【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子开关，具体涉及一种石墨烯rf nems开关。
技术介绍
1、在无线通信中，射频(rf)应用显著增加了对高性能小型化器件的需求。rf微机电(mems)开关由于具有更高的高频性能和高线性度而优于固态开关。此外，基于静电驱动机制的mems开关消耗几乎为零的直流功率，成本低，并提供高隔离度和零插入损耗，使得它们适合于从移动通信到先进雷达系统的各种应用。然而，基于金属梁的rf mems开关虽然表现出良好的高频性能，但是，在高频下静摩擦和机械稳定性差，并且驱动电压高于当前集成电路技术的工作电压。
技术实现思路
1、针对上述金属梁的rf mems在高频下静摩擦和机械稳定性差，并且驱动电压高于当前集成电路技术的工作电压的技术问题，本专利技术提供了一种石墨烯rf nems开关，实现了小尺寸、轻重量、低成本、低驱动电压(0.41v)、快速的响应时间，更少的电阻损耗、优异的rf性能和用于电路中更小的占用空间。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种石墨烯rf nems开关，包括衬底、微波传输线、介电层和悬浮顶部电极石墨烯导电膜，所述衬底上方分布有微波传输线，所述微波传输线上方固定有介电层和悬浮顶部电极石墨烯导电膜，所述介电层上方垂直悬挂有顶部电极石墨烯导电膜。
4、所述微波传输线包括中心导体信号线和接地导体地线，所述中心导体信号线上固定有介电层，所述中心导体信号线作为驱动电极，所述介电层用于将开关与微波传输线的中心导体信号线
5、所述接地导体地线设置有两个，两个接地导体地线设置在中心导体信号线的两侧，所述顶部电极石墨烯导电膜的两端分别固定在两个接地导体地线上。
6、所述衬底采用高阻硅衬底、玻璃衬底、陶瓷衬底或砷化镓衬底。
7、所述介电层为薄层正方形结构，所述介电层的材料采用二氧化铪hfo2或氧化石墨烯go，所述二氧化铪hfo2的介电常数为25，所述氧化石墨烯go的介电常数为200。
8、所述微波传输线采用共面波导或微带线，所述微波传输线的材料采用金导体，所述微波传输线的电导率为4.56×107s/m。
9、所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜为悬置梁，所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜位于距中心导体信号线的0.02μm高度处，所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜与介电层形成接触状态和分离状态。
10、所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜处于向下状态时，所述介电层与悬浮顶部电极石墨烯导电膜接触，形成电容器结构。
11、所述所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜为长方形结构，所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜的材料为单层石墨烯或多层石墨烯。
12、所述衬底的尺寸为2×2×1μm，所述中心导体信号线的尺寸为0.5×2×0.02μm，所述接地导体地线的尺寸为0.5×2×0.05μm，所述介电层的尺寸为0.5×0.5×0.001μm，所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜的尺寸为1×0.5×0.00034μm。
13、本专利技术与现有技术相比，具有的有益效果是：
14、本专利技术提出的石墨烯rf nems开关的悬置梁为弹性二维薄层石墨烯材料，代替了传统的金属梁材料，实现了小尺寸(2×2×1.05μm)、轻重量、低成本、低驱动电压(0.41v)、快速的响应时间(5.42ps)，更少的电阻损耗、优异的rf性能和用于电路中更小的占用空间。
15、本专利技术提出的石墨烯rf nems开关在中心导体导体上使用薄介电层或具有高介电常数的电介质二氧化铪(hfo2)和氧化石墨烯(go)材料。在高频下可实现低的插入损耗和高隔离度，并且作为介电层，可以避免在加工过程当中因驱动电压的升高导致的断裂变形的问题以及对于降低开关的驱动电压具有显著的成效。
16、本专利技术提出的石墨烯rf nems开关通过在底部驱动电极处施加不同的电压可实现“off”、“on”状态。
17、本专利技术提出的石墨烯rf nems开关，对于单层和多层石墨烯梁，该开关在整个微波波段均表现出优越的rf性能，并且两种状态下的插入损耗与隔离度的变化几乎一直，这在实际的加工过程中，可以显著降低生产的挑战性。同时。对于单层石墨烯还具有非常低的吸合电压和高的开关速度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种石墨烯RF NEMS开关，其特征在于：包括衬底(1)、微波传输线(2)、介电层(3)和悬浮顶部电极石墨烯导电膜(4)，所述衬底(1)上方分布有微波传输线(2)，所述微波传输线(2)上方固定有介电层(3)和悬浮顶部电极石墨烯导电膜(4)，所述介电层(3)上方垂直悬挂有顶部电极石墨烯导电膜(4)。