發(fā)布時間：2017-03-17 18:04

  本文關(guān)鍵詞：低損耗大尺寸微波單晶薄膜外延及原位集成器件技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近些年來,無線通訊技術(shù)和移動通訊技術(shù)的飛速發(fā)展給人們生活帶來了極大的方便。雷達技術(shù)的不斷進步使其廣泛應用于軍用和民用領(lǐng)域。而釔鐵石榴石材料具有損耗低、應用頻率高的特點,在射頻微波領(lǐng)域有著廣泛的應用。除此之外,釔鐵石榴石納米厚度的單晶薄膜在自旋邏輯器件應用方面被高度重視,利用液相外延法制備的單晶超薄膜具有重要的科研價值。鐵氧體環(huán)行器是無線通訊系統(tǒng)和雷達中不可缺少的器件之一,承擔著天線復用(收發(fā)分離)、功放保護、隔離、匹配等作用。本文以小型化鐵氧體環(huán)行器作為目標,基于液相外延工藝、共面波導技術(shù)和帶狀環(huán)行器理論展開研究,實現(xiàn)了一種小型化高性能的鐵氧體環(huán)行器。在材料方面,利用磁控濺射法研究了鑭摻雜量和退火工藝對釔鐵石榴石薄膜的影響。采用真空快速熱退火工藝,研究發(fā)現(xiàn)10 min的退火時間并不能使100 nm的YIG膜完全晶化,800℃是比較好的結(jié)晶溫度。利用常規(guī)退火方法,采用800℃的退火溫度,保持2個小時,慢速降溫,得到了比較好的晶化結(jié)果,發(fā)現(xiàn)不同鑭摻雜量的膜晶粒生長情況差距較大,成分為Y2.97La0.03Fe5O12的YIG膜可以得到較好的晶粒和較低的共振線寬。采用液相外延工藝,本文研究了生長過程中的基片旋轉(zhuǎn)速率和釓鎵石榴石(GGG)襯底晶向?qū)ν庋颖∧ば阅苡绊?解釋了兩種晶向的襯底導致薄膜具有不同的磁性能,探索最佳生長工藝。我們發(fā)現(xiàn),在一定范圍內(nèi),生長速率隨轉(zhuǎn)速增加而增加,達到某個轉(zhuǎn)速后生長速率不再增加。襯底晶向(111)和(100)對薄膜的磁性能影響較大,不同晶向的襯底不僅使磁滯忯線有較大不同,還會使鐵磁共振場發(fā)生偏移。器件方面,本文利用液相外延工藝制備的厚度大于20μm的摻鑭釔鐵石榴石單晶厚膜,根據(jù)帶狀線環(huán)行器設(shè)計原理為基礎(chǔ),利用HFSS高頻微波仿真軟件進行三維電磁場仿真設(shè)計以及參數(shù)優(yōu)化,并利用光刻工藝和磁控濺射工藝制作金屬信號層,設(shè)計了基于接地共面波導技術(shù)的X波段薄膜環(huán)行器,經(jīng)過測試,實現(xiàn)了中心頻率11.5 GHz,3 dB帶寬大于300 MHz,帶內(nèi)插入損耗小于-4 dB,各端口回波損耗大于-20 dB的共面波導環(huán)行器。
【關(guān)鍵詞】：釔鐵石榴石 液相外延法 磁控濺射法 共面波導環(huán)行器
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O484.1;TN621
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 石榴石YIG微波薄膜發(fā)展趨勢11-14
• 1.3 釔鐵石榴石材料應用方向14-15
• 1.4 環(huán)行器分類以及發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.5 研究目的及意義16-17
• 1.6 論文結(jié)構(gòu)安排17-19
• 第二章 釔鐵石榴石材料概述19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 釔鐵石榴石(YIG)材料介紹及性能指標19-25
• 2.2.1 YIG晶體結(jié)構(gòu)以及取代方式19-20
• 2.2.2 釔鐵石榴石材料磁性來源20-22
• 2.2.3 鐵磁共振現(xiàn)象22-24
• 2.2.4 薄膜磁各向異性來源24-25
• 2.3 射頻磁控濺射25-27
• 2.3.1 濺射薄膜組分分析25-26
• 2.3.2 退火工藝26-27
• 2.4 液相外延27-30
• 2.4.1 溶質(zhì)分類27
• 2.4.2 外延單晶生長機理27-29
• 2.4.3 包晶生長過程29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 YIG單晶薄膜的制備31-52
• 3.1 引言31-32
• 3.2 氣相外延YIG單晶薄膜32-41
• 3.2.1 靶材制備33-34
• 3.2.2 退火對YIG薄膜性能影響34-38
• 3.2.3 鑭摻雜對薄膜的影響38-41
• 3.3 液相外延YIG微波單晶薄膜41-50
• 3.3.1 熔體配制原理及方法41-43
• 3.3.2 襯底準備43-44
• 3.3.3 轉(zhuǎn)速對生長的影響44-48
• 3.3.4 襯底晶向?qū)ν庋幽ば阅苡绊?/span>48-50
• 3.4 厚La-YIG薄膜制備50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第四章 環(huán)行器設(shè)計制作和應用52-70
• 4.1 引言52
• 4.2 鐵氧體環(huán)行器設(shè)計52-56
• 4.2.1 環(huán)行器環(huán)行條件推導53-54
• 4.2.2 共面波導環(huán)行器初值54-56
• 4.3 環(huán)行器設(shè)計仿真56-57
• 4.4 光刻57-61
• 4.4.1 掩膜版設(shè)計57-58
• 4.4.2 光刻流程58-60
• 4.4.3 信號線制作60-61
• 4.5 環(huán)行器測試部分61-68
• 4.5.1 測試設(shè)備介紹61-62
• 4.5.2 偏置磁場提供方法62
• 4.5.3 測試結(jié)果及結(jié)果分析62-68
• 4.6 發(fā)射機設(shè)計68-69
• 4.7 本章小結(jié)69-70
• 第五章 全文總結(jié)與展望70-72
• 5.1 全文總結(jié)70-71
• 5.2 后續(xù)工作展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-77
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果77-78

