石墨烯高頻特性模型及其參數(shù)提取方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種石墨烯高頻特性模型及其參數(shù)提取方法，包括：石墨烯本征模型，包括四個本征單元，四個所述本征模型單元之間串聯(lián)；第一金屬接觸模型，包括第一接觸電阻和第一結(jié)電容，所述第一接觸電阻和所述第一結(jié)電容并聯(lián)；第二金屬接觸模型，包括第二接觸電阻和第二結(jié)電容，所述第二接觸電阻和所述第二結(jié)電容并聯(lián)；接地耦合模型，包括三個接地耦合單元，每個所述接地耦合單元包括第一等效電容、第二等效電容、第三等效電容和第一等效電阻；兩端耦合模型，包括第四等效電容、第五等效電容和第二等效電阻；參數(shù)提取方法，包括帶等效電感和等效電容的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。本發(fā)明專利技術(shù)具有如下優(yōu)點：能準(zhǔn)確地反映石墨烯的高頻特性、耦合特性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種。
技術(shù)介紹
由于石墨烯優(yōu)良的特性，逐漸被電化學(xué)領(lǐng)域的人員關(guān)注。但現(xiàn)有技術(shù)中缺少對石 墨烯的高頻特性進(jìn)行建模以及提參的方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。 為此，本專利技術(shù)的第一個目的在于提出一種石墨烯高頻特性模型。 本專利技術(shù)的第二個目的在于提出一種石墨烯高頻特性模型的參數(shù)提取方法。 為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的實施例公開了一種石墨烯高頻特性模型，包括:石墨 烯本征模型，所述石墨烯本征模型包括四個本征單元，四個所述本征模型單元之間串聯(lián)，每 個所述本征模型單元均包括第一石墨烯體電阻、第一石墨烯動能電感和第一量子電容，所 述第一石墨烯體電阻和所述第一石墨烯動能電感串聯(lián);第一金屬接觸模型，包括第一接觸 電阻和第一結(jié)電容，所述第一接觸電阻和所述第一結(jié)電容并聯(lián)，所述第一接觸電阻和所述 第一結(jié)電容并聯(lián)的節(jié)點與四個串聯(lián)的所述本征單元的一端處的本征單元連接;第二金屬接 觸模型，包括第二接觸電阻和第二結(jié)電容，所述第二接觸電阻和所述第二結(jié)電容并聯(lián)，所述 第二接觸電阻和所述第二結(jié)電容并聯(lián)的節(jié)點與四個串聯(lián)的所述本征單元的另一端處的本 征單元連接;接地耦合模型，所述接地耦合模型包括三個接地耦合單元，每個所述接地耦合 單元包括第一等效電容、第二等效電容、第三等效電容和第一等效電阻，其中，所述第一等 效電容通過所述第一量子電容連接在兩個相鄰的所述本征單元之間的節(jié)點上，所述第三等 效電容和所述第一等效電阻并聯(lián)，所述第三等效電容和所述第一等效電阻并聯(lián)的節(jié)點通過 第二等效電容連接在兩個相鄰的所述本征單元之間的節(jié)點上；以及兩端耦合模型，所述兩 端耦合模型包括第四等效電容、第五等效電容和第二等效電阻，其中，所述第四等效電容與 所述第一接觸電阻和所述第一結(jié)電容并聯(lián)的節(jié)點連接，所述第五等效電容和所述第二等效 電阻并聯(lián)，所述第五等效電容和所述第二等效電阻并聯(lián)的一端與所述第四等效電容連接， 另一端與所述第二接觸電阻和所述第二結(jié)電容并聯(lián)的節(jié)點連接。 根據(jù)本專利技術(shù)實施例的石墨稀高頻特性模型，能準(zhǔn)確地反映石墨稀的高頻特性、親 合特性。 為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的實施例公開了一種石墨烯高頻特性模型的提參方 法，包括上述石墨稀高頻特性模型和石墨稀本體，分別對石墨稀本體進(jìn)行測試，對石墨稀高 頻特性模型進(jìn)行仿真，得到表征所述石墨烯高頻特性模型和所述石墨烯本體的高頻特性的 參數(shù)，所述參數(shù)包括Y參數(shù)、等效電感和等效電阻，并求出所述石墨烯高頻特性模型和所述 石墨烯本體的對應(yīng)參數(shù)之間的差值;采用群智能優(yōu)化算法，調(diào)整所述石墨烯高頻特性模型 中的元件參數(shù)，直至所述差值達(dá)到最小值，或小于預(yù)設(shè)的閾值，其中，最終差值對應(yīng)的所述 石墨烯高頻特性模型中的元件參數(shù)就是所述石墨烯高頻特性模型最終的元件參數(shù)。所述分 別對所述石墨稀本體進(jìn)行測試，對所述石墨稀高頻特性模型進(jìn)行仿真，得到所述石墨稀高 頻特性模型和所述石墨烯本體的表征高頻特性的參數(shù)間的差值通過以下公式得到： 其中，y12代表所述石墨烯本體和所述石墨烯高頻特性模型的Y參數(shù)中的Y12部分， Ll2代表所述石墨稀本體和所述石墨稀高頻特性模型的等效電感，Rl2代表所述石墨稀本體 和所述石墨稀高頻特性模型的等效電阻，下標(biāo)s im代表模型仿真得到的參數(shù)，下標(biāo)measure 代表石墨烯測試得到的參數(shù)，下標(biāo)i和j分別代表第i個和第j個頻率點出的參數(shù)值，α為yl2 部分差值對整體差值的貢獻(xiàn)加權(quán)值，β為等效電感差值和等效電阻差值對整體差值的貢獻(xiàn) 加權(quán)值，α和β均大于等于0小于等于1。 本專利技術(shù)的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本專利技術(shù)的實踐了解到。【附圖說明】 本專利技術(shù)的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得 明顯和容易理解，其中： 圖1是本專利技術(shù)一個實施例的石墨烯高頻特性模型的電路示意圖； 圖2是本專利技術(shù)一個實施例的石墨烯高頻特性模型的提參方法的流程圖。 圖3A-3C是本專利技術(shù)一個實施例的石墨烯高頻特性模型的建模結(jié)果圖。