压电免疫传感器的质量灵敏度分布优化设计

从石英晶体微天平(QCM)质量灵敏度表达式出发,分析了影响其质量灵敏度分布的因素。在此基础上设计了一种新型电极配置结构的QCM,并利用9MHz的QCM仿真。仿真结果显示,在全电极区域,新型电极结构比圆形电极结构的QCM质量灵敏度分布均匀。最后,采用10 MHz的QCM免疫传感器对卵巢癌进行了实验验证,结果表明,NuTu-19抗体质量在74³70ng内,频率呈线性变化,说明改进电极结构的QCM免疫传感器具有较好的质量灵敏度分布。     

具有质量和电化学复合敏感效应的新型QCM生物传感器研究

石英晶体微天平(QCM)是一种传统的质量敏感型传感器,具有灵敏度高及响应时间短等优点。为拓展QCM技术在液相生物分子传感领域的应用,该文通过电化学方法在QCM表面沉积生物分子功能化的导电高分子后,成功制备了链霉亲和素敏感的QCM传感器。该传感器不仅具有对链霉亲和素的质量和电化学复合敏感效应,而且具有优异的抗其他蛋白干扰能力,有进一步应用于液相生化传感和疾病检测的潜力。     

基于薄膜体声波谐振器的高灵敏度质量传感器

提出了一种针对于生物传感应用的薄膜体声波谐振(Thin film bulk acoustic resonator,FBAR)质量传感器。薄膜体声波谐振器谐振频率非常高(GHz数量级),同时具有很高的品质因数,因此基于这种器件的质量传感器具有非常高的质量灵敏度。提出了三对全金属Al-W层作为布拉格声学反射层的FBAR,采用AlN作为压电层,制备出了固态装配型FBAR传感器。通过淀积不同厚度Al层顶电极,对器件的质量灵敏度进行了分析,得到质量传感器串联谐振频率在2.8GHz附近,质量响应度达到5×10-4ng/Hz/cm2,可以实现分子量级的质量传感。     

用于微波通信的2.4 GHz压控振荡器优化设计

石英晶体微天平(QCM)是一种高灵敏度的传感器,通过建立QCM参数变化与被测粘弹性薄膜之间的关系,可以对其进行量化分析及表征。该文基于石英晶体本构方程,推导了在气相条件下,不考虑电容效应的粘弹性薄膜吸附的QCM等效BVD模型,给出了一个关于粘弹性薄膜物理性质的QCM等效参数与频率变化的显式表达,揭示了粘弹性薄膜的损耗模量和存储模量在气相中产生“额外质量效应”的物理现象。与Arnau给出的EBVD模型相比,该文推导的BVD模型具有更高的准确度。结果表明,该模型可被应用于气相粘弹性薄膜的特性分析。     

一种基于薄膜体声波谐振器的高灵敏度质量传感器

介绍了一种针对于生物传感应用的薄膜体声波谐振(thin film bulk acoustic resonator,FBAR)质量传感器.薄膜体声波谐振器谐振频率非常高(能够达到几兆赫兹),同时具有较大的品质因数,基于这种器件的质量传感器具有非常高的质量灵敏度.首次提出了三对全金属的A1-W层作为布拉格声学反射层的FBAR,制备出了固态装配型的FBAR传感器.通过淀积不同厚度Al层顶电极分析了器件的质量灵敏度,仿真得到的质量传感器串联谐振频率在2.8 GHz附近,质量响应度达到5×10-4 ng/Hz//cm2,可以实现分子量级的质量传感.     

氧等离子体处理改善ITO电极表面湿润性

采用氧等离子体处理对有机发光器件ITO电极进行表面改性,基于接触角的测量,利用几何平均法计算了ITO的表面能和极性度,研究了氧等离子体处理对ITO电极表面湿润性的影响.实验数据和计算结果表明:氧等离子体处理后,ITO表面极性度增加,表面能增大,接触角减小,其表面湿润性得到很大改善.同时,进一步研究了氧等离子体处理对有机发光器件性能的影响,结果显示:ITO电极表面湿润性的改善,提高了发光亮度和效率,降低了启亮电压和驱动电压,有效地改善了器件的光电性能.     

