[发明专利]用于无线通信和无线电传输的碳纳米管

说明书

技术领域

本发明涉及碳纳米管，更具体地，涉及一种用作调幅(amplitude-modulated，AM)信号的解调器的碳纳米管(carbonnanotube，CNT)。

背景技术

因为碳纳米管的有利特性，诸如大的迁移率、高跨导和长自由程，碳纳米管作为高频电子设备中的部件的用途获得了很大的关注。除了将碳纳米管作为高频场效应晶体管的常见应用之外，碳纳米管的其它成功应用包括：用作射频(RF)检测器和混频器。因为碳纳米管的电学特性和非常小的尺寸，碳纳米管是实现纳米级器件的有希望的备选材料。

发明内容

本文描述了其中碳纳米管用作调幅信号的解调器的系统和方法。由于碳纳米管的非线性电流电压(I-V)特性，碳纳米管引起对所施加的射频信号的整流，使得碳纳米管能够用作调幅射频信号的解调器。通过适当地偏置碳纳米管，使得工作点位于I-V曲线的最大部分的中心，可以将碳纳米管的解调效果最大化。本发明对于可能出现的纳米级无线通信系统(例如，纳米级无线电系统)而言是有用的。

本领域技术人员在阅读以下的附图和详细描述时，本发明的其它系统、方法、特征和优势将是明显的或者将变得明显。本说明书所包括的所有另外的系统、方法、特征和优势都应纳入本发明的范围之内，因此也要受到所附权利要求的保护。本发明并非被限制成需要示例实施例的细节。

附图说明

通过研究附图，可以逐步地理解本发明的细节，包括制作、结构和操作，在附图中相同的附图标记表示相同的部件。

图1示出验证根据示例性实施例的碳纳米管作为调幅解调器的用途的测试装置。

图2(a)是半导体化碳纳米管的源极漏极微分电导与栅极(衬底)电压之间关系的曲线图。

图2(b)示出碳纳米管的电流电压(I_DS-V_DS)曲线。

图3(a)示出解调电流和|d²I/dV²|相对于偏置电压V_B的变化的比较，表明二者之间存在良好的匹配。

图3(b)示出锁相放大器在100kΩ的感测电阻器上检测的线性调制电流，说明I与V_RF²成比例(f＝1GHz，P＝0dBm，f_mod＝13Hz)。

图4示出相对于调制频率而测量的解调电流幅度(f＝1GHz，P_wr＝-5dBm，R＝100Ω，V_BB＝2V)。

图5(a)示出解调信号与频率之间的关系，其中寄生电容在频率大于2GHz时将射频信号短路。

图5(b)示出射频等效电路的示意图。

图6示出根据示例性实施例的基于碳纳米管的无线电系统。

具体实施方式

以下公开的附加特征和教导中的每个可以被单独地使用，或者与其它特征和教导结合使用，以便提供调幅(AM)无线电信号的碳纳米管解调器。现在将参考附图更为详细地描述本发明的代表性例子，这些例子既单独地使用又组合地使用这些附加特征和教导中的许多附加特征和教导。这种详细描述仅仅旨在教导本领域技术人员用于实现本发明的优选方面的进一步的细节，而并非旨在限制本发明的范围。因此，在以下的详细描述中公开的特征和步骤的组合在广义上并非是实施本发明所必需的，相反，只是用来进行教授以便具体地描述本发明的代表性例子。

而且，从属权利要求和代表性例子的许多特征可以以没有具体和明显指明的方式进行组合，以便提供本发明的附加的有益的实施例。另外，应清楚地注意到，为了提供原始公开内容以及为了独立于实施例和/或权利要求中的特征的组成来限制所要保护的主题内容，在说明书和/或权利要求中公开的所有特征是被彼此分离和独立地公开的。还应清楚地注意到，为了提供原始公开内容以及为了限制所要保护的主题内容，所有的值范围或实体组的表示公开了每个可能的中间值或中间实体。

这里提供的实施例一般地涉及碳纳米管用作调幅信号的解调器的系统和方法。提供了验证碳纳米管作为调幅解调器的用途的实验结果，随后提供了能够解调高保真度音频的示例性的基于碳纳米管的无线电系统。基于碳纳米管的调幅解调器表明了纳米技术在无线领域的有用性。

进行实验来验证调频范围直至100KHz的基于碳纳米管的调幅解调器。图1示出用于实验的测试装置的示意图。该装置包括待测的碳纳米管器件10。对具有半导体化碳纳米管的共计四个器件10进行了测试。