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MEMS复合式振动能量采集器(英文)

光学精密工程 2009年第6期17卷 1262-1266页

作者：张杨键伞海生厦门大学萨本栋微机电研究中心福建厦门361005

介绍了一种结合了压电式能量采集与静电式能量采集原理的复合式振动能量采集器。其结构通过有限元分析软件的优化设计,得到了期望的低频共振频率。为了预测这个复合式振动能量采集器的性能,建立了解析模型,在此基础上使用MATLAB/SI MUL... 详细信息

介绍了一种结合了压电式能量采集与静电式能量采集原理的复合式振动能量采集器。其结构通过有限元分析软件的优化设计,得到了期望的低频共振频率。为了预测这个复合式振动能量采集器的性能,建立了解析模型,在此基础上使用MATLAB/SI MULINK进行了数值模拟。模拟结果显示,在某些特定的频率范围内,这种复合式振动能量采集器能够提供比其他两种能量采集器更高的输出功率。对于固有频率为282 Hz的器件结构,仿真发现复合式设计的输出功率可达4.85μW,两倍于电容式设计的输出功率2.11μW。

关键词：压电能量采集器静电能量采集器复合式能量采集器微机电系统

常压干燥制备疏水性SiO2-玻璃纤维复合气凝胶及表征

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材料工程 2015年第8期43卷 31-36页

作者：余煜玺吴晓云伞海生厦门大学材料学院材料科学与工程系福建省特种先进材料重点实验室福建厦门361005 厦门大学萨本栋微米纳米技术研究院福建厦门361005

以正硅酸乙酯（TEOS）和甲基三乙氧基硅烷（MTES）为复合硅源,玻璃纤维为增强体,采用溶胶-凝胶和常压干燥工艺制备出疏水性SiO2-玻璃纤维复合气凝胶。利用N2吸附脱附、扫描电镜、高分辨透射电镜、红外光谱、接触角、热重-差热分析及力... 详细信息

以正硅酸乙酯（TEOS）和甲基三乙氧基硅烷（MTES）为复合硅源,玻璃纤维为增强体,采用溶胶-凝胶和常压干燥工艺制备出疏水性SiO2-玻璃纤维复合气凝胶。利用N2吸附脱附、扫描电镜、高分辨透射电镜、红外光谱、接触角、热重-差热分析及力学测试等手段表征复合气凝胶,并分析预处理玻璃纤维时的盐酸浓度及浸泡时间对复合气凝胶密度的影响。结果表明：当玻璃纤维的预处理条件为2.5mol/L盐酸浸泡0.5h时,制备得到的SiO2-玻璃纤维复合气凝胶表观密度最低,为0.12g/cm3,孔径主要分布在2~50nm,疏水角为142°,热稳定性温度高达500℃,抗压强度为0.05MPa,弹性模量为0.5MPa。

关键词： SiO2气凝胶玻璃纤维常压干燥

液晶面板封框胶断裂强度的预测模型和性能增强

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厦门大学学报（自然科学版） 2022年第6期61卷 1109-1115页

作者：程再军张旭颜华生李愿愿王建明伞海生厦门理工学院光电与通信工程学院福建厦门361024 厦门天马微电子有限公司消费品质量部福建厦门361101 厦门大学萨本栋微纳米科学技术研究院福建厦门361005

封框胶是液晶面板中连接薄膜晶体管和彩色滤光片的重要结构,验证其断裂强度是液晶面板可靠性评价工程中需要解决的重要问题.为此开展了封框胶及应用于液晶面板的封框胶的拉伸实验,得到其断裂性能.基于临界应力强度因子的界面端应力模型... 详细信息

封框胶是液晶面板中连接薄膜晶体管和彩色滤光片的重要结构,验证其断裂强度是液晶面板可靠性评价工程中需要解决的重要问题.为此开展了封框胶及应用于液晶面板的封框胶的拉伸实验,得到其断裂性能.基于临界应力强度因子的界面端应力模型和回归分析,计算了封框胶胶接结构的临界应力强度因子,建立了含影响因素的液晶面板封框胶断裂强度的预测模型.对比预测结果与实验结果表明,预测模型的误差仅在±20%以内.根据预测模型,得出选择较大泊松比和较小弹性模量的封框胶材料、适当减小界面端结合角、处理胶接界面可提升断裂强度的性能.该预测模型为断裂强度的预测及改善提供了理论依据,在工程应用中具有实际意义.

