【摘要】：以硅材料為核心的傳統(tǒng)元器件日益趨近物理極限,越來(lái)越難以滿足電子系統(tǒng)小型化、高性能的需求。石墨烯作為一種新型電子材料,以其優(yōu)異的電性能、熱性能和應(yīng)力性能引起國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注,有望成為下一代半導(dǎo)體器件的核心電子材料之一。以石墨烯為導(dǎo)電層的場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為一種新型納米器件,能夠滿足高性能與小型化結(jié)構(gòu)的要求,成為目前電子器件的研究熱點(diǎn)。準(zhǔn)確建立器件模型,對(duì)于微波和射頻電路的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本文針對(duì)石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件模型展開(kāi)研究,建立了等效電路模型并進(jìn)行參數(shù)提取。介紹了石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基本結(jié)構(gòu),分析了其工作原理和電學(xué)特性。根據(jù)石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管的雙極性輸運(yùn)的性質(zhì),分析了其輸出特性、開(kāi)關(guān)比、飽和性能。作為對(duì)器件工藝的反饋,建立了小信號(hào)等效電路模型,包括石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管的等效電路模型參數(shù)的初值測(cè)試提取方法,以及S參數(shù)優(yōu)化方法。在小信號(hào)模型的基礎(chǔ)上,論文對(duì)比了MOSFET、HEMT與石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管的異同,對(duì)Angelov非線性模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化與改進(jìn),提出了電流-電壓,柵源、柵漏電容非線性表達(dá)式,建立了石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管射頻大信號(hào)模型。并將完整的模型嵌入電路仿真軟件,進(jìn)行電路參數(shù)仿真,與晶體管的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比顯示,本文建立的模型具有較好的準(zhǔn)確度和實(shí)用性。
[Abstract]:As a new type of electronic material, graphene, with its excellent electrical, thermal and stress properties, has attracted wide attention of researchers at home and abroad, and is expected to become the core of the next generation semiconductor devices. As a new type of nano-device, field effect transistor with graphene as conductive layer can satisfy the requirements of high performance and miniaturization structure, which has become a hot spot in the research of electronic devices. The basic structure of graphene field effect transistor is introduced, its working principle and electrical characteristics are analyzed. According to the bipolar transport properties of graphene field effect transistor, its output characteristics, switching ratio and saturation performance are analyzed. Based on the feedback, a small signal equivalent circuit model is established, including the initial value test and extraction method of the equivalent circuit model parameters of graphene field effect transistor, and the S parameter optimization method.On the basis of small signal model, the similarities and differences of MOSFET, HEMT and graphene field effect transistor are compared, and the Angelov nonlinear model is simplified. With the improvement, the non-linear expressions of current-voltage, gate source and gate-drain capacitance are presented, and the RF large-signal model of graphene FET is established.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN386

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2216996