ZnO纳米线膜的可控生长及其量子限域效应研究

针对ZnO半导体低维纳电子/光电子器件中纳米线膜的可控性差及其所导致的特性不稳定问题,利用ZnO纳米籽晶层作为引导层,以实现ZnO纳米线膜的垂直取向生长和尺度分布可控制备,并研究低维量子限域效应对ZnO纳米线膜光电特性的影响机制,利用湿化学法在氧化铟锡导电玻璃上制备ZnO籽晶层,随后利用低温水热法进行ZnO纳米线膜的引导生长,样品的显微结构和物相分析表明,通过调节籽晶热处理温度和生长液浓度能够实现ZnO纳米线直径在10～100nm内可调,籽晶热处理温度对纳米线尺度分布影响尤其显著.室温光致发光(PL)谱测试及分析表明,直径小于20nm的ZnO纳米线薄膜样品的PL谱的近紫外带边发射峰相比于更大直径的纳米线样品发生了明显的蓝移,而且半高宽显著减小.利用量子限域效应理论对PL谱带边发射峰随纳米线的尺度分布发生变化的规律进行了合理分析.     

外延ZnO压电薄膜的声表面波特性分析

采用RF平面磁控溅射技术在单晶Al2O3衬底上淀积了ZnO薄膜.研究了ZnO薄膜的结构特性及电学性能,XRD结果表明:在Al2O3衬底上沉积的ZnO薄膜是高度c轴取向的.电阻率测试结果表明:在纯氧中高温退火,薄膜的电阻率提高到107Ω·cm量级.对于ZnO Al2O3结构的SAW器件,随着ZnO薄膜厚度的减小,其机电耦合系数降低,但声表面波速率增加.     

纳米线阵列光电探测器的紫外特性研究

设计组装了ZnO纳米线阵列器件并对其进行了紫外光响应研究。结果表明,365 nm光照下的明电流是暗电流的4倍,响应时间0.46 s,延迟时间仅为288 ms,拟合得出的两弛豫时间常数分别是0.05 s和0.78 s。对ZnO纳米线阵列光探测器的工作机理进行了初步探讨。     

ZnO/IDT/SiO2结构声表面波传感器仿真和分析

针对现有声表面波理论模型难以分析多层结构声表面波传感器器件的缺点,利用周期性介质的矩阵本征算子模型,成功对ZnO/IDT/SiO2多层结构中IDT电极的机械特性对装置性能的影响进行了建模。基于此模型,仿真和分析了此结构装置的波传播速度、机械耦合系数等参数与波导层厚度以及电极厚度的关系。并将仿真结果得到的装置传输频率响应与试验结果进行比较,二者基本一致。     

ZnO薄膜声表面波型SF6气体传感器的研究

提出了一种基于ZnO薄膜的声表面波型SF6气体传感器.将利用微乳液法制备的ZnO颗粒制作在声表面波器件上,形成了一种对SF6气体具有物理吸附和脱吸附作用的ZnO薄膜.应用小波函数加权的输入换能器和具有抑制体声波作用的多条耦合器到声表面波器件中,传感器的频率响应特性得到了提高.声表面波器件的双声路结构消除了因外界测量条件改变引起的测量误差,进一步提高了传感器的可靠性和准确性.实验结果表明,基于ZnO薄膜的声表面波型SF6气体传感器具有较好的重复性和较强的连续测量特性,在测量范围内对各种浓度的SF6气体具有好的响应特性,传感器在9(SF6)为0.5×10-6到20×10-6范围内的线性灵敏度大约为7.3 kHz/10-6,但对CO2、N2具有一定的交叉灵敏度.     

基于声表面波谐振器的三维纳米团簇敏感薄膜关键技术研究

设计了一种新型基于声表面波技术的气体传感器,理论分析了三维纳米线结构的比表面积大、灵敏度高等优点,采用具备高Q值和低插损的谐振型声表面波器件结构,制备了三维敏感膜结构的声表面波气体传感器.在此基础上,为提高吸附效应,对三维纳米线簇进行了修饰改进.通过将沙林气和芥子气注入放置了声表面波的气体传感器密闭腔体内,经过神经网络识别系统进行定性识别.实验结果表明,基于修饰改进后的纳米线簇敏感膜制备的声表面波气体传感器对给定毒气混合气体的整理识别率大于90%,能够满足通用的毒气定性检测要求.并且三维纳米声表面波气敏传感器的灵敏度和响应速度优于传统的传感装置,在识别系统加大样本数据量时,能够进一步提高识别精度.     

