强度进行比较分析,以及对不同永磁体结构、转轴材料的热膨胀率和过盈量对转子机械强度影响分析。其次,同样在考虑热应力的情况下,对于内置式高速电机,在考虑温度载荷引起的热应力与无热应力时转子的两种受力情况,基于有限元对内置式一型高速电机进行计算。并对一型永磁体分两段和分叁段时,进行转子的机械强度和电磁性能的研究。以及在不同隔磁桥宽度情况下,对V型内置式永磁电机的转子的机械强度进行研究。最后,针对有轴承和转子组成的转子系统,进行动力学分析,研究不同轴承刚度和转子结构对临界转速的影响,并对转轴进行疲劳寿命分析。(本文来源于《沈阳工业大学》期刊2018-06-01）
陈天奇[7]（2018）在《高功率半导体激光器阵列热应力/应变特性研究》一文中研究指出高功率半导体激光器在材料成型、航空航天、医学美容、全固态激光泵浦等领域起着无可替代的作用。目前高功率半导体激光器的发展趋势是进一步提高功率、效率及可靠性。为了提高半导体激光器阵列的光束质量及可靠性,深入理解芯片热应力和“Smile”的行为特性,了解准连续波高功率下工作的激光器在不同工作条件下的瞬态温度、应力、应变行为,对硬焊料封装传导冷却半导体激光器和微通道冷却半导体激光器的稳态及瞬态温度、热应力/应变行为特性进行研究,提出了制约半导体激光器封装应力/应变的关键因素和解决方案。本文首次提出“叁明治”封装结构,采用与芯片热膨胀系数一致的材料作为负极和次热沉,两层材料厚度相同,将芯片夹在中间。这种新结构可显着优化AuSn封装高功率半导体激光器中的热应力。论文首先介绍了热应力的产生机理,基于Suhir多层堆栈结构建立了热应力力学模型,在此基础上通过有限元仿真方法研究了不同封装材料对器件热应力/应变特性的影响。基于仿真结果提出负极和次热沉均为铜金刚石的“叁明治”封装结构,与传统硬焊料封装半导体激光器相比,可使芯片层热应力降低44%。接着通过有限元方法研究了负极结构、次热沉尺寸等封装结构对AuSn封装高功率半导体激光器热应力/应变特性的影响,揭示了“Smile”产生的根本原因不在于芯片层应力,而在于铜热沉弯曲变形。仿真结果显示芯片层应力随次热沉厚度增加而单调减小,但“Smile”值随次热沉厚度先增加后减小,转折点为铜热沉厚度的29%。对该仿真结果进行了实验验证,测量了转折点以下不同厚度次热沉器件的发光光谱和“Smile”值。实验结果显示芯片层应力随次热沉厚度增加而减小,“Smile”值随次热沉厚度增加而增加。最后通过有限元方法研究了准连续高功率下工作的微通道水冷激光器的瞬态热应力/应变行为特性。发现了准连续波工作条件下,半导体激光器的瞬态应力和“Smile”之间的“迟滞效应”。器件“Smile”的变化落后于应力叁个脉冲,单个脉冲内加载时应力升高,卸载后应力降低,随着脉冲次数增加,应力值逐渐减小最后趋于稳定;而“Smile”在叁个脉冲内增加到峰值,之后叁个脉冲内减小。“Smile”随着脉冲次数增加而增加,最后趋于稳定值。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)》期刊2018-06-01）
江城伟[8]（2018）在《低温液化气体储罐温度和热应力瞬态特性研究》一文中研究指出随着我国经济的发展,能源结构的改革以及低温技术的普及,低温液化气体,特别是液氢(LH2)等能源气体,在我国的现代化进程中开始扮演越来越重要的角色。低温液化气体储罐(简称“低温储罐”)作为低温液化气体的主要储运设备,在能源、化工、石油、医疗、航天航空等领域应用广泛。低温液化气体的充注过程作为低温储罐工业使用中的重要环节,其充注方式直接关系到充注过程的经济性以及低温储罐的安全性两方面问题。不规范的充注操作会导致低温储罐在低温液化气体的充注过程中产生过大的降温速率和过高的温度梯度,从而在储罐内产生极大的热应力,并有可能对储罐结构造成损伤或者破坏。然而目前关于立式低温储罐的充注过程研究很少,且研究的重点集中在通过理论方法或者数值模拟计算方法对储罐内温度、压力分布进行研究,而未进一步研究充注过程对储罐罐壁的温度和热应力变化规律的影响。