应用于气体传感器的多波导层Love波器件的温度特性研究

为获得趋于零温度系数的多波导层Love波器件结构参数,对Love波器件的温度稳定性进行了研究。首先构建了这种多波导层条件下Love波传播特性的理论模型,即根据层状结构声波传播方程和边界条件推导出Love波的色散方程,再结合色散方程和Tomar的方法,成功提取出趋于零温度系数的Love器件结构参数,并通过实验验证了理论计算结果,实验测试得到的基于ST-90°X石英且采用SU-8与SiO₂双波导层的Love波延迟线器件的频率温度系数(tcf)仅为2.16 ppm/℃。优化后的器件具有很好的实际意义。      

乐甫波结冰状态监测的响应机理分析

提出了将冰层进行多孔介质等效方法,对冰层、液体/波导层/压电基底多层乐甫(Love)波导结构建立分层介质模型,利用部分波理论和边界条件精确推导,分析不同状态下的传感响应,求解结冰过程Love波速度及声波衰减的变化,获得结冰过程中的声学传感机制。为了验证理论分析,实验制作了200 MHz的36°LiTaO₃/SiO₂波导结构的Love波器件,并构建模拟环境的试验系统对研制器件进行了实验测试。实验结果表明,利用Love波的工作频率以及插入损耗瞬变这一特征可以实现对结冰状态的准确监测。      

声表面波生物传感器质量灵敏度的理论与实验验证

针对声表面波传感器在生物检测中的性能评价与优化,提出一种快捷验证适用于生物传感器的声表面波器件质量负载灵敏度的实时检测方法.首先基于二维近似假设和周期性边界条件,建立了以石英为压电基底材料、SiO2为波导层的Love波传感器的三维有限元分析模型,从理论上验证了波导层对Love波传感器灵敏度的影响.在实验上,通过MEMS...     

ZnO纳米薄膜及其声表面波传感器的制备与特性研究

结合RF磁控溅射和水热合成法制备ZnO纳米结构薄膜,利用XRD及SEM分析ZnO薄膜的晶体结构和形貌、XPS分析薄膜的化学组分。结果表明,在适当的条件下,所制备的ZnO薄膜为具有良好c轴取向的纳米棒状结构,且ZnO纳米棒薄膜表面吸附的氧原子及晶格的氧空位缺陷增多。利用所制备ZnO纳米棒薄膜的上述特性,将其作为气体敏感材料。分别沉积于128°YX-LiNbO₃和36°YX-LiTaO₃基片,研制多层结构的声表面波(Rayleigh波和Love波)氢气传感器,并进行室温条件下氢气的实时传感检测,结果显示所研制的Love波传感器具有更高的灵敏度,性能更优化。      

金属Pt薄膜上二氧化钒的制备及其电致相变性能研究

通过引入SiO₂氧化物缓冲层, 在金属Pt电极上利用射频磁控溅射技术成功制备出高质量的VO₂薄膜. 详细研究了SiO₂厚度对VO₂薄膜的晶体结构、微观形貌和绝缘体–金属相变(MIT)性能的影响. 结果表明厚度0.2 μm以上的SiO₂缓冲层能够有效 消除VO₂薄膜与金属薄膜之间的巨大应力, 制备出具有明显相变特性的VO₂薄膜. 当缓冲层达到0.7 μm以上, 获得的薄膜具有明显的(011)晶面择优取向, 表面平整致密, 相变前后电阻率变化达到3个数量级以上. 基于该技术制备了Pt-SiO₂/VO₂-Au三明治结构, 通过在垂直膜面方向施加很小的驱动电压, 观察到明显的阶梯电流跳跃, 证实实现了电致绝缘体–金属相变过程. 该薄膜制备工艺简单, 性能稳定, 器件结构灵活可应用于集成式电控功能器件. 关键词： 二氧化钒薄膜 相变特性 电致相变 阈值电压     

Otto结构加载MIM波导的表面等离子激元传输与衰减特性

设计了加载MIM波导的Otto结构研究SPPs的传输和衰减特性,应用球面EM场的解法求解了整个介质区域的本征函数的特征值。对SiO₂厚度分别为750 nm和1 500 nm的设计结构进行了仿真,结果表明:750 nm改进结构的TM₀传播常数达到了1.541,衰减系数仅仅为2.80;随着SiO₂层介质厚度的减小,反射系数随之增大,且不同金属介电常数的谐振方向变化趋势一致;随着腔厚度的减小,在反射相位减少的同时其存储能量也随之减少。     

沟道层厚度对室温制备的In2O3薄膜晶体管器件性能的影响

在室温下采用直流磁控溅射以SiO₂/Si为衬底制备了不同沟道层厚度的底栅式In₂O₃薄膜晶体管,讨论了沟道层厚度对底栅In₂O₃薄膜晶体管的电学性能的影响。实验结果表明:器件的特性与沟道层厚度有关,最优沟道层厚度的In₂O₃薄膜晶体管为增强型,其阈值电压为2.5 V,开关电流比约为10⁶,场效应迁移率为6.2 cm²·V^-1·s^-1。     

