低電阻溫度系數(shù)TaN薄膜及微波功率匹配負(fù)載研究.pdf

1、微波功率匹配負(fù)載是微波器件與微波電路中的一類通用元件，可以廣泛應(yīng)用于通訊、雷達(dá)、探測等領(lǐng)域的無線電子器件及系統(tǒng)中。隨著無線通訊的快速發(fā)展，高頻率、大功率、性能穩(wěn)定的微波功率匹配負(fù)載的研究具有重要意義。本文采用直流磁控濺射制備TaN薄膜，對其微結(jié)構(gòu)及電性能進(jìn)行研究，并設(shè)計(jì)、制備具有高頻率、大功率性能特征的微波功率匹配負(fù)載。得出以下幾方面的結(jié)論：
　　在TaN薄膜方面，研究氮流量和退火工藝條件對TaN薄膜微結(jié)構(gòu)和電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2、表明，對于Al摻雜的TaN薄膜，當(dāng)?shù)髁繌?％增加到7%時(shí)，薄膜電阻率從2372μΩ·cm增加到3894μΩ·cm，電阻溫度系數(shù)（TCR）絕對值從253ppm/℃增大到945ppm/℃，薄膜厚度從320nm減小到230nm。在大氣中對TaN薄膜退火2小時(shí)，退火溫度從200℃增加到600℃時(shí)，方阻從12/sq增加到24/sq， TCR從15ppm/℃下降到-80ppm/℃；在大氣中對TaN薄膜進(jìn)行300℃退火，隨著退火時(shí)間從1小時(shí)增加到5

3、小時(shí)，方阻及TCR幾乎不變化。
　　在微波功率匹配負(fù)載的設(shè)計(jì)和仿真方面，根據(jù)有耗傳輸線理論及熱傳導(dǎo)相關(guān)理論，采用HFSS軟件與ePhysics軟件聯(lián)合仿真，設(shè)計(jì)具有高頻率、大功率性能特征的微波功率匹配負(fù)載。本文設(shè)計(jì)仿真了兩個(gè)微波功率匹配負(fù)載，其中一個(gè)工作頻帶為DC-18GHz，電壓駐波比小于1.2，功率負(fù)載為20W；另外一個(gè)工作頻帶為DC-40GHz，電壓駐波比小于1.2，功率負(fù)載為1W。按照仿真結(jié)果，采用直流磁控濺射、掩膜圖形化

4、、光刻、絲網(wǎng)印刷等工藝制備微波功率匹配負(fù)載樣品。測試結(jié)果表明，所制備樣品的TCR絕對值均小于120ppm/℃；功率測試期間，樣品表面溫度均在120℃以下，功率測試前后阻值變化均在2%以內(nèi)；在設(shè)計(jì)的頻率范圍內(nèi)除個(gè)別頻率點(diǎn)外，微波功率匹配負(fù)載的電壓駐波比均小于1.4，測試結(jié)果與設(shè)計(jì)結(jié)果具有很好的一致性。
　　為了克服單電阻膜微波功率匹配負(fù)載的工作頻率與功率負(fù)載能力不能同時(shí)提高的難題，設(shè)計(jì)并制備基于功率分流思想的雙電阻膜微波功率匹配負(fù)載