ZnO/SiO2/Si复合结构的声表面波器件特性分析

为研究ZnO/SiO2/Si复合结构声表面波器件激发瑞利波的特性,通过有限元方法对该复合结构进行三维建模仿真,得到该结构SAW器件所激励的瑞利波特性,以及其位移-频率、导纳-频率特性曲线.为验证有限元仿真结果的正确性,制备了有无反射栅结构的两组SAW器件.采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在Si衬底上制备Si...     

多量子点接触中声表面波驱动下的电子输运

本文研究了多量子点接触中声表面波驱动下的电子输运的声电电流特性.改变每个量子点接触的栅电压用以实现不同高度的静态势垒,从而调节声电电流.并用电子泵模型解释了不同势垒之间的耦合对于电流的影响,根据此模型得到的模拟结果与实验吻合.     

一种新型基于两通道声表面波器件的全光纤调制器

研究了多通道声表面波与光纤中传播的光导波相互作用,推导出其相应的耦合模方程.研制了一种两通道声表面波全光纤声光调制器并进行了实验,理论分析与实验结果相符合.     

小体积电压输出型ZnO惠斯通电桥式紫外探测单元

针对传统ZnO紫外光探测器无法直接输出电压传感信号而难以与后端信号处理芯片集成的问题,提出并实现了一种小体积电压输出型ZnO惠斯通电桥式紫外探测单元。利用大功率射频磁控溅射SiO₂钝化层时高能粒子轰击ZnO薄膜表面的方法增加了ZnO薄膜表面的氧空位缺陷浓度,使ZnO光电导器件桥臂的紫外光响应电流获得近2个数量级的显著提升;在SiO₂钝化层上通过射频磁控溅射ZnO作为紫外线遮光层可大大减少ZnO光电导器件桥臂的暗场漏电流。遮光后ZnO光电导器件桥臂的紫外光响应电流显著降低至原先的1/10;所制备的ZnO电桥式紫外探测单元可将入射的紫外光信号直接转换为电压信号输出,且可对1μW～6 mW跨3个数量级强度范围的紫外光进行响应,响应度最高达9 mV/μW,紫外光可见光对比度为143.8,且整个单元体积小于1 mm³。实验结果表明,该ZnO电桥式紫外探测单元具有高响应度、宽响应范围、高紫外光可见光抑制比、可直接输出电压传感信号、体积小等优点,可用于实现具有高集成度的ZnO紫外感算一体芯片。     

基于PSPICE的声表面波器件仿真研究

采用电路网络理论得到与SAW器件具有相同幅频特性的等效电路模型,且应用PSPICE进行仿真,仿真结果与理论分析基本一致,验证了SAW器件等效电路模型的正确性.     

声表面波谐振型气体传感器的研究

分析和设计了声表面波谐振型气体传感器的叉指换能器和反射栅的最佳结构,研制了ST切石英基底的双端对声表面波谐振型气体传感器,研制了一种高稳定性的振荡器电路。用所研制的ST切石英基底,谐振频率148.5 MHz,敏感薄膜为酞菁铜的双端对声表面波谐振型气体传感器进行了NO_2气体传感检测实验,检测了传感器声表面波振幅的变化,其优点是传感器的声表面波振幅的温度波动远小于通常传感器所检测的声速,提高检测温度稳定性。实验结果证明了所研制的器件具有很好的实用性。     

自持金刚石厚膜上沉积N掺杂ZnO薄膜的生长及电学特性

采用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)两步生长法在自持化学气相沉积(CVD)金刚石厚膜的成核面上制备ZnO薄膜, 并研究了薄膜的生长特性和电学特性. 结果表明, 在基片温度为600 ℃时沉积得到的ZnO薄膜表面均匀, 取向较一致, 为c轴取向生长. 其载流子迁移率为3.79 cm²/(V·s).      

基于石墨烯敏感层的高灵敏度声表面波氢气传感器性能优化

氢气作为一种新时代的清洁能源近些年来备受瞩目,然而氢气无色无味同时易燃易爆,因此需要开发高灵敏度的氢气传感器对痕量的氢气进行检测.结合石墨烯的优异性质和声表面波传感器的优良特点,研制了一种基于石墨烯敏感层的高灵敏度声表面波传感器,通过添加铂对石墨烯敏感层进行修饰并优化了成膜方式,使传感器在极低的氢浓度下取得了出色的传感...     

