陆晓欣
,
朱嘉琦
,
王赛
,
刘罡
,
刘远鹏
,
袁欣薇
,
霍施宇
功能材料
为了提高固贴式薄膜体声波谐振器（SMR）的电学和声学品质,实现四面体非晶碳（ta-C）在体声波器件领域的新应用,建立了以ta-C为布拉格反射栅高声阻抗材料的SMR模型,利用MathCAD仿真研究布拉格反射栅层数对该SMR的谐振特性的影响以及ta-C中sp3杂化含量和高/低声阻抗层厚度偏差对SMR的品质因子（Q值）的影响。结果表明层数的增加提高了SMR的品质;ta-C薄膜sp3杂化含量越高,达到饱和Q值所需层数越少,当含量为80%时,至少需要6层（3对）布拉格反射层使SMR达到优异Q值;距离压电堆越近的高/低声阻抗层,其厚度偏差对Q值的影响越大,从而实现了高频率（8GHz）低损耗的SMR的设计。
关键词:
固贴式薄膜体声波谐振器
,
四面体非晶碳
,
布拉格反射栅
,
品质因子
刘罡
,
朱嘉琦
,
王赛
,
陆晓欣
,
刘远鹏
,
霍施宇
,
袁欣薇
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.01233
固贴式薄膜体声波谐振器(SMR-FBAR)技术是近年来电子工业领域里的突破性技术, 具有2GHz以上的工作频率、极高的的品质因子及良好的机械稳定性等众多的优异特性. 基于其独特的优越性, 固贴式薄膜体声波谐振器成为了科研工作者们关心的热点, 并在第三代无线通信系统中已得到广泛应用, 例如作为基本单元用来制作滤波器、双工器和振荡器等第三代无线通信系统中的频率选择器件. 器件选用的材料体系是决定器件性能的关键因素. 本文以器件结构为线索, 综述了固贴式薄膜体声波谐振器用材料体系的研究进展, 包括压电薄膜(氮化铝、氧化锌等)、高/低声阻抗材料以及电极薄膜, 讨论了材料性能和器件性能的关系, 并对材料体系下一步的研究方向进行了展望.
关键词:
固贴式薄膜体声波谐振器
,
piezoelectric film
,
Bragg reflector
,
electrode film
,
review
刘罡
,
朱嘉琦
,
王赛
,
陆晓欣
,
刘远鹏
,
霍施宇
,
袁欣薇
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.01233
固贴式薄膜体声波谐振器(SMR-FBAR)技术是近年来电子工业领域里的突破性技术,具有2GHz以上的工作频率、极高的的品质因子及良好的机械稳定性等众多的优异特性.基于其独特的优越性,固贴式薄膜体声波谐振器成为了科研工作者们关心的热点,并在第三代无线通信系统中已得到广泛应用,例如作为基本单元用来制作滤波器、双工器和振荡器等第三代无线通信系统中的频率选择器件.器件选用的材料体系是决定器件性能的关键因素.本文以器件结构为线索,综述了固贴式薄膜体声波谐振器用材料体系的研究进展,包括压电薄膜(氮化铝、氧化锌等)、高/低声阻抗材料以及电极薄膜,讨论了材料性能和器件性能的关系,并对材料体系下一步的研究方向进行了展望.
关键词:
固贴式薄膜体声波谐振器
,
压电薄膜
,
布拉格反射栅
,
电极薄膜
,
综述
朱嘉琦
,
卢佳
,
田桂
,
檀满林
,
耿达
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2008.01064
以固态掺杂方式利用过滤阴极真空电弧技术制备掺硼非晶金刚石薄膜, 获得性能优良的宽带隙p型半导体材料, 再利用等离子增强化学气相沉积技术制备p-i-n结构非晶硅太阳电池的本征层和n型层, 最终制成以掺硼非晶金刚石薄膜为窗口层的非晶硅太阳电池. 利用Lambda950紫外-可见光分光光度计表征薄膜的光学带隙, 并测试电池开路电压、短路电流、填充因子以及转化效率等参数, 再分析电池的光谱响应特性. 实验表明, 掺硼非晶金刚石薄膜的光学带隙(～2.0eV)比p型非晶硅更宽, 以掺硼非晶金刚石薄膜用作非晶硅太阳电池的窗口层, 能够改善电池的光谱响应特征, 并提高转化效率达10%以上.
