本文選題：石墨烯　切入點(diǎn)：微波測(cè)量　出處：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：石墨烯作為新型納米電子材料,是目前微波波器件的研究熱點(diǎn),在高頻電子器件領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。石墨烯的微波介電參數(shù)是石墨烯微波電路研制的基礎(chǔ),因此開(kāi)展石墨烯介電參數(shù)測(cè)試方法研究,對(duì)石墨烯微波電路的發(fā)展至關(guān)重要。然而,由于石墨烯具有納米級(jí)物理尺寸和金屬半導(dǎo)體特性,傳統(tǒng)介電參數(shù)測(cè)試方法存在靈敏度低,測(cè)試誤差大,甚至失效等問(wèn)題,導(dǎo)致目前僅限于對(duì)機(jī)械剝離的小面積石墨烯傳輸線等效電路模型的研究,而對(duì)化學(xué)氣相沉積(CVD)制備的大面積石墨烯介電參數(shù)的研究仍未見(jiàn)報(bào)道,極大地限制了石墨烯電路設(shè)計(jì)的發(fā)展。本文主要通過(guò)理論分析,對(duì)比研究各種薄膜微波測(cè)量方法優(yōu)缺點(diǎn),選擇了適合石墨烯特性的微波傳輸測(cè)量法,以適應(yīng)寬頻帶、高損耗介質(zhì)薄膜的測(cè)量。提出了基于多層介質(zhì)共面波導(dǎo)傳輸線結(jié)構(gòu),在6GHz~40GHz頻率范圍內(nèi),對(duì)化學(xué)氣相沉積(CVD)制備的石墨烯薄膜的介電參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。利用微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和微波探針,直接測(cè)量了含有石墨烯薄膜介質(zhì)的多層介質(zhì)共面波導(dǎo)S參數(shù),通過(guò)傳輸線理論,從S參數(shù)中提取石墨烯的復(fù)介電常數(shù)。同時(shí),本文建立了微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的誤差模型,對(duì)校準(zhǔn)方法進(jìn)行了理論推導(dǎo),最終采用了基于10項(xiàng)誤差模型TRL校準(zhǔn)方法,提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度和測(cè)量頻率范圍。本文采用了納米制造工藝,制備出了石墨烯薄膜樣品,建立了多層介質(zhì)分析模型,從測(cè)試結(jié)果中直接提取出了石墨烯微波介電參數(shù),以理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)相結(jié)合,驗(yàn)證了理論方法的正確性和測(cè)試系統(tǒng)的可靠性,該方法可實(shí)現(xiàn)大面積石墨烯的介電參數(shù)測(cè)量,為設(shè)計(jì)石墨烯微波電路奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:Graphene, as a new nano-electronic material, is the research hotspot of microwave wave devices, and has a broad application prospect in the field of high-frequency electronic devices.The microwave dielectric parameters of graphene are the basis of the development of graphene microwave circuit. Therefore, it is very important for the development of graphene microwave circuit to study the methods of measuring graphene dielectric parameters.However, because graphene has nanoscale physical size and metal semiconductor properties, the traditional methods of dielectric parameter measurement have some problems, such as low sensitivity, large measurement error and even failure.So far, the study on the equivalent circuit model of small area graphene transmission line with mechanical stripping is limited, but the study on the dielectric parameters of large area graphene prepared by chemical vapor deposition (CVD) has not been reported.The development of graphene circuit design is greatly limited.Based on the theoretical analysis, the advantages and disadvantages of various microwave measurement methods for thin films are compared, and a microwave transmission measurement method suitable for graphene characteristics is selected to adapt to the measurement of wide band and high loss dielectric films.Based on the transmission line structure of multilayer dielectric coplanar waveguide, the dielectric parameters of graphene thin films prepared by chemical vapor deposition (6GHz~40GHz) are measured in the frequency range of 6GHz~40GHz.Using microwave vector network analyzer and microwave probe, the parameters of multilayer dielectric coplanar waveguide containing graphene thin film were measured directly. The complex dielectric constant of graphene was extracted from the S parameter by transmission line theory.At the same time, the error model of microwave vector network analyzer is established, and the calibration method is deduced theoretically. Finally, the TRL calibration method based on 10 error models is adopted to improve the accuracy and frequency range of measurement.In this paper, the graphene thin film samples were prepared by nano-fabrication process, and the multilayer dielectric analysis model was established. The microwave dielectric parameters of graphene were extracted directly from the test results, and the data of theoretical analysis and experimental measurement were combined.The correctness of the theoretical method and the reliability of the testing system are verified. The method can measure the dielectric parameters of large area graphene and lay a foundation for the design of graphene microwave circuit.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O613.71;TB383.2

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本文編號(hào)：1718565