基于金纳米棒@二氧化硅表面等离子体共振增强的有机太阳能电池

把包裹SiO₂的金纳米棒（Au NRs@SiO₂）掺杂到有机太阳能电池的活性层中,利用表面等离子体共振效应来增强活性层对光的吸收,从而提高有机太阳能电池的能量转换效率。研究了不同掺杂浓度和不同包裹厚度对电池性能的影响。结果表明,掺杂浓度为1.5%时,器件性能最佳,能量转换效率达到4.02%;SiO₂壳层厚度为3 nm时,转换效率达到4.38%,较标准电池提升了29.2%。     

基于超材料吸波体的低雷达散射截面波导缝隙阵列天线

提出利用超材料吸波体减缩波导缝隙阵列天线带内雷达散射截面的设计方法. 设计具有超薄(厚度仅为0.01λ, λ为吸波体中心频率对应波长)、无表面损耗层和高吸波率的超材料吸波体, 将其加载到波导缝隙天线E面方向辐射缝隙间的金属表面上, 并与辐射缝隙保持一定的间距. 该加载方式没有破坏天线的口径馈电振幅分布, 并利用超材料吸波体对电磁波的强吸收特性降低了天线阵的结构模式项散射. 仿真和实验结果表明, 加载超材料吸波体后天线阵的反射系数、增益、波瓣宽度保持不变, 在x极化和y极化条件下, 波导缝隙阵列天线的带内雷达散射截面减缩量均在6 dB 以上, 且在-25°-+25°范围内天线雷达散射截面均有明显的减缩, 鼻锥方向减缩超过10 dB. 该研究成果对阵列天线雷达散射截面减缩具有重要的借鉴意义和工程应用价值.     

宽温范围LD端泵Nd∶YAG激光器泵浦源光谱理论化

针对先进光刻调焦调平传感器系统的增益系数工艺相关性开展理论仿真与实验研究。建立了增益系数工艺相关性理论模型,仿真分析了调焦调平传感器增益系数与测量误差随不同光刻工艺材料膜层厚度的变化规律。在自研实验系统上对表面涂覆不同厚度SiO₂薄膜的硅片样品进行了实验验证,发现实验与理论仿真得到的增益系数与测量误差随膜层厚度的变化规律一致。仿真与实验研究结果表明,调焦调平传感器的工艺相关性测量误差在SiO₂膜层厚度为250 nm和690 nm附近时分别出现约55.9 nm和36.6 nm的误差峰值。采用表面覆盖特定膜层的硅片来标定光刻机调焦调平传感器,可以有效减小增益系数工艺相关性的影响和测量误差。本研究结果对于光刻精密对焦控制、光刻工艺优化具有重要的参考意义。     

双层声波导乐甫波传感器的质量敏感度分析

本文推导了双层声波导结构乐甫波传感器的频散方程和质量敏感度。首先,根据连续边界条件求解声波波动方程,并推导双层声波导结构下乐甫波传播的频散方程;然后根据微扰理论推导乐甫波传感器的质量敏感度。文中并最后给出基于ST-90°X石英基片的乐甫波传感器的算例分析。基片表面依次覆盖二氧化硅和金两层声波导,根据上述推导式子计算出乐甫波相速度及质量敏感度随着声波导层厚度变化的特性。结果表明:声波导层厚度增加时,乐甫波相速度减小,乐甫波模式增多,控制波导层厚度可以获得单一的乐甫波模式;选择波导层的厚度,乐甫波传感器可获得最大质量敏感度。     

Characteristic of a broadband Ti:LiNbO3 optical modulator with buried electrodes and etched grooves in the buffer layer

Traveling wave Ti:LiNbO₃ Mach-Zehnder optical modulators with buried electrodes and etched grooves in the SiO₂ buffer layer are analyzed by the finite element method. The tradeoff between the bandwidth BW and the half-wave voltage Vπ is discussed. The value of BW/Vπ is used to weight the total performance of the modulator. Taking a thick buffer layer and etching deep grooves in the buffer layer are demonstrated as two effective methods to improve the performance of the modulator. A 3-dB optical bandwidth of 18 GHz with half-wave voltage 5V at a wavelength of 1.55 pm could be obtained even though the electrode is not very thick. When the requirement of half-wave voltage is not very critical, a bandwidth of more than 100 GHz can be obtained.     

异质三周期光子晶体的光子带隙特性

利用传输矩阵法研究了由TiO₂和SiO₂两种材料构成的异质三周期一维光子晶体的传光特性,发现该结构能在波长为200~ 2 000 nm的范围内形成7处比较明显的光子带隙,并且波长越大,带隙的宽度越大。重点研究了这种结构的光子晶体的透射谱线与入射角度、介质层数及介质层厚度的关系,发现该结构形成的光子带隙的大小和位置对介质层的循环周期数不敏感,但对入射角度和介质层的厚度很敏感。     