关键词:
非晶金刚石薄膜
,
amorphous silicon solar cells
,
doping
,
conversion efficiency
朱嘉琦
,
韩杰才
,
高巍
,
孟松鹤
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2006.01.011
为了探讨膜厚对四面体非晶碳薄膜拉曼结构表征和内应力的影响规律,进而确定应力与拉曼光谱之间的关系,采用过滤阴极真空电弧技术以相同的工艺条件在P(100)单晶抛光硅衬底上制备了从3nm～350nm不同厚度的四面体非晶碳薄膜.利用表面轮廓仪和原子力显微镜测试膜厚,表面轮廓仪确定曲率半径并计算薄膜应力,共聚焦拉曼光谱表征薄膜的结构细节.实验发现,随着膜厚的增加,四面体非晶碳薄膜的应力持续下降,当膜厚超过30nm时,应力的下降趋势变得平缓,并保持在小于5 GPa的较低水平.随着膜厚的增加,可见光拉曼光谱中衬底硅的一阶和二阶谱峰强度逐渐降低,在50nm～80nm膜厚范围,半高宽最窄,峰强最高,能够最有效地获得拉曼结构信息.随着膜厚的增加和应力的下降,非晶碳一阶谱峰的峰位表现为逐渐向低频偏移.
关键词:
四面体非晶碳
,
过滤阴极真空电弧
,
拉曼光谱
,
应力
高巍
,
朱嘉琦
,
武洪臣
,
张华芳
,
崔向中
功能材料
在实验上对非晶材料进行原子尺度研究的手段十分有限,通过模拟的方法可以弥补实验的不足,介绍了一种利用第一性原理对四面体非晶碳进行结构建模的方法.采用基于密度泛函理论的分子动力学方法,对密度范围从2.6～3.2g/cm3的四面非晶碳进行了结构模拟.其中交换相关能量泛函、假想电子质量和冷却速度等模拟参数对结构建模有较大的影响.通过改变这些模拟参数可以获得与实验值接近的结构.
关键词:
非晶碳
,
第一性原理
,
密度泛函理论
,
分子动力学
朱嘉琦
,
孟松鹤
,
韩杰才
,
高巍
功能材料
采用过滤阴极真空电弧技术以相同的工艺条件在p(100)单晶硅衬底上制备了不同厚度的四面体非晶碳薄膜,并利用表面轮廓仪测试薄膜的厚度和应力,利用纳米压入仪测试薄膜的硬度、杨氏模量和临界刮擦载荷.试验表明,在一定的扫描波形条件下,薄膜大约以0.7 nm/s的沉积速率稳定生长.随着膜厚的增加,薄膜的应力持续降低,当膜厚超过30nm时,应力将低于5GPa;当膜厚超过300nm时,硬度和杨氏模量分别将近70GPa和750GPa,已经十分接近体金刚石的性能指标.另外,随着膜厚增加所产生的应力变化,也导致了可见光拉曼光谱非对称宽峰的峰位逐渐向低频偏移.
关键词:
四面体非晶碳
,
过滤阴极真空电弧
,
机械性能
,
应力
刘爱萍
,
朱嘉琦
,
韩杰才
,
韩潇
,
吴化平
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01056
采用过滤阴极真空电弧技术, 以高纯磷烷气体为掺杂源制备掺磷四面体非晶碳(ta-C:P)薄膜. 利用X射线光电子能谱和激光拉曼光谱表征薄膜的成分和结构, 采用循环伏安和微分脉冲伏安分析薄膜的电化学行为. 结果表明, 磷的掺入没有引起薄膜非晶结构的明显变化, 只是促进了sp2杂化碳原子的团簇. 经过酸预处理的ta-C:P薄膜在硫酸溶液中有宽的电势窗口和低的背景电流; 对Cl-有催化活性; 薄膜表面电子传输速度快; 对水溶液中Cu2+和Cd2+有检测活性. 因此具有良好导电性的ta-C:P薄膜适于作为电极并有望用于污水中重金属离子的分析检测等领域.
关键词:
过滤阴极真空电弧
,
phosphorus incorporated tetrahedral amorphous carbon
,
null
,
null
朱嘉琦
,
孟松鹤
,
陈旺寿
,
韩杰才
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00565
采用过滤阴极真空电弧技术制备非晶金刚石薄膜, 在-190～600℃范围研究非晶金刚石薄膜的温度敏感性. 利用液氮泵在Linkam试验台上冷却样品并实时采样, 通过炉中退火实现样品加热. 分别测试可见光拉曼光谱和纳米压痕, 研究薄膜的微结构和机械性能的变化. 实验表明: 过滤阴极真空电弧制备的非晶金刚石薄膜具有较好的热稳定性. 在空气中退火到400℃, 其硬度和弹性模量基本保持不变, 其结构可以一直稳定到500℃, 但是到600℃, 薄膜因为氧化作用而快速消耗. 非晶金刚石薄膜的可见光拉曼光谱显示随着温度的升高, 谱峰峰位向高频偏移. 在低温冷却过程中, 薄膜对温度变化不敏感, 其结构保持不变.
关键词:
非晶金刚石
,
filtered cathodic vacuum arc
,
temperature sensibility
,
Raman spectroscopy
