微波介质薄膜材料的应用研究
发布时间：2022-01-16 18:14
随着无线通信的发展,其通信设备的集成化、小型化、高稳定性和低成本化成为微波射频器件的主要发展趋势。这种趋势使得微波介质薄膜材料比相应的陶瓷材料（受尺寸限制）具有更广阔的应用前景。本文主要针对可调和低损耗这两种微波介质薄膜材料在微波射频器件中的应用进行研究。首先由于可调微波介质薄膜中的钛酸锶钡（Ba1-xSrxTiO3,BST）铁电薄膜具有高的调谐率和相对低的介电损耗等优异特性,可广泛用于微波调谐器件;其次由于低损耗微波介质薄膜中的氮化硅介质薄膜具有非常低的介电损耗、高电阻率、高致密性、化学稳定性等特性,可广泛应用于功率半导体器件。于是本文制作出一种基于BST铁电薄膜的可调带通滤波器以及用于功率放大器匹配电路的MIM（metal-insulator-metal,即金属-绝缘介质-金属）结构SiNx薄膜电容。本文研究内容和主要结论如下:1.采用射频磁控溅射法在蓝宝石单晶基片上沉积BST薄膜,摸索出合适的退火温度和升降温速率来释放薄膜与基片之间的应力以得到结构致密均匀的BST薄膜。2.通过非标微细加工工艺制备出MIM结构BST薄膜电容,并对其进行了介电性能测试。结果表明,通过射频磁控溅射法沉...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 薄膜电容材料的研究现状
1.3 BST铁电薄膜可调滤波器的研究现状
1.4 宽带功率放大器的研究现状
1.5 本论文的主要研究内容
第二章 BST薄膜电容制备与测试方法
2.1 BST(Ba_xSr_(1-x)TiO_3)材料的结构与性能
2.2 BST薄膜电容的制备
2.2.1 基片的选择
2.2.2 BST薄膜电容的结构
2.2.3 射频磁控溅射法沉积BST薄膜
2.2.4 金属电极的制备
2.2.5 BST薄膜和金属电极的图形化
2.3 薄膜性能分析方法
2.3.1 X射线衍射(XRD)测试
2.3.2 原子力显微镜(AFM)测试
2.3.3 DekTak台阶仪测试
2.3.4 电滞回线(P-E)测试
2.3.5 介电性能测试
第三章 BST电容介质薄膜在可调滤波器中的应用研究
3.1 BST薄膜的晶体结构与表面形貌
3.2 BST薄膜电容的性能测试与分析
3.3 可调滤波器的设计与仿真
3.3.1 微波滤波器的基本理论
3.3.2 梳状线结构可调滤波器的设计原理
3.3.3 BST铁电薄膜可调滤波器的具体结构及仿真分析
3.4 BST铁电薄膜可调滤波器的制作与测试
3.4.1 BST铁电薄膜可调滤波器的制作工艺
3.4.2 器件的性能测试与分析
3.5 本章小结
第四章 SiN_x电容介质薄膜在宽带功放匹配电路中的应用研究
4.1 功率放大器的分类
4.2 功放的主要性能指标
4.2.1 工作频带
4.2.2 增益及增益平坦度
4.2.3 输出功率
4.2.4 效率
4.2.5 输入输出驻波比
4.2.6 非线性失真
4.3 功率放大器的设计流程
4.3.1 功率放大器的稳定性分析
4.3.2 功率放大器的偏置电路设计
4.3.3 功率放大器的匹配电路设计
4.4 氮化硅(SiN_x)薄膜MIM电容器的制备
4.4.1 版图结构
4.4.2 SiN_x薄膜MIM电容器的整体工艺流程
4.4.3 PECVD法沉积SiN_x介质薄膜
4.4.4 SiN_x介质薄膜的图形化与干法刻蚀
4.4.5 SiN_x薄膜电容器的性能研究
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GaN的0.5～2.5GHz宽带功率放大器的设计[J]. 侯照伟. 电子质量. 2016(06)
[2]La2O3对Al2O3陶瓷显微结构和微波介电性能的影响[J]. 千粉玲,谢志鹏,孙加林,王峰. 硅酸盐学报. 2012(12)
[3]6～18 GHz宽带GaN功率放大器MMIC[J]. 余旭明,张斌,陈堂胜,任春江. 固体电子学研究与进展. 2011(02)
