本文關(guān)鍵詞：石墨烯的電磁特性及其無(wú)源元件研究　出處：《浙江大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展,芯片上晶體管密度遵循摩爾定律持續(xù)增加,然而囿于傳統(tǒng)材料在電性能和熱性能等方面的極限,摩爾定律正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了全面改進(jìn)電子設(shè)備的性能,需要在延續(xù)傳統(tǒng)的硅基互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝的同時(shí),不斷探索新材料、新結(jié)構(gòu)、新原理及其應(yīng)用等。石墨烯所具有的電學(xué)、熱學(xué)與力學(xué)等多種優(yōu)異特性使其成為延續(xù)摩爾定律與超越摩爾定律最具潛力的材料之一。然而,現(xiàn)階段針對(duì)石墨烯的電磁研究在表征方法、無(wú)源器件設(shè)計(jì)等方面尚不完善,無(wú)法滿足其在未來(lái)電子產(chǎn)業(yè)中的實(shí)用需求。針對(duì)這些問(wèn)題,本文開(kāi)展了以下創(chuàng)新性設(shè)計(jì)與研究：1)提出了一種基于APC-7 (Amphenol Precision Connector-7mm)同軸連接器的新型非接觸式表征方法。該方法采用傳播橫電磁模電磁波的同軸結(jié)構(gòu),可以更好地模擬平面波,支持獲取寬頻帶的石墨烯電磁特性,同時(shí)可避免去嵌入步驟以及金屬-石墨烯接觸電阻等容易引入誤差的因素。2)深入探索了石墨烯在微波波段可調(diào)無(wú)源器件方面的新應(yīng)用,分別對(duì)互連、天線、平面吸波結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)：基于等效電路建模與部分元等效電路方法,本文探究了基于多層石墨烯納米帶的互連結(jié)構(gòu)與銅-石墨烯異質(zhì)互連結(jié)構(gòu)的電磁特性,并從輸出／輸入頻率響應(yīng)、信號(hào)完整性以及穩(wěn)定性等方面,分析了石墨烯的費(fèi)米能級(jí)、邊緣散射率等因素對(duì)基于新型互連結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)-互連-負(fù)載系統(tǒng)的影響。鑒于石墨烯柔性導(dǎo)電與表面電阻可調(diào)的特性,本文分別設(shè)計(jì)了基于石墨烯-金屬網(wǎng)格材料的新型柔性天線與石墨烯作為終端負(fù)載的新型可調(diào)印刷偶極子天線,并實(shí)驗(yàn)分析了石墨烯終端負(fù)載對(duì)偶極子天線性能的影響。基于石墨烯薄膜,本文設(shè)計(jì)了一款采用石墨烯作為電阻平面,玻璃作為襯底,氟摻雜氧化錫薄膜作為反射面的透明吸波結(jié)構(gòu),并通過(guò)等效電路分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提的設(shè)計(jì)方法,為今后的電磁屏蔽應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。3)設(shè)計(jì)了太赫茲頻段基于垂直石墨烯條帶陣列的新型三維頻率選擇性表面與吸波結(jié)構(gòu),二者均可以通過(guò)改變偏壓實(shí)現(xiàn)對(duì)工作頻率與工作帶寬的連續(xù)調(diào)節(jié)。基于尺度規(guī)律,本文提出了上述兩種結(jié)構(gòu)的工作頻率快速預(yù)測(cè)方法,并通過(guò)全波仿真驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性。此外,本文還提出了頻率選擇性表面單元的等效電路模型,全波和等效電路仿真對(duì)比結(jié)果證明該方法高度精確。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O441.6;O613.71;TN820

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