碳納米管及石墨烯在納米集成電路互連線中的相關(guān)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著電子信息技術(shù)和納米電子技術(shù)的飛速發(fā)展，集成電路的特征尺寸也由原來(lái)的亞微米尺度縮小到了納米尺度，這意味著進(jìn)入了納米集成電路時(shí)代。在現(xiàn)代高速大規(guī)模集成納米電路中，由于互連線已縮小到納米尺寸，金屬電阻率將劇烈增加，將會(huì)出現(xiàn)電子遷移、熱穩(wěn)定性下降以及整個(gè)系統(tǒng)可靠性下降等嚴(yán)重的問(wèn)題，因此互連線的電特性和熱特性分析將成為新一代納米集成電路中的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　 隨著碳納米管和石墨烯的發(fā)現(xiàn)，由于其在片上互連和通孔等方面具有優(yōu)異的

2、特性，慢慢在集成電路中扮演越來(lái)越重要的角色。因此，本論文重點(diǎn)對(duì)碳納米管和石墨烯在未來(lái)納米集成電路中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。本文首先介紹了納米電子學(xué)的研究背景，接著介紹了目前碳納米管和石墨烯的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，然后討論了它們的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步研究了其在電、熱等方面作為互連線和通孔所具備的一些特性。
　　 本論文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)可歸納為:
　　 1.對(duì)單壁碳納米管互連線的等效電路模型進(jìn)行建模分析，主要對(duì)電阻、電容和電感三個(gè)主要的分

3、布電路參數(shù)進(jìn)行了分析。
　　 2.研究了單壁碳納米管束互連線等效的傳輸線電路模型，通過(guò)單壁碳納米管束互連線的傳輸函數(shù)，分析了單壁碳納米管束互連線的絕對(duì)穩(wěn)定性和信號(hào)傳輸特性。接著，提出了單壁碳納米管束互連線的分布RLC電路模型，研究了單壁碳納米管束互連線上輸出信號(hào)的傳輸時(shí)延特性以及兩根單壁碳納米管束互連線之間的耦合串?dāng)_效應(yīng)進(jìn)行了研究。
　　 3.研究了多壁碳納米管束作為集成電路通孔材料時(shí)的電熱耦合特性，給出了多壁碳納米管束

4、通孔的等效集總參數(shù)的電路模型。本文對(duì)多壁碳納米管束通孔的等效電路參數(shù)隨著溫度和頻率的變化的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的研究。另一方面，本文還研究了硅襯底摻雜濃度對(duì)其性能的影響。另外，本文還介紹了多壁碳納米管束過(guò)孔陣列的等效電路模型，并且考慮了相鄰多壁碳納米管束過(guò)孔之間的耦合作用。
　　 4.研究了多層石墨烯互連線的信號(hào)傳輸特性，給出了多層石墨烯互連線的等效單導(dǎo)體電路模型，并且考慮了相鄰層之間的耦合作用，然后研究了多層石墨烯互連線的等效傳輸線