《基於碳納米管的極低開啟電壓二極體及其射頻電路》是依託北京大學，由丁力擔任負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於碳納米管的極低開啟電壓二極體及其射頻電路
- 項目負責人：丁力
- 項目類別：青年科學基金項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
二極體在射頻電路中有著及其重要和廣泛的套用，傳統的二極體普遍具有較高開啟電壓，在射頻電路都需要施加直流偏置電壓。這不僅增加電路設計難度，也增加靜態功耗。本項目擬充分利用碳納米管材料和器件的優勢，製備具有極低開啟電壓的二極體，並探索其在射頻電路、特別是電磁波探測電路和能量收集電路方面的套用。主要研究內容包括（1）利用極低閾值電壓的碳納米管場效應電晶體實現開啟電壓小於0.1 V的二極體，（2）基於這種二極體，設計和製備無需直流偏置的高性能全波整流電路，（3）利用這種二極體的高效整流電路，設計和製備頻率探測電路，提高頻率探測器的解析度和靈敏度。電壓回響度要大於10V/W，噪聲等效功率要低於50pW/(Hz^0.5)。
結題摘要
二極體在射頻電路中有著及其重要和廣泛的套用，傳統的二極體普遍具有較高開啟電壓，在射頻電路都需要施加直流偏置電壓。這不僅增加電路設計難度，也增加靜態功耗。本項目擬充分利用碳納米管材料和器件的優勢，製備具有極低開啟電壓的二極體，並探索其在射頻電路、特別是電磁波探測電路和能量收集電路方面的套用。我們採用了二極體連線的碳管電晶體實現二極體，在正向偏置的情況下，二極體的肖特基勢壘除了受到偏壓的影響，還會得到柵極電壓的改善，所以相比較已有的工作結果，定然在性能上會有所改進。再加上高性能歐姆接觸碳管器件製備的基礎和碳管材料的電子學優勢，這種設計的碳管二極體，可以更好的發揮出碳管作為電子學材料的優勢。除此之外，這種設計充分利用了目前碳納米管場效應電晶體的閾值電壓易於調節的優勢，實現零閾值，從而實現開啟電壓小於0.1 V的二極體。在傳統二極體中，開啟電壓最低可以在0.2 V之上，肖特基結碳管二極體一般也都會在0.2 V以上。而且他們很難對開啟電壓進行調控和降低。因此，工作電壓偏置或者器件工作損耗都會相對較高。利用成熟的碳管電晶體調控閾值的方法控制二極體開啟電壓，可以很好的解決以上這個問題。本項目主要的研究成果包括：（1）利用極低閾值電壓的碳納米管場效應電晶體實現開啟電壓為0.08 V的二極體，（2）基於這種二極體，設計和製備高性能全波整流電路，最小整流電壓小於0.2V，（3）利用這種二極體的高效整流電路，設計和製備頻率探測電路，提高頻率探測器的解析度和靈敏度。電壓回響度要達到105V/W，噪聲等效功率要低於1pW/(Hz^0.5)；（4）探索該二極體在電磁波能量收集模組中的套用，提高對於小信號電磁信號能量轉化的效率和降低最小可轉化信號能量，能量轉換效率達到60%以上。
