鐵氧體基上TaN微波功率薄膜負(fù)載及隔離器研究.pdf

1、所有的微波系統(tǒng)均是由眾多作用不同的微波元件和微波器件共同構(gòu)成的。微波器件的小型化和集成化又是目前應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)問題。微波功率負(fù)載作為微波器件和微波系統(tǒng)中的一類通用元件,在通訊、雷達(dá)、探測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用是廣泛的。本論文在這樣的背景下,研究了鎳鋅鐵氧體基上的TaN薄膜材料性能,并制備了微波功率薄膜負(fù)載,以及在此基礎(chǔ)上,制備了微波集成隔離器,得出了一些結(jié)論。
　　實(shí)驗(yàn)通過采用反應(yīng)直流磁控濺射的方法,在鎳鋅鐵氧體基上制備了TaN薄膜,且

2、研究了氮流量對(duì)薄膜電性能的影響。發(fā)現(xiàn)隨著氮流量從2sccm增加到7sccm,TaN薄膜沉積速率從18nm/min下降到10.5nm/min,TaN薄膜的方阻相應(yīng)的從25/sq增加到235/sq,薄膜 TCR為負(fù)值,其絕對(duì)值從50ppm/℃增加到380 ppm/℃。研究了Cu摻雜對(duì)TaN薄膜性能的影響,發(fā)現(xiàn)有Cu摻雜比無Cu摻雜的薄膜沉積速率要大,薄膜方阻值大,薄膜TCR絕對(duì)值要小。Cu摻雜可以有效的調(diào)節(jié)TaN薄膜的方阻和TCR,且具有正

3、TCR的Cu可以良好的彌補(bǔ)具有較大負(fù)值的TaN薄膜的TCR。確定了制作電阻器的薄膜部分的最佳工藝為氬氣流量50sccm,氮?dú)饬髁?sccm,濺射功率40W,濺射時(shí)間20min,這樣工藝下得到的薄膜方阻有利于制備匹配阻抗為50Ω的薄膜負(fù)載,且薄膜的TCR值較小為-50 ppm/℃。
　　用HFSS軟件設(shè)計(jì)并仿真了鐵氧體基上TaN微波功率薄膜負(fù)載,在DC-20GHz的工作頻段內(nèi)其VSWR的仿真優(yōu)化結(jié)果均在1.2以下,之后在鐵氧體基上制

4、作了微波負(fù)載,對(duì)其頻率性能和功率性能進(jìn)行了測(cè)試,制備的負(fù)載在DC-20GHz工作頻率范圍內(nèi)的駐波比在2以下,頻率性能良好,額定吸收功率為1W。
　　將負(fù)載應(yīng)用于環(huán)形器中,構(gòu)成隔離器,對(duì)器件的集成化做了簡(jiǎn)單探究。用HFSS軟件設(shè)計(jì)了在8GHz-12GHz頻段內(nèi)性能優(yōu)良的環(huán)形器,然后構(gòu)造了微波集成隔離器,在8GHz-12GHz頻段內(nèi)對(duì)隔離器的微波性能進(jìn)行仿真,其端口回波損耗大于-12dB,插入損耗S21小于-2dB,隔離度S12大于-