《基於石墨烯電極的AlN聲表面波器件的功率耐受性研究》是依託華南理工大學，由高俊寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於石墨烯電極的AlN聲表面波器件的功率耐受性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高俊寧
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
聲表面波(SAW)器件是移動通信的基礎元件之一，在物聯網中也有廣闊的套用前景。然而，由於聲、電遷移現象的存在，即功率升高后電極可能在聲波傳輸產生的應力場或電場作用下發生傳質，SAW器件的功率耐受能力較弱，影響了其在雙工器和高頻器件中的套用。目前主要採用在Al中摻入Cu等原子及多層膜結構來緩解聲電遷移。但這些措施仍不能使SAW器件在1 W以上的較高功率下工作，且增大了工藝複雜性。本項目擬採用石墨烯電極、AlN單晶薄膜壓電材料，利用導電性和彈性好、機械強度高的石墨烯抑制聲電遷移，利用熱導率高、固有損耗小的AlN，替代相應指標相對低的商業器件用鈮(鉭)酸鋰，改善SAW器件的功率耐受性。擬採用光刻和乾法刻蝕工藝製備石墨烯電極，深入研究界面特性和石墨烯電極的失效行為和失效機制，研究器件的功率耐受性的影響規律和機制，為增強SAW器件的功率耐受能力提供理論和技術依據。
結題摘要
作為一種高性能、小尺寸的帶通濾波器，聲表面波（SAW）器件是移動通信中的核心元件之一，在物聯網等多個套用場景中也有廣闊前景。在項目經費的支持下，團隊在三個方面取得了較大進展，並為後續研究奠定了堅實的基礎。主要包括：（i）研究了基於外延AlN薄膜的延遲線型SAW器件的製備及薄膜晶體質量對器件性能的影響，發現與殘餘應力相比，表面粗糙度對器件性能的影響更為顯著。（ii）在延遲線型SAW器件的基礎上，初步探索了包括SAW和聲體波（BAW）在內的聲波感測器的製備及感測系統的集成。在敏感介質材料的探索中發現，用Cu做催化劑、醋酸作助催化劑，在室溫下即可得到高結晶度的聚苯胺晶體，該方法綠色高效。集成了基於安卓系統的SAW感測器信號收發及處理系統。（iii）通過理論計算，並結合實驗驗證，以具有特殊能帶結構的化合物半導體CdO和SnTe為例，研究了水蒸氣侵蝕下其電學性能的變化。從物理機制上闡明了半導體的穩定性與其導電類型和摻雜濃度的關係，提供了一個判斷半導體表面電荷種類的法則，即以∆E=E_F-E_FS為依據，當∆E＞0時，表面耗盡電子，帶負電；∆E=0時，表面為電中性；∆E＜0時，表面富集電子，帶正電。該研究結論對於需要與大氣環境和液相接觸的半導體材料與器件的穩定性控制有重要意義。通過前期探索，確立了近期的重點研究方向為以具有特殊能帶結構的半導體為敏感介質的SAW/BAW氣體感測器，將半導體電阻型感測器高選擇性高靈敏度的優勢與聲波器件無源無線的優勢結合起來，進行高選擇性聲波氣體感測器的套用基礎研究。成果發表了7篇學術論文，申請了2個發明專利，登記了1個軟體著作權，參加了2次國際學術會議。