基于QCM的水果中金属离子检测方法研究

以压电石英晶体的波动方程作为理论基础,首先推导了气相条件下石英晶体微天平(QCM)传感器的相位 质量关系式。然后以猕猴桃中Cu2+检测为例,分别测量出QCM传感器对应的频率偏移量及相位偏移量,应用Sauerbrey方程和新推导的相位——质量方程,计算出猕猴桃中Cu2+的含量;最后,将这两种方法的实验结果进行分析比较并进行了相关讨论。结果表明,基于压电QCM相位检测原理的金属离子检测也是一种有效的金属离子检测方法。     

ITO像素电极工序对于HADS产品TFT特性的影响

通过不同TFT几何结构验证ITO像素电极工序对于HADS产品TFT特性的影响。实验结果显示TN5mask与倒反HADS结构(源漏极→ITO像素电极)二者有比现行HADS结构(ITO像素电极→源漏极)更高的Ion,提升比率达到40%。推测主要原因为现行HADS结构(ITO像素电极→源漏极)在Si岛完成后进行ITO像素电极工序增加了N+与源漏极之间接触阻抗导致Ion降低。对于HADS产品,倒反HADS结构(源漏极→ITO像素电极)可以具有更好的TFT特性表现。对现行HADS结构,在沟道形成工序前的N+表面ITO残沙程度越少则Ioff越低;对于倒反HADS结构,沟道形成之后沟道表面ITO残沙程度对则对TFT特性没有明显影响。对于Poole-Frenkel区域,现行HADS结构(ITO像素电极→源漏极)比TN5mask与倒反HADS结构(源漏极→ITO像素电极)二者较低Ioff[Vg=-20V],下降达50%,主要为N+与源漏极之间接触阻抗增加的影响。     

横向电场激励的LiNbO_3压电谐振器的仿真分析

该文对横向电场激励下的(yxl)-58°LiNbO_3压电谐振器的高频振动进行了研究。首先,基于Mindlin一阶板理论,计算了压电谐振器的模态频谱关系,得到晶体基板长厚比;然后,利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立了谐振器的三维有限元模型,通过增加厚度方向网格扫掠层数的方法,验证了仿真模型的网格无关性;其次,通过特征频率计算与频域计算得到了谐振器一阶厚度剪切模态频率值;最后,通过改变电极与晶体板质量比以及电极间距的大小,获得了不同尺寸参数对谐振器高频振动特性的影响规律。仿真分析结果表明,电极与晶体板的质量比同谐振器谐振频率成负相关,质量比越大,谐振频率越小;电极间距值与谐振频率成负相关,间距值越大,谐振频率越小。     

FBAR技术的敏感应用与发展研究

薄膜声体波谐振器(FBAR)技术以其频率高,品质因数(Q)高,插入损耗低,与半导体集成电路(IC)工艺兼容等优良特性在无线通信领域获得了广泛应用。基于FBAR技术的传感器具有灵敏度高,体积小,线性度好及易于集成等特点,符合目前传感器的微型化、智能化、信息化的主流发展趋势。该文对FBAR传感器的研究现状、发展动向等方面进行了总结并对石英晶体微天平(QCM)、声表面波(SAW)和FBAR这几种声波质量传感器进行了比较。最后对FBAR传感器技术作了简要评述并讨论了FBAR传感器未来的发展趋势。     

邻近导体布局对电光测量的影响

采用静态有限差分法，求解了电光探测时探头内部的电场分布；发现了电光信号随布线的变化，设计了一系列不同布线的电极；采用ITO导电膜进行电光信号幅度校准并减少串扰。理论分析与实验结果符合得很好。最后，分析了ITO导电膜对CMOS反相器高频特性的影响。     

Examination of barrier layers for lead zirconate titanate thin films

The selection of a suitable electrode and barrier layer are important in the integration of Lead Zirconate Titanate (PZT) into memory circuits. Five materials were evaluated using physical analysis techniques as possible barrier layers. Glancing-angle x-ray diffraction was used as the initial assessment to determine the structure of the PZT. With either silicon or MoSi₂ as a base layer, it was not possible to obtain a perovskite PZT structure under the conditions investigated. Although the desired crystal structure could be obtained with TiN as a base material, the oxygen-rich sputtering conditions for PZT had transformed this layer to an oxide making it unsuitable as electrode. PZT grown on an indium tin oxide (ITO) coated glass substrate also had a perovskite structure and good electrical properties. Scanning electron microscopy showed good adhesion between the layers, but transmission electron microscopy and secondary ion mass spectroscopy revealed Pb-rich areas residing in the glass beneath the ITO. PZT on platinum appeared to be the only promising barrier layer studied as there was no indication of Pb diffusion into the underlying layers and the desired crystal structure was obtained.     