离子辅助沉积法制备SiO2介质薄膜的应力研究

在高功率垂直腔面发射激光器制作工艺中,生长出低应力、高质量、高稳定性的SiO₂介质层非常关键。我们使用高效率LaB₆离子源辅助,在低放电电流条件下,在GaAs衬底上沉积了SiO₂,并对退火的应力影响进行了测试。在有离子辅助沉积时,对不同生长速率、不同厚度的应力影响进行了研究,对沉积过程进行了分析。结果表明:离子辅助沉积的SiO₂薄膜的应力远小于常规工艺条件下沉积的薄膜的应力,且退火后应力变化小。     

花状掺杂W-VO$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;/ZnO热致变色纳米复合薄膜研究

为解决掺杂引起的二氧化钒薄膜的红外调制幅度下降以及二氧化钒复合薄膜相变温度需要进一步降低等问题, 采用纳米结构、掺杂改性和复合结构等多种机理协同作用的方案, 利用共溅射氧化法, 先在石英玻璃上制备高(002)取向的ZnO薄膜, 再在ZnO层上室温共溅射沉积钒钨金属薄膜, 最后经热氧化处理获得双层钨掺杂W-VO₂/ZnO纳米复合薄膜. 利用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜和变温光谱分析等对薄膜的结构、组分、形貌和光学特性进行了分析. 结果显示, W-VO₂/ZnO 纳米复合薄膜呈花状结构, 取向性提高, 在保持掺杂薄膜相变温度(约39 ℃)和热滞回线宽度(约6 ℃)较低的情况下, 其相变前后的红外透过率差量增加近2倍, 热致变色性能得到协同增强. 关键词： 2')" href="#">VO₂ ZnO W掺杂 热致变色     

SiO2 passivation film effects on microwave characteristics of YBa2Cu3O7−x-based resonators

SiO₂ film coated as a passivation layer for YBa₂Cu₃O_7−x (YBCO)-based microwave devices is investigated by measuring the microwave characteristics of microstrip line resonators. The SiO₂ film is deposited with its 0.3 to 0.4 μm thickness by a sputtering method using Ar + 30%O₂ plasma. These deposition conditions do not degrade the microwave characteristics and the critical temperature (T_c). Next, the SiO₂ film coated resonators are compared with the uncoated ones for two kinds of degradation conditions: a 200°C annealing in air, and an exposure to air at 85°C and 85% RH (relative humidity). We find that the SiO₂ passivation film prevents the YBCO thin film from the surface degradation and reacting with water.     

A technique for simultaneously improving the product of cutoff frequency–breakdown voltage and thermal stability of SOI SiGe HBT

The product of the cutoff frequency and breakdown voltage( fT×BVCEO) is an important figure of merit(FOM) to characterize overall performance of heterojunction bipolar transistor(HBT). In this paper, an approach to introducing a thin N+-buried layer into N collector region in silicon-on-insulator(SOI) Si Ge HBT to simultaneously improve the FOM of fT×BVCEOand thermal stability is presented by using two-dimensional(2D) numerical simulation through SILVACO device simulator. Firstly, in order to show some disadvantages of the introduction of SOI structure, the effects of SOI insulation layer thickness(TBOX) on fT, BVCEO, and the FOM of fT×BVCEOare presented. The introduction of SOI structure remarkably reduces the electron concentration in collector region near SOI substrate insulation layer, obviously reduces fT, slightly increases BVCEOto some extent, but ultimately degrades the FOM of fT×BVCEO. Although the fT,BVCEO, and the FOM of fT×BVCEOcan be improved by increasing SOI insulator Si O_2 layer thickness TBOXin SOI structure, the device temperature and collector current are increased due to lower thermal conductivity of Si O_2 layer, as a result, the self-heating effect of the device is enhanced, and the thermal stability of the device is degraded. Secondly, in order to alleviate the foregoing problem of low electron concentration in collector region near SOI insulation layer and the thermal stability resulting from thick TBOX, a thin N+-buried layer is introduced into collector region to not only improve the FOM of fT×BVCEO, but also weaken the self-heating effect of the device, thus improving the thermal stability of the device. Furthermore, the effect of the location of the thin N+-buried layer in collector region is investigated in detail. The result show that the FOM of fT×BVCEOis improved and the device temperature decreases as the N+-buried layer shifts toward SOI substrate insulation layer. The approach to introducing a thin N+-buried layer into collector region provides an effective method to improve SOI Si Ge HBT overall performance.     

Visible photoluminescence from a-Si : H/SiO2 superlattices fabricated by UHV evaporation

Hydrogenated amorphous-Si/SiO₂ (a-Si:H/SiO₂) superlattices with different a-Si : H thickness in the range of a few nanometers have been fabricated by ultra high vacuum evaporator (UHV evaporator). The photoluminescence (PL) of our superlattices is observed in the visible spectral region and the peak energy shifts to higher energy as the a-Si : H layer thickness decreases. The temperature dependence of the PL spectra reveals four sub-bands by fitting. Bands at 2.2, 1.9, 1.65 and 1.45 eV are detected and are attributed to E′δ centers, nonbridging-oxygen–hole centers (NBOHC), Si/SiO₂ interface and a-Si : H layer, respectively. We explain the overall blueshift of the PL spectra by the modification of the contribution of these sub-bands.