鏡像法測試高溫超導(dǎo)薄膜微波表面電阻的研究.pdf

1、利用高溫超導(dǎo)薄膜制作的微波無源器件已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用于民用和軍用通信設(shè)備以及雷達(dá)偵查設(shè)備前端。隨著高溫超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的深入，優(yōu)質(zhì)超導(dǎo)薄膜的需求量越來越大。超導(dǎo)薄膜微波表面電阻(RS)的測試在薄膜的制作過程中，可對(duì)薄膜好壞進(jìn)行檢測，有利于制作工藝的調(diào)整；在設(shè)計(jì)微波無源器件時(shí)，可準(zhǔn)確提取薄膜的微波電阻值，保證高性能超導(dǎo)微波器件的設(shè)計(jì)效率。因此超導(dǎo)薄膜RS的測試在超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化過程中是不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在超導(dǎo)機(jī)理的理論研究過程中，超導(dǎo)材料

2、微波電阻隨頻率、溫度等物理量的變化關(guān)系一直是研究者關(guān)心的內(nèi)容，而理論研究的正確與否通常需要靠實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證，因此在理論研究過程中超導(dǎo)薄膜微波表面電阻的測試同樣不可或缺。作為高溫超導(dǎo)薄膜微波表面電阻測試方法之一的鏡像介質(zhì)諧振器法，具有單片、無損、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，并被采用作為國家標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充。本論文對(duì)超導(dǎo)薄膜微波表面電阻鏡像介質(zhì)諧振器法作以下研究：
　　 對(duì)鏡像介質(zhì)諧振器法校準(zhǔn)步驟進(jìn)行深入分析，提出了“篩選法”和“淘汰法”，對(duì)安裝在測

3、試探頭和校準(zhǔn)探頭中的蘭寶石組合進(jìn)行配對(duì)選擇，確保測試探頭和校準(zhǔn)探頭的接觸面為零電阻面，從而提高A值的準(zhǔn)確度；使用鍍金銅板作為已知微波表面電阻值待測樣品，利用金的穩(wěn)定性，確保B值不受金屬氧化導(dǎo)致RS變化產(chǎn)生的不良影響，并利用工作在TE013模式的諧振空腔測得鍍金銅板在12GHz，77.3K時(shí)的微波表面電阻為66.74mΩ；提出了終端采用50Ω負(fù)載和損耗介質(zhì)材料兩種方法對(duì)校準(zhǔn)探頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)了測試探頭和校準(zhǔn)探頭結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。使用

4、改進(jìn)后的鏡像法測試裝置與國家標(biāo)準(zhǔn)中的雙介質(zhì)諧振器法測試裝置進(jìn)行對(duì)比測試，比對(duì)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.038mΩ，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為5.2％，小于超導(dǎo)薄膜微波表面電阻測試國家標(biāo)準(zhǔn)中提出的20％測試相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，證明了論文中所提出的一系列改進(jìn)方法的有效性；提出了鏡像介質(zhì)諧振器一腔多模測試方法，設(shè)計(jì)制作了工作在TE011、TE012、TE021、和TE013四個(gè)TE諧振模式的測試裝置，利用該裝置對(duì)高溫超導(dǎo)薄膜在11.03GHz、17.38GHz、19