基于TLS-ESPRIT算法的声表面波标签辨识

为降低收发机成本,在声表面波射频识别系统中采用频域取样,并利用频率步进连续波作为发射信号.为了进一步提高识别距离及系统的抗干扰能力,增强标签在小信噪比下的识别能力,在信号处理部分使用总体最小二乘-旋转不变技术估计信号参数(TLS-ESPRIT)算法来提取标签的时延信息并解码.试验结果表明,相对于其他算法,TLS-ESPRIT算法能够在小信噪比条件下以较窄的工作带宽有效地识别标签.     

基于多条耦合器声表面波式小波重构器件的延时补偿方案

针对基于多条耦合器声表面波式小波重构器件中各个尺度器件之间时间不同步的问题，提出了补偿多条耦合器和输出叉指换能器之间距离来实现时间同步的延时补偿方案．该方案利用声表面波在晶体基片表面的延时特性，通过在声表面波器件内部进行延时补偿，确保了各个尺度重构器件在同一触发信号作用下具有相同的响应时间，解决了由于时间不同步造成的重构误差问题，避免了由于利用外部延时电路而增加器件的体积和功耗．对一个具有三尺度、基于多条耦合器声表面波式小波重构器件的延时补偿实验结果表明，该方案能够有效地解决不同尺度小波重构器件之间的时间不同步问题．     

一种基于声表面波滤波器的868MHz频率调制电路设计

分析了现有各种UHF频段频率调制电路的特点,设计了一种基于声表面波滤波器的868MHz频率调制电路,给出了完整电路原理图,结合EWB仿真较为详细地阐述了设计思路。该频率调制电路由主振和频率选择反馈两部分组成,主振部分采用共基极的电容三端式振荡器,避免了集电结电容的密勒效应,频率选择反馈部分串有由声面波滤波器构成的高Q值窄带滤波器,该滤波器兼有稳定中心频率的作用。这种电路具有结构简单、低本低廉、中心频率稳定、带外残留少、调试方便等特点,已成功应用于自行开发的无线话筒中。该电路既可用于FM也可用于FSK,特别适合于无线话筒、无线对讲、无线耳机、无线遥控、无线数据采集等各种中、低档无线通信设备。     

一种基于声表面波滤波器的868MHz频率调制电路设计

分析了现有各种UHF频段频率调制电路的特点,设计了一种基于声表面波滤波器的868MHz频率调制电路,给出了完整电路原理图,结合EWB仿真较为详细地阐述了设计思路.该频率调制电路由主振和频率选择反馈两部分组成,主振部分采用共基极的电容三端式振荡器,避免了集电结电容的密勒效应,频率选择反馈部分串有由声面波滤波器构成的高Q值窄带滤波器,该滤波器兼有稳定中心频率的作用.这种电路具有结构简单、低本低廉、中心频率稳定、带外残留少、调试方便等特点,已成功应用于自行开发的无线话筒中.该电路既可用于FM也可用于FSK,特别适合于无线话筒、无线对讲、无线耳机、无线遥控、无线数据采集等各种中、低档无线通信设备.     

基于分数阶傅里叶变换的声表面波涂层厚度检测

为了实现对激光激发声表面波时域信号进行频散分析转变为声表面波频散曲线进而对基体-涂层材料涂层厚度的无损检测这一过程,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的激光激发声表面波频散曲线获取方法.对时域信号进行分数阶傅里叶变换可以在一定的变换阶次p形成脉冲峰,利用脉冲点的坐标值可以直接获取信号的调频率与中心频率,进而可以计算得到原信...     

基于COM模型的声表面波滤波器仿真和设计

介绍了基于耦合模(COM)模型的声表面波(SAW)器件的仿真方法,并将这种仿真方法分别运用于模拟简单和复杂SAW器件.在此基础上,进行了SAW滤波器的设计研究:首先设计了一个中心频率与梯形滤波器相同或相近的纵向耦合双模谐振器型滤波器(DMS),然后将梯形滤波器与DMS滤波器进行多种方式的级联,并对级联后的器件进行模拟分析,最后通过比较得到性能较好的高带外抑制RF滤波器.