《微纳米加工及应用》高频测量

高频测量纳米材料和器件电学研究直流测量（普遍）2端、3端、4端测量高频测量（实验报道少）材料制备阻抗匹配设备昂贵电学测量的频段与适用方法高频阻抗测量常用阻抗测量方法高频测量研究方法场分析法：以Maxwell方程为基础，求解电磁场的边界问题路分析法：化“电磁场”为“电路”的方法网络分析仪The

picture

of

a

VNA,

Agilent

N5230A微波探针台VNA

and

GSG

probes

make

up

the

on-wafermeasurement

system.简易微波探头GSG

probe

and

GSG

probe

with

bias

tee.微波测量校准件Standard

Calibration

Kit

(85052D)微波测量校准用样品Calibration

Substrate

(CS-5)微波测试碳管专用设备Agilent

B1500ACascade

Probe-stationExternal

bias

systemGSG

probesElectrode

padsProbe

pitch

vs

frequencyMeasurementCalibrationTo

get

data

of

DUTImpedance

SpectroscopyNano

letters

2008,

Vol.

8,

No.

1,

p152

-156Carbon

Nanotube

TransistorsNano

letters

2009,

Vol.

9,

No.

5,

p1937-1943Graphene

TransistorsNano

letters

2009,

Vol.

9,

No.

1,

p

422-426Graphene

Frequency

DoublerPKU,

Applied

Physics

Letters

96,

173104,

2010碳管高频阻抗测试-平面波导模拟Simulation

for

the

OPEN

structure

of

coplanarwaveguide

(CPW)待测碳管样品测试和模拟结果Appl.

Phys.

Lett.

98,

(2011)

093107纳米碳管原位力学性能测量利用扫描电镜中的“纳米机器人”探测单根纳米碳管的力学性能（魏贤龙等）Find

a

2-nm

SWCNT

&

move

it

in

a

SEM单壁碳管原位高频测量实拍记录Beam

to

string

transition

in

CNTsPKU,

Adv.

Func.

Mater.

19

(2009)

1753ParallelArrayofUltra-along

SWCNT-Prof.

Li,

YanPKU,

Nano

Lett.

6

(2006)

2987PKU,

Nano

Lett.

7

(2007)

2073Duke

&

PKU,

Nano

Lett.

9

(2009)

800Tsinghua

&

PKU,

Nano

Lett.

9

(2009)

3137ParallelArrayofUltra-along

SWCNT-Prof.

Li,

Yan超长碳管阵列超长碳管阵列高频响应模拟超长碳管阵列高频特性High

speedHigh

frequencySurvival

in

extreme

environmentQuantum

devices……CNT-based

electronicsSingle

MWCNT

usedas

in-plane

interconnectStanford

&

Toshiba,

Nano

Lett.

8

(2008)7060.25

micron-Si

CMOS

circuit,

11,000FETs,

1.03

GHz,

period

980

psout-of-plane

interconnecMWCNT

for

interconnect:

Technical

feasibility?Stanford,

Nano

Lett.

8

(2008)

706High

speed,

high-frequency

characterizationtransport

speed

of

electromagnetic

waves:

~c1

THz

~

1ps

x

c

=

10-12s

x

3x108m/s

=

0.3

mm

100

GHz

~~~

10

ps

~~~3

mm10

GHz

~~~

100

ps

~~~

3

cmBroadcastCellularPCSDefenseAviationNetwork

Analyzer

performsstimulus

-

response

testingof

RF

&

MW

components:filter,

amplifier,

converter...Key

MarketsComponent

ManufacturingComponent

designBase

station

and

videocabletestingNetwork

AnalyzerHigh-frequency

techniqueHigh-F

tech.:

Difficulties

for

nanomaterialsHigh-frequency

measurements

of

CNTsAPL

93

(2008)

083119Calculation:

Delay

in

SWCNT

bundle

&

CuIEEE

Tran.

Comp.

Aid.

Des.

Int.

Cir.

Sys.

25

(2006)近场微波扫描技术简介近场微波探测的原理比较复杂，就表象而言，就是以微波信号作为探测源，在远小于微波工作波长的距离内，对样品表面进行探测，获得样品的形貌和介电信息。一般会将微波谐振腔与扫描探针结合在一起，提高测量灵敏度，探针距样品表面的距离、针尖的大小和周围环境等都会对测量结果有较大的影响。Microwave

AFMMicrowave

cantilever:

for

nanomaterialsCNT-cantilever近场微波扫描探头-微波谐振腔典型用于近场微波扫描的同轴四分之一波长共振腔共振腔探测样品时的等效电路Meas.

Sci.

Technol.

16,

248–260

(2005)Appl.

Phys.

Lett.

90,

243105

(2007)近场微波扫描系统构成典型近场微波扫描系统组成同轴谐振腔X-Y-Z移动平台微波信号源相移器相位探测器模数转换器仪器控制系统Rev.

Sci.

Instrum.

69,

3846

(1998)近场微波扫描成像通过检测谐振腔谐振频率或品质因子的变化，可对样品表面成像。Appl.

Phys.

Lett.

97,

183111

(2010)近场微波扫描原子分辨率结合STM的近场微波扫描系统，可达到原子级别的分辨率Appl.

Phys.

Lett.

97,

183111

(2010)近场微波扫描测量介电常数可用于薄膜材料介电常数的测量Rev.

Sci.

Instrum.

80,

114701

(2009)近场微波扫描测量电容结合AFM的近场微波扫描系统，可进行fF量级电容测量Rev.

Sci.

Instrum.

79,

094796

(2008)本所近场微波扫描进展模拟设计四分之一波长同轴谐振腔使用高频结构模拟软件(HFSS)设计圆柱型四分之一波长同轴谐振腔探头谐振腔测试使用安捷伦网络分析仪N5230A测量谐振腔的谐振特性共振峰值为

-24.76dB

@

2.34042

GHz,

3dB

带宽为490kHz;

品质因子

4476共振频率处的幅度信号成像微波近场扫描探测亚表面结构微流通道形貌二维扫描成像17微米与200微米聚乙烯封装层下通道形貌•不同封装层下金属薄膜扫描结果高频器件仿真系统Sentaurus

是现在对器件电学特性仿真的主要工具，涵盖了微纳电子器件的主要性能的仿真，特别是电学特

性。--

Sentaurus器件仿真软件静态工作点仿真频率特性仿真器件结构编辑仿真网格化--Advanced

DesignSystemADS包含时域电路仿、频域电路仿真、三维电磁仿

真、通信系统仿真和数字信号处理仿真设计，支持射频和系统设计工程师开发所有类型的RF设计。建立合适的等效电路HFSS软件模拟已建高频器件仿真设计、测量设备Dell

PowerEdge

T620CPU

E5-2690x22.90GHz,

8.0GT/s

QPI8GBx4

RDIMMSentaurus

器件仿真软件E5071c

VNA

(20GHz)SM-4探针台器件测试电极设计器件中心区电极示意图器件测试电极实际尺寸

(200μm

x

200μm)改进器件高频特性若干难点高寄