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯RF NEMS开关，其特征在于：所述微波传输线(2)包括中心导体信号线(201)和接地导体地线(202)，所述中心导体信号线(201)上固定有介电层(3)，所述中心导体信号线(201)作为驱动电极，所述介电层(3)用于将开关与微波传输线的中心导体信号线(201)进行直流隔离。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯RF NEMS开关，其特征在于：所述接地导体地线(202)设置有两个，两个接地导体地线(202)设置在中心导体信号线(201)的两侧，所述顶部电极石墨烯导电膜(4)的两端分别固定在两个接地导体地线(202)上。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯RF NEMS开关，其特征在于：所述衬底(1)采用高阻硅衬底、
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯RF NEMS开关，其特征在于：所述介电层(3)为薄层正方形结构，所述介电层(3)的材料采用二氧化铪HfO2或氧化石墨烯GO，所述二氧化铪HfO2的介电常数为25，所述氧化石墨烯GO的介电常数为200。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯RF NEMS开关，其特征在于：所述微波传输线(2)采用共面波导或微带线，所述微波传输线(2)的材料采用金导体，所述微波传输线(2)的电导率为4.56×107S/m。
7.根据权利要求2所述的一种石墨烯RF NEMS开关，其特征在于：所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜(4)为悬置梁，所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜(4)位于距中心导体信号线(201)的0.02μm高度处，所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜(4)与介电层(3)形成接触状态和分离状态。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯RF NEMS开关，其特征在于：所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜(4)处于向下状态时，所述介电层(3)与悬浮顶部电极石墨烯导电膜(4)接触，形成电容器结构。
9.根据权利要求1所述的一种石墨烯RF NEMS开关，其特征在于：所述所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜(4)为长方形结构，所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜(4)的材料为单层石墨烯或多层石墨烯。
10.根据权利要求2所述的一种石墨烯RF NEMS开关，其特征在于：所述衬底(1)的尺寸为2×2×1μm，所述中心导体信号线(201)的尺寸为0.5×2×0.02μm，所述接地导体地线(202)的尺寸为0.5×2×0.05μm，所述介电层(3)的尺寸为0.5×0.5×0.001μm，所述悬浮顶部电极石墨烯导电膜(4)的尺寸为1×0.5×0.00034μm。
...【技术特征摘要】
1.一种石墨烯rf nems开关，其特征在于：包括衬底(1)、微波传输线(2)、介电层(3)和悬浮顶部电极石墨烯导电膜(4)，所述衬底(1)上方分布有微波传输线(2)，所述微波传输线(2)上方固定有介电层(3)和悬浮顶部电极石墨烯导电膜(4)，所述介电层(3)上方垂直悬挂有顶部电极石墨烯导电膜(4)。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯rf nems开关，其特征在于：所述微波传输线(2)包括中心导体信号线(201)和接地导体地线(202)，所述中心导体信号线(201)上固定有介电层(3)，所述中心导体信号线(201)作为驱动电极，所述介电层(3)用于将开关与微波传输线的中心导体信号线(201)进行直流隔离。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯rf nems开关，其特征在于：所述接地导体地线(202)设置有两个，两个接地导体地线(202)设置在中心导体信号线(201)的两侧，所述顶部电极石墨烯导电膜(4)的两端分别固定在两个接地导体地线(202)上。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯rf nems开关，其特征在于：所述衬底(1)采用高阻硅衬底、玻璃衬底、陶瓷衬底或砷化镓衬底。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯rf nems开关，其特征在于：所述介电层(3)为薄层正方形结构，所述介电层(3)的材料采用二氧化铪hfo2或氧化石墨烯go，所述二氧化铪hfo2的介电常数为25，所述氧化石墨烯go的介电常数为20...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。