基于碳納米材料的諧振器與天線研究.pdf

1、隨著電子信息系統(tǒng)朝高傳輸速率、多功能化和高集成化的方向迅猛發(fā)展,電子器件的工作頻率不斷升高、尺寸不斷變小已成為必然的技術(shù)趨勢。但是電子器件的性能極大地依賴于其電磁材料的特性,而隨著工作頻率的提高,傳統(tǒng)金屬材料趨膚效應(yīng)日益明顯,歐姆損耗急劇增大;器件縮小到納米尺度后,材料顯現(xiàn)納米效應(yīng)甚至量子效應(yīng),功耗增加,自熱效應(yīng)嚴(yán)重,熱穩(wěn)定性和可靠性降低。這些問題已成為限制電子系統(tǒng)高頻工作和小型化集成的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。如何在有限空間內(nèi)實現(xiàn)可靠的高性能濾波

2、器和天線,已成為了一個亟待解決的問題。
　　碳納米管和石墨烯等碳納米材料是解決這一問題的潛在選擇。碳納米材料具有極其優(yōu)異的電磁、熱和力學(xué)特性。其中,金屬性碳納米材料的電阻率低,高頻時受趨膚效應(yīng)影響小,電流承載能力強(qiáng);當(dāng)其用于構(gòu)成小型化無源器件時,比傳統(tǒng)電磁材料能提供更高的品質(zhì)因數(shù)和工作效率、較低的損耗,并且碳納米材料中存在多種可調(diào)諧的工作機(jī)理,非常適合于構(gòu)造可調(diào)諧器件。本文將對基于碳納米材料的高性能諧振器與可切換高阻表面開展了系統(tǒng)

3、性的創(chuàng)新研究。
　　本文首先簡要介紹了關(guān)于碳納米材料的基本理論,敘述了與本文相關(guān)的量子電子學(xué)以及納米電子學(xué)的相關(guān)概念與知識,完成對碳納米材料基本電特性的建模。在碳納米管基本電特性的基礎(chǔ)上,針對現(xiàn)有模型不夠完善的地方進(jìn)行了精確建模,并基于此設(shè)計了單壁碳納米管集束和多壁碳納米管的太赫茲高性能諧振器,研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對諧振器性能的影響,其無載品質(zhì)因數(shù)可以達(dá)到200以上,比類似尺寸類似工作頻段的傳統(tǒng)金屬諧振器高出了一個數(shù)量級。諧振器的溫漂特