考虑到立式低温储罐体积较大,现场实验研究存在着诸多困难,所以本文采用热固耦合数值模拟方法来研究低温液化气体的充注质量流量、储罐体积、长径比等不同参数对低温储罐温度和热应力的瞬态特性的影响,具体工作如下:(1)建立了能够模拟立式低温储罐充注过程的CFD数值模型,并通过文献中的实验数据验证CFD模型的合理性。结果表明:T3(下封头直边段附近温度监测点)、T9(筒体中心位置温度监测点)、T15(上封头处温度监测点)叁个监测点处的罐壁温度平均相对误差为8.63%,最大相对误差为14.14%,满足工程精度要求。在CFD模型的基础上,通过ANSYS建立了单向热固耦合数值模型。(2)通过CFD模型研究LH2充注过程中低温储罐的温降特性,发现50 m3低温储罐(储罐直径为3200mm,工作压力为0.7MPa,充注质量流量为8kg·s-1)内部空间平均温度会在充注开始8 s内从常温295K快速降至低温40K。通过沿储罐轴向布置的多个温度监测点,可以发现:储罐罐壁的温降速率沿轴向从下往上逐渐降低。(3)根据所建立的50m3LH2低温储罐(储罐直径为3200mm,工作压力为0.7 MPa)CFD和ANSYS数值模型,研究充注质量流量对储罐罐壁的温降特性和热应力的影响,发现充注质量流量越大,同一位置处的储罐罐壁温降速率越快,低温储罐所受的最大瞬态热应力也越大,热应力随时间的降低速率也越快。在自由约束条件下,当充注质量流量为10kg·s-1时,储罐会在充注刚开始阶段出现热应力峰值,达到243.45 MPa。(4)首次研究探讨了储罐体积、长径比对储罐温降特性和热应力分布的影响,发现虽然充注参数有所不同,但是储罐沿轴向具有相似的温降特性,并且储罐罐壁相同位置处的温降速率以及罐壁的最大瞬态热应力都与储罐体积、长径比成正比。因此对于大体积或者大长径比的低温储罐,建议降低充注质量流量。(本文来源于《浙江大学》期刊2018-05-01）
方浩[9]（2018）在《废热锅炉管板冷却室流动传热特性及热应力研究》一文中研究指出废热锅炉是气态烃非催化部分氧化工艺中的核心设备,可回收合成气高温显热,它的安全稳定运行事关全系统的安全、稳定、长周期、高效运转;废热锅炉管板冷却室入口合成气温度高达1250～1350℃,导致热应力很大,危及系统安全。本文建立了废热锅炉管板冷却室的数值模型,采用计算流体力学耦合热应力分析的手段,探究了合成气入口温度、速度、冷却水进水方式和入口温度对冷却室内流场分布和传热情况的影响,确定了适宜的冷却室结构。研究发现降低合成气入口温度,提高冷却水入口温度有利于降低冷却室合成气管壁的热应力,对保持装置安全稳定运行很有意义。根据工业装置设计冷态实验装置,采用停留时间法确定了合成气管周围和冷却水出口的流动情况,结果显示合成气管周围冷却水返混程度很小、射流流动作用强烈,冷却水出口各测量点停留时间分布相似、流场均匀且停留时间分布平缓,颗粒沉积实验显示合成气管附近的流动情况好,不存在局部死区。通过改进热量回收工艺将废锅入口温度由1250℃降低至1000℃,并做出物料、能量衡算;采用热应力分析的方法,评价了附加刚玉管和降低入口温度的影响,实际操作可以通过适当降低入口温度和附加刚玉管相结合的方法来达到稳定操作的要求。(本文来源于《华东理工大学》期刊2018-04-11）
梁振宇[10]（2018）在《反转盘腔内稳态流动换热特性及旋转盘热应力》一文中研究指出反向旋转涡轮盘腔内的流动和换热问题是包含多个复杂旋转力作用的流动和换热问题,具有重要的学术意义和应用前景。本文采用数值模拟结合实验研究的方法研究了反转盘腔内的流动、换热特性以及旋转盘热应力。论文主要内容有:设计搭建反转盘腔壁面温度无线测量实验台,并对旋转台结构强度以及温度无线采集模块进行了校核;通过实验测量了不同中心轴向进气量下的反转涡轮盘腔壁面温度,并与数值计算结果相对比,验证了计算方法的正确性;通过数值计算研究了反转盘腔系统在不同进气量、转速、出口间隙尺寸以及进气位置等参数下的稳态流动结构、旋转壁面换热特性以及旋转盘应力,得到如下结论。