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碳纳米管互连电热耦合特性研究及其对传输信号的影响

作　者: 陈文超
导　师: 尹文言
学　校: 上海交通大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 碳纳米管 ESD 单壁碳纳米管阵列温度分布击穿电压功率容量串扰延时电热等效电路模型
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 90次
引　用: 2次
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内容摘要

论文中研究了金属单壁碳纳米管阵列互连线的电热耦合特性,该特性是在较高的电压偏置的情况下得出的。较高的电压偏置包括高的信号电压以及ESD脉冲。通过利用有限差分方法以及时域的有限差分方法分别求解稳态以及瞬态的热传导方程,可以得到局域级、中间级和全局级碳纳米互连线在不同偏置电压下的沿碳纳米管阵列纵向的温度分布。在此基础上进而得到碳纳米管的热击穿电压和功率承载能力与碳纳米管长度、环境温度等的关系,并利用曲线拟合方法得出其经验公式。另外,在前述基础上提出了改进的单壁碳纳米管电热耦合互连线模型,在该模型中正确的处理了偏置电压、碳纳米管长度、传热问题以及环境温度的影响。最后应用该模型分析自热效应对于信号传输的影响,包括对信号延时和串扰效应的影响。仿真结果证明,在局域级碳纳米互连系统中,自热效应对信号传输的影响较大,需设计时予以慎重考虑。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第1章绪论  7-11
  1.1 碳纳米电子学研究背景  7-8
  1.2 国内外研究动态  8-9
  1.3 研究碳纳米互连线的重要性  9
  1.4 本文主要内容  9-11
第2章碳纳米管概述  11-18
  2.1 碳纳米管简介  11-13
    2.1.1 碳纳米管的发现及制备  11
    2.1.2 碳纳米管的基本性质  11-12
    2.1.3 碳纳米管的主要应用  12-13
  2.2 碳纳米管结构及分类  13-15
    2.2.1 单壁碳纳米管的结构  14-15
    2.2.2 多壁碳纳米管的结构  15
  2.3 纳米管的能带结构  15-18
第3章碳纳米管的等效电路提取  18-38
  3.1 有关单壁碳纳米管模型建立的基本理论  19-23
    3.1.1 碳纳米管中电子平均自由程  19-22
    3.1.2 单壁碳纳米管中电子传输通道  22-23
  3.2 单壁碳纳米管的等效电阻  23-27
  3.3 碳纳米管的等效电感  27-30
    3.3.1 磁性电感  27-28
    3.3.2 动态电感  28-30
  3.4 碳纳米管的等效电容  30-31
    3.4.1 静态电容  30
    3.4.2 量子电容  30-31
  3.5 单壁金属碳纳米管的等效电路  31-35
  3.6 多壁碳纳米管的等效电路  35-36
  3.7 单壁碳纳米管阵列的等效电路  36-38
第4章单壁碳纳米管的电热耦合效应  38-55
  4.1 碳纳米阵列互连稳态温度分布  39-46
  4.2 碳纳米阵列互连热击穿  46-51
  4.3 碳纳米阵列瞬态电热特性分析  51-55
第5章电热效应对信号传输的影响  55-66
  5.1 考虑电热耦合的碳纳米互连线电路等效模型  55-58
  5.2 电热效应对信号延时的影响  58-60
  5.3 电热效应对串扰的影响  60-66
第6章总结与展望  66-67
参考文献  67-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  74-77
答辩决议书  77

碳纳米管互连电热耦合特性研究及其对传输信号的影响

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