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃貴榮,高輝,劉功發(fā),尚雷,王金祥,馮蘭林;高頻環(huán)行器打火原因的分析[J];高能物理與核物理;2005年12期

2 ;小尺寸高隔離度C透鏡耦合偏振無關(guān)光環(huán)行器研究[J];烽火科技;2009年10期

3 蔣仁培,魏克珠;變極化環(huán)行器[J];電子學報;1981年01期

4 關(guān)鐵梁,何鈺泉;偏振無關(guān)型光環(huán)行器的研究[J];中國激光;1984年04期

5 周繼y;Y環(huán)行器本征值相關(guān)性原理[J];成都電訊工程學院學報;1984年01期

6 劉德明，周密，黃德修;棱鏡分光式光學環(huán)行器及其應用[J];光子學報;1994年01期

7 劉躍武;W頻段部分高鐵氧體柱H面g重對稱波導環(huán)行器[J];電子學報;1986年02期

8 柳平;楊銓讓;;鰭線環(huán)行器的理論分析[J];電波科學學報;1991年Z1期

9 柳平;楊銓讓;;毫米波鰭線環(huán)行器的理論分析[J];微波學報;1991年04期

10 張登國,楊淑雯,唐曉宏;3mm球形鐵氧體Y結(jié)波導環(huán)行器[J];紅外與毫米波學報;1996年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王其山;;三公分變極化環(huán)行器[A];1985年全國微波會議論文集[C];1985年

2 李萬祥;;300KW寬帶環(huán)行器[A];1997年全國微波會議論文集（上冊）[C];1997年

3 張登國;;二維磁性光子晶體光環(huán)行器分析[A];中國光學學會2011年學術(shù)大會摘要集[C];2011年

4 周雁翎;;一種新穎結(jié)構(gòu)的中功率徽帶環(huán)行器[A];1995年全國微波會議論文集（下冊）[C];1995年

5 劉躍武;;W頻段部分高鐵氧體柱H面對稱波導環(huán)行器[A];1985年全國微波會議論文集[C];1985年

6 王廣順;蔣仁培;吳妍;;三毫米環(huán)行器/隔離器研究[A];2001年全國微波毫米波會議論文集[C];2001年

7 張登國;容啟寧;;波導環(huán)行器特性計算的一種簡易方法[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2011年

8 黃福田;錢發(fā)蓉;彭世蓉;;2cm壓縮波導高功率環(huán)行器[A];1997年全國微波會議論文集（上冊）[C];1997年

9 吳青鋒;;高功率四端環(huán)行器技術(shù)研究[A];2007年核技術(shù)工業(yè)應用分會學術(shù)年會暨理事會論文摘要集[C];2007年

10 張玉鵬;蔣運石;賀孟嘉;范亞昕;;環(huán)行器中的轉(zhuǎn)換器尺寸設(shè)計[A];1997年全國微波會議論文集（上冊）[C];1997年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王恩成;基于FDTD的環(huán)行器和天線研究[D];大連海事大學;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張肇吉;低損耗YAlIG的制備及其在環(huán)行器中的應用[D];電子科技大學;2016年

2 饒毅恒;低損耗大尺寸微波單晶薄膜外延及原位集成器件技術(shù)[D];電子科技大學;2016年

3 邵合理;鐵氧體環(huán)行器的設(shè)計與帶外效應的研究[D];電子科技大學;2009年

4 宋文佳;微帶結(jié)環(huán)行器設(shè)計與仿真研究[D];電子科技大學;2009年

5 汪淵;六角鐵氧體自偏置微波環(huán)行器研究[D];電子科技大學;2010年

6 石中立;毫米波環(huán)行器的設(shè)計[D];電子科技大學;2011年

7 歐志寶;小型化寬帶微帶環(huán)行器的研制[D];電子科技大學;2011年

8 周虔;新型寬帶多端口環(huán)行器的建模、仿真與試制研究[D];電子科技大學;2011年

9 潘勇才;小型化微帶環(huán)行器與集成共面波導環(huán)行器研究[D];電子科技大學;2013年

10 吳燕紅;微波有源環(huán)行器研究[D];電子科技大學;2007年

  本文關(guān)鍵詞：低損耗大尺寸微波單晶薄膜外延及原位集成器件技術(shù)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：253244