关键词：胶接结构封框胶断裂性能有限元分析方法临界应力强度因子性能增强

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超疏水、超亲油MTES-DMDES型柔性气凝胶的制备及表征

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高分子材料科学与工程 2016年第12期32卷 139-144,150页

作者：余煜玺朱孟伟伞海生许春来厦门大学材料学院材料科学与工程系福建省特种先进材料重点实验室厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361005 中国运载火箭技术研究院北京100076

以甲基三乙氧基硅烷(MTES)和二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)为前驱体,水为反应物,乙醇为溶剂,盐酸和氨水为催化剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,通过溶胶-凝胶法和超临界干燥制备得到疏水亲油MTES-DMDES型柔性气凝胶块体。通过... 详细信息

以甲基三乙氧基硅烷(MTES)和二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)为前驱体,水为反应物,乙醇为溶剂,盐酸和氨水为催化剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,通过溶胶-凝胶法和超临界干燥制备得到疏水亲油MTES-DMDES型柔性气凝胶块体。通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、X射线能量色谱、应力-应变,疏水性测试、热重等测试分析发现,气凝胶具有三维网络骨架结构,密度低至0.0897 g/cm^3,最大应变达到80%,应力低至36.85 k Pa,疏水接触角为153.6°,热稳定温度高达400℃。能从水中快速高效去除油污,是具有广阔应用前景的油/水分离材料。

关键词：气凝胶疏水亲油柔性

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基于绝缘体上硅晶片的微机电系统红外光源

光学学报 2010年第5期30卷 1455-1458页

作者：钱昆李方强程美英伞海生陈旭远厦门大学萨本栋微机电研究中心福建厦门361005

提出了一种利用微机电系统（MEMS）制造工艺技术制备的硅基微型红外光源。该光源使用绝缘体上硅（SOI）晶片作为基底材料,其上沉积多晶硅材料并通过离子注入工艺实现材料的电阻加热发光特性,SOI晶片上的单晶硅层通过重掺杂实现辐射光背... 详细信息

提出了一种利用微机电系统（MEMS）制造工艺技术制备的硅基微型红外光源。该光源使用绝缘体上硅（SOI）晶片作为基底材料,其上沉积多晶硅材料并通过离子注入工艺实现材料的电阻加热发光特性,SOI晶片上的单晶硅层通过重掺杂实现辐射光背向吸收自加热效应。利用SOI晶片中的掩埋二氧化硅层为刻蚀停止层,通过背面深反应离子刻蚀（DRIE）技术制备微米量级的薄膜发光层结构。光源表面工作温度和辐射光谱分别通过红外热像仪和光谱辐射计测量得到。实验结果表明,该光源在表面温度约700 K时,1.3~14.5μm波长内的能量转换效率约为5.58%,光源的调制频率在50%的调制深度下接近40 Hz。

关键词：光学制造红外光源微机电系统绝缘体上硅调制光谱

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适用于恶劣环境的MEMS压阻式压力传感器

光学精密工程 2012年第3期20卷 550-555页

作者：伞海生宋子军王翔赵燕立余煜玺厦门大学物理与机电工程学院机电工程系福建厦门361005 厦门大学萨本栋微纳米技术研究院微机电中心福建厦门361005 厦门大学材料学院材料科学与工程系福建厦门361005

为了消除潮湿、酸碱、静电颗粒等恶劣环境对压力传感器压敏电阻的影响,提出了一种新型结构的压阻式压力传感器。该传感器将压敏电阻置于应力薄膜的下表面并通过阳极键合技术密封在真空压力腔中,从而减少了外界环境对压敏电阻的影响。介... 详细信息

为了消除潮湿、酸碱、静电颗粒等恶劣环境对压力传感器压敏电阻的影响,提出了一种新型结构的压阻式压力传感器。该传感器将压敏电阻置于应力薄膜的下表面并通过阳极键合技术密封在真空压力腔中,从而减少了外界环境对压敏电阻的影响。介绍了此种压力传感器的工作原理,使用ANSYS软件并结合有限元方法模拟了压敏薄膜在压力作用下的应力分布情况。最后,利用微机电系统(MEMS)技术成功制作出了尺寸为1.5mm×1.5mm×500μm的压阻式压力传感器。用压力检测平台对该压力传感器进行了测试,结果表明,在25～125℃,其线性度小于2.73%,灵敏度约为20mV/V-MPa,满足现代工业使用要求。

关键词：微机电系统压阻式压力传感器恶劣环境可靠性

n型透明导电薄膜CdIn_2O_4电学性质的研究和大面积制备的最佳条件

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物理学报 2005年第4期54卷 1736-1741页

作者：伞海生陈冲何毓阳王君冯博学兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室兰州730000

在Ar +O2 气氛中 ,采用射频反应溅射Cd In靶制备CdIn2 O4 薄膜 .制得的薄膜经x射线衍射 (XRD)检测为CdIn2 O4 和CdO相组成的多晶 .从理论上分析了热处理前后氧空位、掺杂点缺陷和富氧电子陷阱在影响膜的载流子浓度和电子散射中所起的重... 详细信息

