复合含能薄膜的研究背景目前应用最广泛的普通桥丝式火工品，当对其通电后，是按焦耳-楞次定律 的方式将电能转换为热能，使桥丝升温达到灼热状态。这种加热方式能量转换效率较低。半导体桥(SCB)火工品采用半导体膜或金属—半导体复合膜作为发火原件。当向SCB通入脉冲电流时，薄膜材料因焦耳热迅速气化，在电场作用下形成弱等离子体放电，它主要是将电能转换为半导体桥的内部能量，但是其能量转换率也同样较低。64346

含能复合薄膜是一种随着微机电系统（MEMS/NEMS）的发展而逐渐为人们所关注的材料。由于其稳定而高能的性质，它能够显著降低含能器件质量、提高集成度，使得MEMS的应用更为普遍。它是利用一种或几种具有化学反应性的物质(通常为固态)通过沉积的方式所制备的一种复合薄膜。这种薄膜一般具有导电性，主要分为合金化反应膜和化学反应膜两种类型。合金化反应膜由两种能够发生合金化反应的材料交替沉积而成，如Ti/B、Ti/A1、Ni/A1等复合膜；化学反应膜则是由燃料膜和氧化剂膜交替沉积而成，如Al/CuO、Al/NiO、和Al/Cr2O3等复合膜。当电流通过薄膜时，在电能的作用下薄膜升温，当到达一定温度，薄膜材料发生化学反应并释放大量热，这样，在相同的输入能量下，提高了点火桥的能量转换率，达到降低点火桥的发火能量并提高输出能量的目的。

2  国内外含能薄膜的研究状况

国外对反应含能薄膜的研究已开展多年，涉及实验研究、理论建模等诸多领域，论文网在许多方面，已从实验阶段迈入功能化器件的应用。国外对合金化反应含能薄膜的研究较早，这类薄膜研究较多的是Al/Ni复合膜；而对化学反应含能薄膜的研究是伴随对亚稳态分子间复合物的研究而展开的，目前的研究主要是针对Al/CuO复合膜，其广度和深度都不如合金化薄膜。

国内对于复合含能薄膜的研究比国外滞后。目前国内开展复合含能薄膜研究的单位主要有南京理工大学和中国工程物理研究院化工材料研究所。中物院的蒋小华等人于2008年制备了B/Ti含能复合薄膜[ ]，并随后将其应用于一种微机电起爆器的换能元件中[ ]，效果良好。此外，他们还在Al/Ni[ ]、Al/Ti[ ]多层膜中反应波传播速度的理论计算研究方面做了一些工作。南京理工大学沈瑞琪团队从2004起开展了对含能复合薄膜的研究，先后对Zr/CuO[ ]、Al/CuO[ ]的制备工艺及相关性能表征做了一系列研究，并侧重在Al/CuO复合膜材料热分析[ ]、Al/CuO复合薄膜电爆性能测试[ ]等方面做了大量的工作，在2011年发表的文章中对Al/CuO[ ] 、Ti/CuO[ ]等复合膜材料的制备和电爆性能做了研究，并首次提出了“介电式反应复合膜”概念[ ]。他们在2013年发表的文章中对镀上了Al/CuO纳米含能多层膜的半导体芯片的点火特性方面做了研究，指出Al/CuO纳米含能复合膜不会对半导体桥的电性能产生影响，此外，快速燃烧的Al/CuO纳米含能复合膜能够有助于SCB产生高温的等离子与产物，增强了点火的可靠性[ ]。图1.1即为SCB芯片和SCB-Al/CuO芯片的顶视光学图。