使用贝纳尔堆叠双层石墨烯改善无源电阻式混频器的变频损耗

2019年1月，《电子器件快报》(IEEE Electron Device Letters)刊发了国家脉冲强磁场科学中心吴燕庆教授课题组关于高性能双层石墨烯无源电阻式混频器的研究成果。该论文标题为“Improvement of Conversion Loss of Resistive Mixers Using Bernal-Stacked Bilayer Graphene”，吴燕庆教授为论文通讯作者，课题组田猛串博士为第一作者，其余作者包括课题组成员李学飞，高庆国，熊雄和张振丰。

       和有源混频器相比，无源混频器表现出更低的功耗和更高的线性度。利用石墨烯作为沟道材料的无源电阻式混频器得到了广泛的研究，理论研究表明，电阻式无源混频器的变频损耗随着开关比的增大而降低。但石墨烯的低开关比使得此类混频器表现出较大的变频损耗。因此打开石墨烯的带隙来提升石墨烯器件的开关比是发展低变频损耗石墨烯基无源电阻式混频器的一个重要方向。我们采用化学气相沉积得到的AB堆叠双层石墨烯制作了双栅射频晶体管。研究表明，随着石墨烯器件开关比的增加，混频器的损耗大幅下降，变频损耗的下降量超过10 dB。在沟道长度为0.16 μm的器件中，在开关比接近12时，混频器的变频损耗低至12.7 dB，为文献报道的石墨烯无源混频器的最优值。同时，我们测量了AB堆叠双层石墨烯电阻式无源混频电路在高温下的性能变化。测量表明，在380 K的温度下，变频损耗降低了2 dB。在380 K下长达3小时的稳定性测试中，器件的变频损耗降低了2 dB。该结果展示了AB堆叠双层石墨烯电阻式无源混频器在低损耗电路和高温场合的应用潜力。

文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/8585114