随着进气量的增大,高半径位逆时针涡胞强度增大且向低半径位扩张,滞止点向内移动;上、下游盘壁面换热系数增大,上、下游盘壁面温度降低,但上游盘变化量显着。旋转盘高应力区域为轴与盘的连接位置以及盘缘区域,且等效应力随半径增大先减小后增大。随转速增加,轴向中心面中心区域的逆时针涡胞加强且扩张,周向分布顺时针涡胞被压缩;滞止点向外围屏移动,而上游盘的近壁面气体径向速度增大,壁面高半径位温度下降,低半径位壁面温度升高。高转速时,壁面温度随转速增大而减小。转速改变对转盘盘缘热应力分布有较大影响。在本文讨论的范围内,出口间隙的变化对流动结构和换热特性的影响较小。进气位置决定了高半径逆时针涡胞以及与该涡胞相邻涡胞的边界,且随着进气位置变高,盘腔中心逐步形成一个涡旋,下游盘近壁面气体径向速度在射流初步形成区域最大。中分面高半径位置逆时针涡胞和轴向中间截面逆时针周向涡胞尺寸受到离心力、径向哥氏力以及进气惯性力影响,前者径向流在径向哥氏力和浮升力的作用下使气流产生角动量形成涡胞,后者则是由外围屏黏性力提供角动量以形成涡胞。旋转盘换热系数主要受到近壁面气体径向速度影响,而旋转盘壁面温度与整体壁面换热系数相关,分布情况则受进气位置影响。在中低转速情况下,气动应力与离心应力最大值比热应力最大值分别低两个数量级和一个数量级,整体应力水平由热应力主导。随进气半径位置的升高,下游盘冷却效果减弱,温度梯度在进气半径位置附近呈突然增大趋势。进气位置位于半径中间区域时,下游盘热应力分布最为均匀,而中心进气则具有最小的热载荷,低位进气具有最小热应力最大值。(本文来源于《中国民用航空飞行学院》期刊2018-04-05）
热应力特性论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
构建了热循环条件下球栅阵列(ball grid array,BGA)封装体传热和应力耦合的非稳态理论模型,通过器件自身发热功率随时间变化来实现循环热载荷,研究工作过程中流场、温度场、应力场的动态变化,并采用有限元方法进行数值求解,分析了热循环载荷对器件所处物理场的影响。研究结果表明:热循环过程中,器件整体温度与方腔内自然对流强度在高温保温时间开始时刻出现峰值,在低温保温时间结束时刻出现谷值;BGA封装体最高温点均位于作为热源的芯片上,承受应力最大点位于阵列最外拐点与上下侧材料的连接部位;随着循环次数的增加,每个热循环周期中关键焊点上端点处的最大等效应力不断增加。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
热应力特性论文参考文献
[1].尹海鹰.InGaAs/Si的MOCVD生长特性及硅基激光器热应力研究[D].北京邮电大学.2019
[2].吴梁玉,孙清,邵陈希,张程宾.热循环载荷下BGA封装体热应力特性[J].热科学与技术.2018
[3].生国锋,王东昌,杨龙.带式输送机自冷式制动盘的热应力特性研究[J].机电工程技术.2018
[4].胡君逸,李跃明,李海波,程昊.考虑热应力、热变形正交各向异性板的动特性及响应规律[J].工程力学.2018
[5].沈飞,屈可朋,王胜强,邢晓玲,王辉.慢烤过程中热应力对HMX基含铝炸药装药响应特性的影响[J].含能材料.2018
[6].杨毅.高速永磁电机热应力计算与机械特性的分析[D].沈阳工业大学.2018
[7].陈天奇.高功率半导体激光器阵列热应力/应变特性研究[D].中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所).2018
[8].江城伟.低温液化气体储罐温度和热应力瞬态特性研究[D].浙江大学.2018
[9].方浩.废热锅炉管板冷却室流动传热特性及热应力研究[D].华东理工大学.2018
[10].梁振宇.反转盘腔内稳态流动换热特性及旋转盘热应力[D].中国民用航空飞行学院.2018
标签：InGaAs; Si异变外延; 金属有机化学气相沉积; 低温成核层; V型槽图形衬底;