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金属-绝缘体-金属二极管：一种适用于整流天线应用的高频潜在整流器

DOI：10.1007/s11664-018-06887-9 期刊：Journal of Electronic Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 金属-绝缘体-金属（MIM）二极管是高频应用领域最具前景的候选器件之一?；谒泶┲鞯嫉牡缌鞔蓟?，其可实现飞秒级超快开关速度，因此在诸多潜在高速应用中（尤其是整流天线能量收集系统中的整流器）引发了广泛研究关注。自20世纪60年代初问世以来，针对整流天线应用的MIM二极管在设计、制造和表征等各方面均取得显著进展。本研究从整流天线应用角度出发，重点分析了MIM二极管在设计与制造方面的技术进步及未来挑战。此外，本文还报道了基于石墨烯（Gr）的Al/AlOx/Gr MIM二极管的制备与表征结果，该器件展现出高度非对称的电流-电压特性，具有大电流密度和良好非线性度——在1V偏压下获得超过2500的非对称比及高达1 A/cm2的对应电流密度，峰值非线性度达3.8，零偏压电阻低至600 Ω。这些性能指标完全满足整流操作需求，因此所制备的Al/AlOx/Gr MIM二极管有望成为整流天线中极具潜力的整流元件。
作者： SHILPI SHRIWASTAVA，C.C. TRIPATHI
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

对MIM二极管进行详细研究，重点关注其在整流天线应用中的设计与制造进展，并制备和表征基于石墨烯的Al/AlOx/Gr MIM二极管。

研究成果

MIM二极管因其快速开关时间和非对称I-V特性，在整流天线高频整流方面展现出巨大潜力。所制备的Al/AlOx/Gr二极管具有高非对称性（超过2500）、良好电流密度（高达1 A/cm2）和低零偏压电阻（600 Ω），适用于整流天线应用。未来工作应聚焦于优化材料组合与制备工艺以克服现存挑战。

研究不足

挑战包括同时实现高不对称性与低电阻、最小化寄生电阻和电容、形成超薄且均匀的绝缘层，以及提高与天线的耦合效率。制造技术在可重复性和规?；矫婵赡艽嬖谙拗?，难以满足商业应用需求。

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