大肠杆菌O157:H7压电免疫传感器研究及表征

构建了一种可以快速检测大肠杆菌O157:H7的石英微天平(QCM)压电免疫传感器,并用原子力显微镜(AFM)和电化学方法分别对传感的各个步骤进行了表征,整个检测系统均由实验室自己构建。利用QCM的金电极自组装膜特性、抗原抗体的特异性结合和结合后的频差改变(Δf)来检测溶液中O157:H7含量,最后对传感器的再生性进行了初步探索。结果显示,该检测系统可以在1.5h内检测2.0×102~2.0×108CFU/mL的目标菌,并可重复再生使用。     

用QCM分析ZnO纳米线在湿度检测中的响应

研究石英晶体微天平传感器上涂敷纳米ZnO膜,实现对湿度检测。实际测试结果涂敷纳米ZnO膜的石英晶体传感器在一定湿度范围的输出频率随测试的相对湿度变化。研究结果表明在湿度检测中,相对湿度越高,响应时间越长;涂敷膜越厚,频率变化越大,在相同的湿度下(高湿度)响应时间越长。     

纳米材料修饰ITO电极的皮电传感器研究

针对人体皮电反应肌电信号幅度小、信噪比低、准确获取困难的问题,利用掺Sn的In2O3(ITO)膜作为氧化铟锡(ITO)电极,表面吸附一层铜锌掺杂Z型锶钴铁氧体 作为电子介体制作一种新型的皮电传感器,可以有效地收集到人体皮电反应时的肌电信号。通过伏安法对传感器的性能研究。结果表明：传感器对皮肤肌电信号具有明显的电化学活性,线性范围为 ,在 的情况下,检测限为 。该传感器制备简单、经济实用,具有良好的准确性、灵敏度及抗干扰能力。     

Polymer solar cells with NiO hole-collecting interlayers processed by atomic layer deposition

We report on the photovoltaic properties of polymer solar cells that use NiO-coated indium tin oxide (ITO) as the hole-collecting electrode. The NiO films were prepared by atomic layer deposition (ALD) on top of ITO with thicknesses varying from 6 to 25 nm. The NiO films increase the work function (WF) of the ITO, allowing NiO-coated ITO to act as an efficient hole-collecting electrode. Devices made with pristine NiO showed poor current–voltage characteristics. However, subsequent O₂-plasma treatment further increased the WF of NiO, tuning NiO-coated ITO into an efficient hole-collecting electrode for polymer solar cells based on the donor poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT). The polymer solar cells with the O₂-plasma treated NiO-coated ITO hole-collecting electrodes yield a power conversion efficiency of 4.1 ± 0.2% under simulated air mass 1.5 G 100 mW/cm² illumination, which is comparable to reference devices with poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)-coated ITO hole-collecting electrodes.     

界面化学反应形成的纳米颗粒对有机交叉点存储器的影响

研究了有机交叉点存储器件中,有机物与电极界面化学反应形成的纳米颗粒对电学特征的影响.器件的阳极和阴极分别为氧化铟锡(ITO)导电玻璃和真空热蒸发沉积的～薄膜,有机半导体层为真空热蒸发沉积的2-amino-4,5-dicyanoimidazole(AlDcN)薄膜.通过透射电子显微镜(TEM)和X光电子能谱(XPS)测量,在AIDCN/ITO界面上发现SnOx纳米颗粒形成,并证明此纳米颗粒的形成是由于ITO中的高价氧化锡和AIDCN之间的固相反应,纳米颗粒中的Sn元素主要是从ITO表面的锡富集层中析出.研究证明了界面上纳米颗粒的形成是器件双稳态现象的关键,用这种方式制成的交叉点结构的三层有机存储器件其开关比达到107～1011.     

界面化学反应形成的纳米颗粒对有机交叉点存储器的影响

研究了有机交叉点存储器件中,有机物与电极界面化学反应形成的纳米颗粒对电学特征的影响. 器件的阳极和阴极分别为氧化铟锡（ITO）导电玻璃和真空热蒸发沉积的Al薄膜,有机半导体层为真空热蒸发沉积的2-amino-4,5-dicyanoimidazole (AIDCN) 薄膜. 通过透射电子显微镜（TEM）和X光电子能谱（XPS）测量,在AIDCN/ITO界面上发现SnOx纳米颗粒形成,并证明此纳米颗粒的形成是由于ITO中的高价氧化锡和AIDCN之间的固相反应,纳米颗粒中的Sn元素主要是从ITO表面的锡富集层中析出. 研究证明了界面上纳米颗粒的形成是器件双稳态现象的关键,用这种方式制成的交叉点结构的三层有机存储器件其开关比达到1E8~1E11.