鎳鋅鐵氧體基TaN薄膜微波負載及隔離器研制.pdf

1、當今社會，星載、彈載系統(tǒng)中微波負載及器件的小型化和集成化是目前該領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。在鐵氧體基片上通過光刻工藝和沉積薄膜技術(shù)來實現(xiàn)微波器件的集成化成為當前應用牽引的研究熱點。本論文基于這一背景，研究了基于鎳鋅鐵氧體基上制備 TaN薄膜并通過工藝調(diào)整、理論設計和器件制作來研究薄膜與集成器件的性能，并且通過在鎳鋅鐵氧體基片上設計涂覆 CaO-Al2O3-SiO2玻璃釉來對基片進行表面處理，提高薄膜負載的功率密度，最后設計制備了微波集成隔離器

2、，并對其性能進行了測試。
　　第一，采用直流反應磁控濺射技術(shù)在鎳鋅鐵氧體基片上制備了 TaN薄膜。通過研究濺射時間、氮氣分壓等工藝條件變化對 TaN薄膜相結(jié)構(gòu)、方塊電阻、電阻溫度系數(shù)等參數(shù)的影響，確定了最佳工藝參數(shù)范圍。背底真空度為7.8×10-5-8.85×10-5 Pa，濺射氣壓0.6-0.8 Pa，濺射Ar流量為50 sccm，N2流量為2 sccm，濺射功率45-50 W，濺射時間1000 s，所得的薄膜方阻為42-50Ω

3、/□，電阻溫度系數(shù)TCR為50-61 ppm/℃，厚度約為350 nm。
　　第二，鎳鋅鐵氧體基片表面大量孔洞的存在會影響TaN薄膜負載的散熱性能，不利于負載功率密度的提高。為改善這一性能，實驗設計研究了 CaO-Al2O3-SiO2(CAS)玻璃釉，通過絲網(wǎng)印刷的方式在基片上涂覆一層玻璃釉，可有效改善基片表面平整性和散熱性能，有利于負載功率密度的提高。
　　第三，利用HFSS軟件設計仿真和優(yōu)化了尺寸為10 mm×10 mm

4、×0.5 mm的TaN薄膜微波負載的模型，負載在DC-20 GHz頻率范圍內(nèi)電壓駐波比VSWR小于1.2，然后在鎳鋅鐵氧體基片上制備了 TaN薄膜負載。經(jīng)測試，薄膜微波負載在DC-20 GHz頻率范圍內(nèi)VSWR均小于1.5，回波損耗S11小于-10 dB，阻抗變化為42Ω-58Ω，功率密度僅為1 W/mm2左右。為提高微波負載的功率密度，實驗仿真制作了基于玻璃釉涂覆的鎳鋅鐵氧體基片的TaN薄膜微波負載，測試顯示負載功率密度提高到了2.5