Affordable Access

High-frequency characterization and applications of graphene devices

Authors
Publisher
McGill University
Publication Date
Keywords
  • Engineering - Electronics And Electrical
Disciplines
  • Geography
  • Physics

Abstract

Dans cette thèse, nous avons expérimentalement sondé les micro-ondes électrodynamiques de graphène de grande surface, plus particulièrement les mesures de graphène sans contact pour en extraire les propriétés de la matière et la mise en œuvre de dispositifs non-réciproques générateurs de micro-ondes. Notre objectif consiste à exploiter l'interaction entre le graphène et les ondes électromagnétiques dans le domaine des micro-ondes. En fabriquant un guide d'ondes de graphène coplanaire à large bande, nous établissons que le graphène possède une résistance de large bande constante comprise entre 17 Hz et 110 GHz. Ceci est attribuable à l'inductivité cinétique et à l'effet pelliculaire négligeables jusqu'à 110 GHz. Nous décrivons l'impédance des contacts entre le graphène et les électrodes métalliques. Nos dispositifs démontrent que la capacitance de contact court-circuite la résistance de contact au-dessus de 2 GHz, permettant les mesures du graphène sans contact jusqu'à 110 GHz. Nous avons mesuré la conductivité magnétique du graphène à grande surface sous excitation de micro-ondes utilisant une géométrie de disque Corbino en transférant les films de graphène sur des embouts de câble coaxial polis. Notre installation permet l'utilisation de dispositifs de graphène actifs et passifs où les dispositifs actifs sont dopés par effet de champ avec une grille de silicium intrinsèque transparente aux micro-ondes. Nous avons extrait des mobilités à base de la conductivité magnétique autour de 1000 cm… en utilisant le model de Drude à une composante à haute densité. Une magnéto résistance atypique a également été observée. Nous avons créé, fabriqué et caractérisé un guide d'onde isolateur creux avec du graphène biaisé magnétiquement agissant comme élément non-réciproque par rotation de Faraday. Notre montage expérimentale permet la caractérisation sans contact de la conductivité, la mobilité et la densité de porteurs de charges du film de graphène. La rotation de Faraday a été mesuré jusqu'à 1.5 ce qui résulte en une isolation de 25dB. Nous démontrons que la performance de l'isolateur peut être améliorée en augmentant la mobilité dans le graphène. Étant donné que la direction de la rotation de Faraday dépend du signe du porteur de charge dominant dans le graphène, nous soumettons des données démontrant que la direction de l'isolation peut être modulée et changée en utilisant l'effet de champ implémenté dans le guide d'ondes creux avec une seule source de voltage à basse puissance. Notre travail suggère que d'autres dispositifs non-réciproques comme des circulateurs peuvent être implémentés de façon compacte avec du graphène.

There are no comments yet on this publication. Be the first to share your thoughts.