基于石墨烯场效应晶体管结构的太赫兹波调制器件研究

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1、金击杂ｆ妇Ｌ＊葦ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ专业学位硕±学位论文３ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ＾＊＊＊＊＊＾柳卿‘．论文题目基于石墨婦场效应晶体管结构的■太赫兹波调制器件妍究Ｉ．专业学位类别工程硕±单ｔ学号２０１３２２０３０６３７＇Ｉｆ作者姓名沈雁飞指导教师文岐业教授！莽聲鷄；占＇、．；分类号密级注1UD

2、C（题名和副题名）（作者姓名）指导教师（姓名、职称、单位名称）申请学位级别专业学位类别工程领域名称提交论文日期2016.03.18论文答辩日期2016.05.20学位授予单位和日期201606答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHOFTERAHERTZMODULATORBASEDONGRAPHENEFIELDEFFECTTRANSISTORSTRUCTUREAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMaj

3、or:MasterofEngineeringAuthor:ShenYanfeiSupervisor:Prof.WenQiyeSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方，夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文

4、中作了明确的说明并表示谢意。■作者签名；义履乂日期年５月从日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可［＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：义ｆｅ乂导师签名：日期：年＾月Ｗ日摘要摘要近年来，THz波作为新兴的电磁研究波段，其相关的功能器件太赫兹波调

5、制器得到了很大的创新研究。现在太赫兹波段相关的理论和器件发展都不成熟，制备的调制器也存在很多不足，如过慢的调制速率，过小的调制深度，严重制约着太赫兹通信和太赫兹成像的快速发展应用。二维薄膜材料石墨烯对太赫兹波响应显著，人工电磁超材料结构与石墨烯的复合结构对于太赫兹波通信和成像系统具有重大的应用潜力。本文首先介绍了石墨烯材料的结构、性质和一般的转移工艺，根据实验结果对石墨烯的转移工艺做了两点优化研究，接着对如何制备电学性能优异的背栅石墨烯场效应晶体管做了详细的论述，具体包括晶体管的结构、原理、制备、电学性能测试和石墨烯沟道的掺杂，通过摸索晶体管制备

6、工艺，不断调整优化和严格控制工艺流程和工艺参数，制备出性能优异的石墨烯晶体管，其他部分还分析了基片的清洗、实验的基本工艺摸索、Al2O3薄膜的DFM和XRD表征、晶体管基本参数的意义和测试方法。最后介绍了超材料的仿真和太赫兹测试系统，以石墨烯场效应晶体管的结构、工艺和测试结果为基础，结合电磁超材料结构，先设计了一种背栅GFET结构选频太赫兹波调制器，之后提出优化方案，又设计了一种背栅GFET结构的阵列式太赫兹波调制器，分别阐述了两种调制器的原理、结构和制备，并且进行了THz-TDS时域光谱系统测试和空间传输系统动态测试，分别得到17.7%的调制深

7、度和50kHz的3dB工作带宽以及26%的调制深度和84.5kHz的3dB工作带宽，THz调制性能有所提高。关键词：太赫兹波调制器，石墨烯场效应晶体管，超材料，石墨烯IABSTRACTABSTRACTInrecentyears,THzasanemergingelectromagneticresearchingwaveband,itsrelevantfunctionaldeviceTHzwavemodulatorshavebeenveryinnovativeresearching.Nowthetheoryanddeviceinterahertzsp

8、ectrumisnotmature,andtherearesomedeficienciesofthemodulatorswhichwer