硅基石墨烯场效应管机制及在太赫兹波段调制应用

发布时间：2023-06-02 04:55

　　太赫兹波被认为是现有无线通信频段资源日趋稀缺后的热门频段,以太赫兹波为通信载体的系统以其传输速率高、带宽大、抗干扰性强等优点备受国内外相关研究单位关注,在太赫兹源和探测器的问题被相继解决之后,作为太赫兹通信关键功能器件之一的太赫兹波信号调制器成为研究热点。本文结合二维材料石墨烯的优异特性,制备了石墨烯场效应管太赫兹波电学调制器和柔性铋纳米柱/石墨烯复合超材料结构太赫兹波调制器。本文中,我们首先对湿法转移CVD铜基单层石墨烯薄膜进行了讨论,针对实验过程中的问题对转移过程进行了相应的优化,从而获得高质量单层石墨烯薄膜。然后基于脉冲激光沉积生长HfO₂栅介质薄膜并由此制备背栅石墨烯场效应管,因该种手段制备的薄膜质量较差、耐压较低,在可用栅压范围内不能够有效调节石墨烯薄膜中载流子浓度,其太赫兹调制效果也较差。因此我们使用原子层沉积系统制备了高质量的HfO₂薄膜,60 nm耐压可达到40 V以上,在其可用栅压范围内可以有效控制石墨烯薄膜中载流子浓度,且氧化铪为高k介质,基于此制备的场效应管具有较大跨导,从而提高器件对于太赫兹波的调制深度和速度,通过测试...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 太赫兹波段特性及应用
    1.3 太赫兹波调控技术研究
    1.4 太赫兹波柔性器件发展
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 石墨烯转移工艺及测试
    2.1 二维材料石墨烯简介
    2.2 二维材料石墨烯的应用
    2.3 单层石墨烯转移工艺与优化
    2.4 单层石墨烯薄膜测试
        2.4.1 单层石墨烯拉曼光谱分析
        2.4.2 单层石墨烯电学测试
    2.5 本章小结
第三章 硅基石墨烯场效应管太赫兹波调制器
    3.1 硅基石墨烯场效应管原理及制备流程
    3.2 氧化铪薄膜制备方法
        3.2.1 PLD制备氧化铪薄膜
        3.2.2 ALD制备氧化铪薄膜
    3.3 氧化铪薄膜表征
        3.3.1 薄膜表征方法
        3.3.2 PLD制备氧化铪薄膜表征
        3.3.3 ALD制备氧化铪薄膜表征
    3.4 场效应管电学性能测试
        3.4.1 PLD生长氧化铪制备场效应管电学测试
        3.4.2 ALD生长氧化铪制备场效应管电学测试
    3.5 太赫兹波调制测试
        3.5.1 太赫兹波时域光谱系统测试原理
        3.5.2 PLD生长氧化铪制备场效应管太赫兹波调制测试
        3.5.3 ALD生长氧化铪制备场效应管太赫兹波调制测试
    3.6 本章小结
第四章 柔性铋纳米柱/石墨烯复合结构太赫兹波调制器
    4.1 铋纳米柱结构制备
    4.2 柔性基底的选择和制备
    4.3 柔性铋纳米柱/石墨烯复合结构及制备流程
    4.4 柔性铋纳米柱/石墨烯复合结构太赫兹波调制测试
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献
硕士期间所取得的研究成果



本文编号：3827709