新材料

鉆石基板MEMS諧振器問世突破微波領(lǐng)域新紀錄

MIPT超硬與新奇碳材料技術(shù)研究所（TISNCM）與西伯利亞聯(lián)邦大學(xué)研究人員最新研究了一種較硅晶壓電更快的“聲波”諧振器——鉆石基板MEMS諧振器，已經(jīng)成功地模擬超靈敏的傳感器，突破微波領(lǐng)域的新紀錄。

這種材料能在超過20GHz速度的同時，維持超過2000的質(zhì)量因子(Q)。這一性能不僅可用于產(chǎn)生高頻率信號，同時可打造超靈敏的表面與體聲波(SAW/BAW)傳感器，實現(xiàn)可偵測鄰近單一細菌以及其他納米級毒物數(shù)量的生物傳感器。

“許多研究均著眼于高頻SAW/BAW諧振器。但其Q值卻相當(dāng)?shù)停盩ISNCM研究人員Arseniy Telichko指出，“我們的鉆石組件可工作業(yè)數(shù)十GHz頻率，而且只需調(diào)整其參數(shù)，例如厚度、寬度與電極材料等，即可產(chǎn)生近單模細菌檢測的結(jié)果。”

TISNCM研究人員透過微調(diào)其高壓(HPHT)沉積制程，這種方法不僅更快，而且還能產(chǎn)生效果更完美的晶格，取得更優(yōu)越的性能。“透過HPHT，我們采用了幾乎純碳合成的單晶鉆石生長。這種基于單晶鉆石的組件能在更高頻率下作業(yè)，具有更高的質(zhì)量因子，通常也較CVD鉆石更優(yōu)。”

Telichko指出，利用其純結(jié)晶基板實現(xiàn)更優(yōu)質(zhì)應(yīng)用的關(guān)鍵在于將壓電材料層迭于兩金屬夾層(鋁和鉬)的基板上。因此，諧振器的結(jié)構(gòu)不僅可實現(xiàn)更高的頻率，同時還能同步實現(xiàn)更高的Q值。

“在我們所研究的高泛音體聲波諧振器結(jié)構(gòu)中，所有的參數(shù)主要都是由基板材料所決定。利用HPHT鉆石取代石英或甚至CVD鉆石基板，可實現(xiàn)性能更好、更 高Q值、更高作業(yè)頻率（高達20GHz）以及更低損耗的組件，”

Telichko表示，MIPT曾經(jīng)在實驗研究中打造了許多鉆石諧振器，均可展現(xiàn)＞20GHz的作業(yè)能力，“是這一類組件寫下的最新世界紀錄。”

以石墨烯代替ITO制作有機EL EQE高達40.8%

韓國科學(xué)技術(shù)院KAIST開發(fā)出了以石墨烯代替ITO作為透明導(dǎo)電膜的綠色發(fā)光有機EL元件，外部量子效率（EQE）高達40.8%，肉眼感覺到的發(fā)光效率高達160.3l m/W。

據(jù)KAIST介紹，發(fā)光效率等很高的原因是為有機EL元件設(shè)置了共振器結(jié)構(gòu)。由此，提高了特定波長的選擇效果，同時還減少了電極上的表面等離子體造成的損耗。

此次開發(fā)的有機EL元件由玻璃、氧化鈦（TiO2）層、4層石墨烯、由導(dǎo)電性聚合物組成的空穴注入層1（HIL1）、HIL2、發(fā)光層、電子輸送層（ETL）、鋁（Al）電極等構(gòu)成。據(jù)介紹，在這些結(jié)構(gòu)層中起到關(guān)鍵作用的技術(shù)是以TiO2層和HIL1呈三明治形狀夾住4層石墨烯的設(shè)計，以及各層的厚度及折射率。

在彎曲耐久性方面，最大以2.3mm的曲率半徑彎曲測試1000次之后，并未發(fā)現(xiàn)性能劣化。KAIST表示，此次開發(fā)的有機EL元件彎曲耐性提高的原因之一是，將彎曲耐性不高的TiO2層的厚度減小到了非常薄的水平，僅為55nm。