【具體實施方式】 下面詳細(xì)描述本專利技術(shù)的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本專利技術(shù)，而不能理解為對本專利技術(shù)的限制。在本專利技術(shù)的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、 "前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為 基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本專利技術(shù)和簡化描述，而不是指示或暗 示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對 本專利技術(shù)的限制。此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對 重要性。 在本專利技術(shù)的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相 連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可 以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是 兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本 專利技術(shù)中的具體含義。 參照下面的描述和附圖，將清楚本專利技術(shù)的實施例的這些和其他方面。在這些描述 和附圖中，具體公開了本專利技術(shù)的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本專利技術(shù)的實施 例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本專利技術(shù)的實施例的范圍不受此限制。相反，本專利技術(shù)的 實施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。 以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本專利技術(shù)實施例的石墨烯高頻特性模型。 圖1是本專利技術(shù)一個實施例的石墨烯高頻特性模型的電路示意圖。請參考圖1，石墨 烯高頻特性模型包括石墨烯本征模型、第一金屬接觸模型、第二金屬接觸模型、接地耦合模 型和兩端耦合模型。 石墨烯本征模型，所述石墨烯本征模型包括四個本征單元，四個所述本征模型單 元之間串聯(lián)，每個所述本征模型單元均包括第一石墨烯體電阻Rc、第一石墨烯動能電感U和 第一量子電容C q。所述第一石墨烯體電阻和所述第一石墨烯動能電感串聯(lián)。本征模型分為 四段，用三個第一量子電容Cq代表石墨烯量，是由于石墨烯尺寸較大，在頻率很高時，需要 考慮分布式效應(yīng)，將模型分為兩段不夠充分，而且不能簡單用一個等效電容代替整體電容； 將模型分為四段，且用三個電容分別代表石墨烯量子電容，能更準(zhǔn)確的反映石墨烯的高頻 特性，具體來看，就是模型仿真結(jié)果與測試結(jié)果能更好地擬合。第一金屬接觸模型，包括第一接觸電阻Rc和第一結(jié)電容Cc。第一接觸電阻Rc和第一 結(jié)電容Cc并聯(lián)的節(jié)點與四個串聯(lián)的本征單元的一端處的本征單元連接。第二金屬接觸模型，包括第二接觸電阻Rc和第二結(jié)電容Cc。第二接觸電阻Rc和第二 結(jié)電容Cc并聯(lián)的節(jié)點與四個串聯(lián)的本征單元的另一端處的本征單元連接。 接地耦合模型包括三個接地耦合單元，每個所述接地耦合單元包括第一等效電容 CE、第二等效電容Cl、第三等效電容C2和第一等效電阻Rsl。第一等效電容Cl通過第一量子電 容Cq連接在兩個相鄰的本征單元之間的節(jié)點上。第三等效電容C2和第一等本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種石墨烯高頻特性模型，其特征在于，包括：石墨烯本征模型，所述石墨烯本征模型包括四個本征單元，四個所述本征模型單元之間串聯(lián)，每個所述本征模型單元均包括第一石墨烯體電阻、第一石墨烯動能電感和第一量子電容，所述第一石墨烯體電阻和所述第一石墨烯動能電感串聯(lián)；第一金屬接觸模型，包括第一接觸電阻和第一結(jié)電容，所述第一接觸電阻和所述第一結(jié)電容并聯(lián)，所述第一接觸電阻和所述第一結(jié)電容并聯(lián)的節(jié)點與四個串聯(lián)的所述本征單元的一端處的本征單元連接；第二金屬接觸模型，包括第二接觸電阻和第二結(jié)電容，所述第二接觸電阻和所述第二結(jié)電容并聯(lián)，所述第二接觸電阻和所述第二結(jié)電容并聯(lián)的節(jié)點與四個串聯(lián)的所述本征單元的另一端處的本征單元連接；接地耦合模型，所述接地耦合模型包括三個接地耦合單元，每個所述接地耦合單元包括第一等效電容、第二等效電容、第三等效電容和第一等效電阻，其中，所述第一等效電容通過所述第一量子電容連接在兩個相鄰的所述本征單元之間的節(jié)點上，所述第三等效電容和所述第一等效電阻并聯(lián)，所述第三等效電容和所述第一等效電阻并聯(lián)的節(jié)點通過第二等效電容連接在兩個相鄰的所述本征單元之間的節(jié)點上；以及兩端耦合模型，所述兩端耦合模型包括第四等效電容、第五等效電容和第二等效電阻，其中，所述第四等效電容與所述第一接觸電阻和所述第一結(jié)電容并聯(lián)的節(jié)點連接，所述第五等效電容和所述第二等效電阻并聯(lián)，所述第五等效電容和所述第二等效電阻并聯(lián)的一端與所述第四等效電容連接，另一端與所述第二接觸電阻和所述第二結(jié)電容并聯(lián)的節(jié)點連接。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王燕，潘志建，葉佐昌，張進(jìn)宇，
申請(專利權(quán))人：清華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11