新材料

钻石基板MEMS谐振器问世突破微波领域新纪录

MIPT超硬与新奇碳材料技术研究所（TISNCM）与西伯利亚联邦大学研究人员最新研究了一种较硅晶压电更快的“声波”谐振器——钻石基板MEMS谐振器，已经成功地模拟超灵敏的传感器，突破微波领域的新纪录。

这种材料能在超过20GHz速度的同时，维持超过2000的质量因子(Q)。这一性能不仅可用于产生高频率信号，同时可打造超灵敏的表面与体声波(SAW/BAW)传感器，实现可侦测邻近单一细菌以及其他纳米级毒物数量的生物传感器。

“许多研究均着眼于高频SAW/BAW谐振器。但其Q值却相当低，”TISNCM研究人员Arseniy Telichko指出，“我们的钻石组件可工作业数十GHz频率，而且只需调整其参数，例如厚度、宽度与电极材料等，即可产生近单模细菌检测的结果。”

TISNCM研究人员透过微调其高压(HPHT)沉积制程，这种方法不仅更快，而且还能产生效果更完美的晶格，取得更优越的性能。“透过HPHT，我们采用了几乎纯碳合成的单晶钻石生长。这种基于单晶钻石的组件能在更高频率下作业，具有更高的质量因子，通常也较CVD钻石更优。”

Telichko指出，利用其纯结晶基板实现更优质应用的关键在于将压电材料层迭于两金属夹层(铝和钼)的基板上。因此，谐振器的结构不仅可实现更高的频率，同时还能同步实现更高的Q值。

“在我们所研究的高泛音体声波谐振器结构中，所有的参数主要都是由基板材料所决定。利用HPHT钻石取代石英或甚至CVD钻石基板，可实现性能更好、更 高Q值、更高作业频率（高达20GHz）以及更低损耗的组件，”

Telichko表示，MIPT曾经在实验研究中打造了许多钻石谐振器，均可展现＞20GHz的作业能力，“是这一类组件写下的最新世界纪录。”

以石墨烯代替ITO制作有机EL EQE高达40.8%

韩国科学技术院KAIST开发出了以石墨烯代替ITO作为透明导电膜的绿色发光有机EL元件，外部量子效率（EQE）高达40.8%，肉眼感觉到的发光效率高达160.3l m/W。

据KAIST介绍，发光效率等很高的原因是为有机EL元件设置了共振器结构。由此，提高了特定波长的选择效果，同时还减少了电极上的表面等离子体造成的损耗。

此次开发的有机EL元件由玻璃、氧化钛（TiO2）层、4层石墨烯、由导电性聚合物组成的空穴注入层1（HIL1）、HIL2、发光层、电子输送层（ETL）、铝（Al）电极等构成。据介绍，在这些结构层中起到关键作用的技术是以TiO2层和HIL1呈三明治形状夹住4层石墨烯的设计，以及各层的厚度及折射率。

在弯曲耐久性方面，最大以2.3mm的曲率半径弯曲测试1000次之后，并未发现性能劣化。KAIST表示，此次开发的有机EL元件弯曲耐性提高的原因之一是，将弯曲耐性不高的TiO2层的厚度减小到了非常薄的水平，仅为55nm。