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基于毫米级单晶石墨烯的倍频器性能研究

高庆国 田猛串 李思超 李学飞 吴燕庆

基于毫米级单晶石墨烯的倍频器性能研究

高庆国, 田猛串, 李思超, 李学飞, 吴燕庆
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  • 石墨烯作为一种拥有高电子迁移率和高饱和速度的二维材料,在射频电子学领域具有很大的应用潜力,引起了人们广泛的研究兴趣.近些年随着化学气相沉积制备石墨烯技术的发展,高质量大尺寸的单晶石墨烯生长技术也愈加成熟.本文基于化学气相沉积生长的毫米级单晶石墨烯,在高介电常数介质上制备出高性能的石墨烯倍频器,并且对其倍频特性做了系统的研究.研究结果表明:在输入信号频率为1 GHz时,倍频增益可以达到-23.4 dB,频谱纯度可以达到94%.研究了不同漏极偏压以及输入信号功率下倍频增益的变化特性,随着漏极偏压以及输入信号功率的增加,倍频增益增加.对具有不同跨导和电子空穴电导对称性的器件的倍频增益和频谱纯度随输入信号频率fin的变化关系进行了研究.结果表明,跨导对于倍频增益影响显著,在fin=1 GHz时器件的频谱纯度差别不大,均大于90%,但是随着fin增加至4 GHz,电子空穴电导对称性较差的器件频谱纯度下降至42%,电子空穴电导对称性较好的器件仍能保持85%的频谱纯度.这是电子空穴电导对称性和电子空穴响应速度共同作用的结果.本文的研究结果对于高性能石墨烯倍频器设计具有一定的指导意义.
      通信作者: 吴燕庆, yqwu@hust.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61390504,61574066,11404118)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-28
  • 修回日期:  2017-10-10
  • 刊出日期:  2017-11-05

基于毫米级单晶石墨烯的倍频器性能研究

  • 1. 华中科技大学光学与电子信息学院, 武汉 430074;
  • 2. 华中科技大学, 国家脉冲强磁场科学中心(筹), 武汉 430074
  • 通信作者: 吴燕庆, yqwu@hust.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61390504,61574066,11404118)资助的课题.

摘要: 石墨烯作为一种拥有高电子迁移率和高饱和速度的二维材料,在射频电子学领域具有很大的应用潜力,引起了人们广泛的研究兴趣.近些年随着化学气相沉积制备石墨烯技术的发展,高质量大尺寸的单晶石墨烯生长技术也愈加成熟.本文基于化学气相沉积生长的毫米级单晶石墨烯,在高介电常数介质上制备出高性能的石墨烯倍频器,并且对其倍频特性做了系统的研究.研究结果表明:在输入信号频率为1 GHz时,倍频增益可以达到-23.4 dB,频谱纯度可以达到94%.研究了不同漏极偏压以及输入信号功率下倍频增益的变化特性,随着漏极偏压以及输入信号功率的增加,倍频增益增加.对具有不同跨导和电子空穴电导对称性的器件的倍频增益和频谱纯度随输入信号频率fin的变化关系进行了研究.结果表明,跨导对于倍频增益影响显著,在fin=1 GHz时器件的频谱纯度差别不大,均大于90%,但是随着fin增加至4 GHz,电子空穴电导对称性较差的器件频谱纯度下降至42%,电子空穴电导对称性较好的器件仍能保持85%的频谱纯度.这是电子空穴电导对称性和电子空穴响应速度共同作用的结果.本文的研究结果对于高性能石墨烯倍频器设计具有一定的指导意义.

English Abstract

参考文献 (22)

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