新型柔性高頻天線
當前半導體信息技術的飛速發(fā)展促使電子產(chǎn)品向高集成度、微型化、智能化、低功耗等方向發(fā)展, 最終的目標是將功能單元實現(xiàn)在單一芯片化。無線通訊作為物聯(lián)網(wǎng)技術的主要節(jié) 點,其關鍵技術性能取決于天線設計。目前無線通訊技術主要包括無線 RF433/315M、藍牙、 Zigbee、Z-ware、LoRa、4G/5G 等。目前 4G、5G 移動通訊以及物聯(lián)網(wǎng)技術的推廣與發(fā)展, 頻帶調制、信息互聯(lián)和高速數(shù)據(jù)傳輸對天線的設計要求愈來愈高。通訊天線的設計已經(jīng)從低 頻向高頻,從單一頻段向雙頻、三頻、四頻等多頻方向發(fā)展。然而目前的天線設計主要基于 半導體制備及可重構技術,如開關切換天線的諧振點,及電壓調節(jié)改變天線的等效阻抗等, 來實現(xiàn)天線的多頻化。碳納米管和單層石墨烯的成功發(fā)現(xiàn)獲得開始吸引研究者的興趣。碳納米管和單層石墨烯 簡單的結構、優(yōu)異的性能和極高的電子遷移率,被認為是后硅 CMOS 時代最有競爭力的電 子材料之一。由于碳納米管和石墨烯高電子遷移率、優(yōu)異的力學性能及天然柔性等優(yōu)點,隨 著微電子學、材料學和半導體制造工藝技術與凝聚態(tài)物理學等多個學科的不斷發(fā)展,通過新 型結構和材料體系設計,柔性高頻碳納米管和石墨烯天線已成為可能,并進一步縮小系統(tǒng)占 用空間,提高器件集成度和高性能的重要發(fā)展趨勢。課題組在國家自然科學基金等項目資助下,結合合作團隊的研究優(yōu)勢,以碳納米管和石 墨烯的優(yōu)化與制備為基礎,優(yōu)化器件結構與尺寸設計,結合 HFSS 電磁仿真模擬,研發(fā)出可 應用于無線通訊的新型柔性高頻天線。課題組在過去幾年中分別在高質量碳納米管和石墨烯 的高頻應用、性能測試、高性能射頻天線調控機理研究等方面積累的豐富材料和物理經(jīng)驗, 對研究多頻帶可調諧石墨烯天線奠定了前期基礎。由于目前國內外尚無同類產(chǎn)品,隨著柔性可穿戴產(chǎn)品的不斷上市,柔性高頻天線的需求也會越來越迫切,因此本成果具有較大的推廣空間。
清華大學
2021-04-11