低損耗微波開關(guān)用GeTe薄膜相變材料研究.pdf

1、微波開關(guān)的作用是控制微波信號通道的切換，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)，通訊，電子對抗等重大領(lǐng)域中。基于相變材料的微波開關(guān)具有高關(guān)開電阻比、速度快、尺寸小、低寄生電容、低功耗的優(yōu)良特性，擁有應(yīng)用于新一代高速可重構(gòu)射頻模塊的巨大潛力。其中，GeTe薄膜的晶化溫度較高，相變前后的電阻比更大，是研究低損耗相變微波開關(guān)的理想材料。本文首先對GeTe薄膜晶化前后的微觀結(jié)構(gòu)和表面形貌進(jìn)行了分析，然后通過電壓脈沖觸發(fā)實現(xiàn)開關(guān)特性，最后設(shè)計并制作了基于GeTe薄膜的開

2、關(guān)器件原型。主要結(jié)論如下：
　　1.研究GeTe薄膜的制備工藝并分析微觀結(jié)構(gòu)。通過優(yōu)化的射頻磁控濺射工藝制備的GeTe薄膜，其Roff/Ron高達(dá)5個數(shù)量級，Ron約為20Ω；通過XRD分析證實退火后，薄膜相變，形成斜方六面體結(jié)構(gòu)；通過AFM觀察薄膜表面形貌得出退火后薄膜晶粒長大，表面粗糙度增大；通過紫外-可見光測試吸收系數(shù)，擬合出非晶態(tài)和晶態(tài)的禁帶寬度分別為0.81eV和0.64eV。通過霍爾測試得到晶化過程中載流子濃度和遷移率

3、增大，導(dǎo)致電導(dǎo)率增大；通過阻抗譜分析得到非晶態(tài)存在容抗，阻擋了載流子的遷移，導(dǎo)致電阻率過大，晶化后容抗很小，載流子遷移率增大，電阻率降低。
　　2.測試直流電壓脈沖對GeTe薄膜相變過程的影響。通過測試得到從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的脈沖幅值為5V，寬度為980ns，從晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)的脈沖幅值為10V，寬度為20ns，實現(xiàn)一次開關(guān)轉(zhuǎn)換大約需要1μs。
　　3.設(shè)計并仿真基于GeTe薄膜的低損耗微波開關(guān)的性能。從仿真結(jié)果得出，改變幾