碳納米管電特性測量技術(shù)的研究.pdf

1、碳納米管以其優(yōu)良的物理和化學(xué)特性受到了廣泛關(guān)注，成為21世紀(jì)推動科技發(fā)展的新動力。在其各種突出的特性中又以電學(xué)特性尤為顯著，在多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，如碳納米管組成的場效應(yīng)晶體管、電子場致發(fā)射、傳感器等方面。因此，對碳納米管基本電特性的研究是非常重要而且有意義的。 本文在認真研究和分析國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上設(shè)計了測量碳納米管基本電特性的系統(tǒng)。在利用現(xiàn)有實驗室AFM的條件下，自行設(shè)計電極與電路系統(tǒng)。使用AFM來實現(xiàn)對碳納米管的

2、觀察與操作，電路系統(tǒng)達到激勵及測量碳納米管的電特性的目的。在電路系統(tǒng)中，信號發(fā)生模塊以FPGA為核心利用DDS技術(shù)可自行編程產(chǎn)生任意波形對碳納米管進行激勵，為更多探索碳納米管電特性的提供了條件；測量模塊中則實現(xiàn)了對微小直流交流電流的檢測。實驗表明該系統(tǒng)可行，能夠完成對碳納米管阻抗容抗測量，為后續(xù)的更多研究打好基礎(chǔ)。 本文完成的主要工作有： 1）完成碳納米管電特性測量系統(tǒng)的整體設(shè)計。包括系統(tǒng)總體設(shè)計方案，測量系統(tǒng)的三個組成

3、部分。 2）完成電路系統(tǒng)的硬件設(shè)計，設(shè)計了具體的硬件構(gòu)成方案及器件的選型，分為信號發(fā)生模塊與信號采集模塊，實現(xiàn)對碳納米管激勵以及對微小電流信號的采集功能。 3）完成基于FPGA的信號發(fā)生算法設(shè)計，包括使用Verilog編程對SRAM和DA的協(xié)調(diào)與控制，利用DDS技術(shù)產(chǎn)生正弦波形。 4）完成基于FPGA的通訊算法設(shè)計，包括通過UART與上位機通訊，通過SPI對Flash完成讀寫操作。 5）完成對碳納米管的觀