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文檔簡介
1、高功率脈沖磁控濺射(HiPIMS)是一種新興的薄膜濺鍍技術,能夠在瞬間產(chǎn)生的高密度等離子體,有效地改善薄膜性能,對薄膜工業(yè)的發(fā)展有重要意義?;阼F電薄膜的可調(diào)諧微波組件,有望在現(xiàn)代通信系統(tǒng)得到重要應用而受到廣泛關注。本論文從HiPIMS薄膜的沉積、鈦酸鍶鋇(BST)薄膜和變?nèi)萜鞯闹苽湟约翱烧{(diào)諧微波元件的設計三個方面進行研究。
HiPIMS是在離子化物理氣相沉積技術的基礎上,在瞬間提供非常高的功率生成高密度等離子體,用以產(chǎn)生高密
2、度體沉積流,目前主要應用于制備碳薄膜和各種金屬薄膜。本論文深入研究了HiPIMS技術的工作機理,探討了等離子體特性。采用HiPIMS技術成功地制備了氧化鋯薄膜,并通過理論和實驗研究了不同濺射氣體比例、濺射腔激勵電源功率和脈沖參數(shù)對薄膜質(zhì)量的影響。研究發(fā)現(xiàn),選擇合適的氧氬比和驅(qū)動脈沖占空比,可以產(chǎn)生較均勻穩(wěn)定的等離子體。在玻璃和氧化銦錫(ITO)-玻璃襯底上制備的氧化鋯薄膜,最小粗糙度分別只有1.1nm和1.3nm,其薄膜的穿透度分別達到
3、90%和84%以上。玻璃襯底上薄膜的能帶系數(shù)接近5.86eV,ITO襯底上薄膜的光學能帶會受到ITO的限制,僅為3.8eV。超薄氧化鋯薄膜顯示了優(yōu)于8410A/m的漏電流特性。
本論文采用射頻濺鍍技術沉積了鈦酸鍶鋇薄膜,并討論了沉積氧壓、基片溫度、濺射腔激勵電源功率等對鈦酸鍶鋇薄膜鍍率的影響。成功地制備了金屬-BST-金屬(MIM)結(jié)構的變?nèi)萜?,調(diào)諧度可達44.4%。在此研究基礎上,首次成功制備了金屬-BST-ITO新型結(jié)構的
4、變?nèi)萜鳌S捎谘蹩杖睓C制,ITO變?nèi)萜麟娙?電壓特性為單調(diào)下降趨勢,調(diào)諧度為8.5%。
在鐵電薄膜變?nèi)萜骰A上進行了鐵電移相器的設計。采用HFSS仿真軟件模擬了耦合度-3 dB的周期性負載轉(zhuǎn)向耦合器。在Mach-Zehnder電光調(diào)制結(jié)構中應用 BST薄膜變?nèi)萜?,設計了鐵電薄膜可調(diào)諧移相器。仿真結(jié)果表明,此移相器可實現(xiàn)最大相移為219.2°,工作頻寬為232MHz。論文最后還設計了基于本論文所研究的新型移相器的兩種高增益陣列天線
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