在Ar +O2 气氛中 ,采用射频反应溅射Cd In靶制备CdIn2 O4 薄膜 .制得的薄膜经x射线衍射 (XRD)检测为CdIn2 O4 和CdO相组成的多晶 .从理论上分析了热处理前后氧空位、掺杂点缺陷和富氧电子陷阱在影响膜的载流子浓度和电子散射中所起的重要作用 .同时 ,对样品进行Hall效应、Seebeck效应测试并得出不同载流子浓度下的迁移率、有效质量、弛豫时间以及它们之间的相互关系 ,特别强调了弛豫时间的重要性 .为了提高导电膜的透射率 ,还分析了Burstein Moss漂移和带隙收缩对光带隙的影响 ,并在薄膜制备时选择了合适的衬底温度Ts≈ 2 80℃ .实验表明 ,在氧分压为 8%左右时制备的薄膜质量较好 ,热处理后的指标大约为迁移率 μH =31× 10 - 4m2 V·s ,电阻率 ρ =1 89× 10 - 5Ω·m .

关键词：透明导电薄膜射频反应溅射 CdIn2O4 电学性质导电机制带隙收缩

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静电式同位素辐射能量收集器的研究

物理学报 2014年第2期63卷 389-393页

作者：王翔张强陈然斌邓志强伞海生厦门大学物理与机电工程学院厦门361005 厦门大学萨本栋微纳米科学技术研究院厦门361005

针对目前无线传感网络节点对长寿命微能源的需求,提出了将同位素辐射能量转换为电能的静电式振动能量收集原理.该原理利用同位素63Niβ辐射能实现平行板悬浮-质量块结构的自由阻尼振动,并通过可变电容电路实现充-放电振荡循环,从而实现... 详细信息

针对目前无线传感网络节点对长寿命微能源的需求,提出了将同位素辐射能量转换为电能的静电式振动能量收集原理.该原理利用同位素63Niβ辐射能实现平行板悬浮-质量块结构的自由阻尼振动,并通过可变电容电路实现充-放电振荡循环,从而实现电能的转换.通过分析运动状态和能量转化过程,给出了结构的运动状态和能量输出方程,并使用Matlab/Simulink对输出特性进行了数值模拟和基于Ansys的结构优化设计.根据仿真和优化的结构尺寸设计出了满足最大平均输出功率的微电子机械器件结构.结果表明:所设计的结构在一阶固有频率为500 Hz,两极板间距离为75μm,外接电阻为90 k?时平均输出功率最大为0.416μW,转化效率8.25%.

关键词：能量收集同位素 63Ni 静电式振动能量

由缺陷引起的Burstein-Moss和带隙收缩效应对CdIn_2O_4透明导电薄膜光带隙的影响

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物理学报 2005年第2期54卷 842-847页

作者：伞海生李斌冯博学何毓阳陈冲兰州大学教育部磁学与磁性材料重点实验室兰州730000 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

在Ar+O2 气氛 ,采用射频反应溅射Cd In靶制备CdIn2 O4 (CIO)薄膜 .通过对不同衬底温度下制备和沉积后在氩气流中退火的薄膜进行透射、反射和Hall效应的测量和分析发现 ,随着衬底温度的降低 ,载流子浓度呈上升趋势 ,而吸收边呈现先是“... 详细信息

在Ar+O2 气氛 ,采用射频反应溅射Cd In靶制备CdIn2 O4 (CIO)薄膜 .通过对不同衬底温度下制备和沉积后在氩气流中退火的薄膜进行透射、反射和Hall效应的测量和分析发现 ,随着衬底温度的降低 ,载流子浓度呈上升趋势 ,而吸收边呈现先是“蓝移”然后“红移”的现象 .从理论上阐述了高浓度的点缺陷对CIO氧化物薄膜的能带产生的重要影响 ,这些影响主要体现在带尾的形成 ,Burstein Moss(B M)漂移和带隙收缩 .另外 ,衬底温度的变化将对薄膜的迁移率有重要影响 .对于CIO薄膜 ,由缺陷产生的空穴浓度将对薄膜的带隙收缩产生重要影响并将直接影响到薄膜的光透性 .由于存在吸收带尾 ,利用传统的“外推法”获得薄膜的光带隙并不适合简并半导体 ,而应使用更为准确的“拟合法” .

关键词：光带隙衬底温度简并氧化物薄膜 Hall效应能带透射迁移率反应溅射载流子浓度