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BST铁电薄膜移相器结构仿真与工艺研究

2020-12-16阅读(404)

BST铁电薄膜移相器结构仿真与工艺研究

论文摘要

铁电薄膜介质移相器相比较其它类型的移相器具有成本低、体积小、抗辐射、驱动功率低、可靠性强等优点而备受人们青睐,是军用雷达领域的热点研究对象。本文主要对叉指电容加载共面波导移相器结构做了简要的理论研究和实验制备,给出了共面波导与外接电路匹配的结构（CPW-MS）结构设计,重点讨论了双周期结构对器件性能的改进作用,最后通过半导体工艺成功地制备出了双周期、单周期移相器单元结构,并给出了器件的测试方案。利用HFSS软件对叉指电容的结构参数进行了模拟仿真,研究了叉指电极宽度、叉指电极间隙、叉指电极长度对器件性能的影响,结果发现大的移相量和小的损耗很难同时满足,需要根据具体情况对参数进行折中选择。对具有CPW-MS转换结构的移相器模型也做了HFSS仿真,结果发现在微带线（MS）宽度为一定值时,转换结构的角度越大,即转换结构的长度越小,器件的损耗越小,然而器件的移相量只在长度较大时有明显的变化。对双周期结构相邻叉指电容之间的不同距离进行了研究,最终得出可以在更宽的频段内阻抗匹配的一组L1和L2的值,并且这种相邻叉指电容位置的变化还可以降低某单个频率点的损耗,优化了移相器的性能。结合实际制备工艺以及本论文和本实验小组的相关结论给出了移相器的最终设计参数:信号线宽度为40μm60μm,缝隙宽度在没有叉指电极存在时为10μm20μm,有叉指电容时我们取为70μm,叉指长度40μm60μm,叉指宽度4μm8μm,叉指间距8μm12μm;衬底主要有Sapphire、Si,电极材料主要有Al、Cu、Pt;BST薄膜厚度为0.3μm0.8μm,Al电极厚度在1.152μm以上,Cu电极厚度0.934μm以上。利用剥离工艺成功的制备了单周期和双周期两种移相器单元结构,图形完整清晰,制备效果良好。最后提出可用在片测试技术对器件性能进行测试分析。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 铁电材料的物理特性及其应用
  • 1.2 雷达移相器的工作原理与分类
  • 1.3 BST 移相器的国内外研究概况
  • 1.4 本论文的主要工作内容
  • 2 铁电薄膜移相器的理论分析
  • 2.1 BST 薄膜的特性与制备方法
  • 2.2 微波传输线的理论模型
  • 2.3 分布式负载电容叉指结构分析
  • 2.4 双周期型电容加载理论分析
  • 2.5 本章小结
  • 3 BST 薄膜移相器的HFSS 仿真分析
  • 3.1 HFSS 软件介绍
  • 3.2 叉指电容加载结构模拟仿真
  • 3.3 CPW-MS 转换结构仿真
  • 3.4 双周期型电容加载仿真
  • 3.5 本章小结
  • 4 BST 薄膜移相器的单元设计与制备
  • 4.1 BST 铁电薄膜的制备与性能研究
  • 4.2 铁电薄膜移相器的单元设计
  • 4.3 铁电薄膜移相器的单元制备
  • 4.4 制备结果与测试方案
  • 4.5 本章小结
  • 5 全文总结
  • 5.1 本论文主要结论
  • 5.2 有待进一步解决的问题
  • 致谢
  • 参考文献

    • 相关论文文献

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