[4]Preparation of micro-patterned surfaces of Si-N-O films and their influence on adhesion behavior of endothelial cells[J]. ZHENG Nan,YANG Ping,WANG QiYi,YANG ZhongHai & HUANG Nan Key Laboratory of Advanced Technology for Materials of Education Ministry,Key Laboratory of Artificial Organ Surface Engineering of Sichuan,School of Materials Science and Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China. Science China（Technological Sciences）. 2010(01)
[5]RF磁控溅射微波介质陶瓷薄膜的影响因素及其应用[J]. 崔传文,石锋,李玉国,张月甫,张敬尧. 科学技术与工程. 2008(07)
[6]抽头式梳状线带通滤波器设计[J]. 李国治,吴国安,汤清华,潘晓光. 华中科技大学学报(自然科学版). 2003(08)
[7]氮化硅陶瓷材料的研究现状及其应用[J]. 陈力,冯坚. 硬质合金. 2002(04)
[8]2～6GHz单片功率放大器[J]. 朱轩昂,林金庭,陈效建. 固体电子学研究与进展. 2001(02)
[9]氮化硅介质薄膜内应力的实验研究[J]. 于映,陈跃. 真空科学与技术. 2001(01)
硕士论文
[1]星载GaN微波固态功率放大器的研究[D]. 艾明贵.中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心) 2015
[2]基于BST薄膜的可调微波滤波器设计[D]. 王文君.电子科技大学 2013
[3]基于BST变容管的电调带通滤波器的研制[D]. 赵华.电子科技大学 2012
[4]薄膜阻容网络集成工艺研究[D]. 余为国.电子科技大学 2010
[5]抽头式微波滤波器的分析与设计[D]. 郑清扩.电子科技大学 2006
本文编号：3593179
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 薄膜电容材料的研究现状
1.3 BST铁电薄膜可调滤波器的研究现状
1.4 宽带功率放大器的研究现状
1.5 本论文的主要研究内容
第二章 BST薄膜电容制备与测试方法
2.1 BST(Ba_xSr_(1-x)TiO_3)材料的结构与性能
2.2 BST薄膜电容的制备
2.2.1 基片的选择
2.2.2 BST薄膜电容的结构
2.2.3 射频磁控溅射法沉积BST薄膜
2.2.4 金属电极的制备
2.2.5 BST薄膜和金属电极的图形化
2.3 薄膜性能分析方法
2.3.1 X射线衍射(XRD)测试
2.3.2 原子力显微镜(AFM)测试
2.3.3 DekTak台阶仪测试
2.3.4 电滞回线(P-E)测试
2.3.5 介电性能测试
第三章 BST电容介质薄膜在可调滤波器中的应用研究
3.1 BST薄膜的晶体结构与表面形貌
3.2 BST薄膜电容的性能测试与分析
3.3 可调滤波器的设计与仿真
3.3.1 微波滤波器的基本理论
3.3.2 梳状线结构可调滤波器的设计原理
3.3.3 BST铁电薄膜可调滤波器的具体结构及仿真分析
3.4 BST铁电薄膜可调滤波器的制作与测试
3.4.1 BST铁电薄膜可调滤波器的制作工艺
3.4.2 器件的性能测试与分析
3.5 本章小结
第四章 SiN_x电容介质薄膜在宽带功放匹配电路中的应用研究
4.1 功率放大器的分类
4.2 功放的主要性能指标
4.2.1 工作频带
4.2.2 增益及增益平坦度
4.2.3 输出功率
4.2.4 效率
4.2.5 输入输出驻波比
4.2.6 非线性失真
4.3 功率放大器的设计流程
4.3.1 功率放大器的稳定性分析
4.3.2 功率放大器的偏置电路设计
4.3.3 功率放大器的匹配电路设计
4.4 氮化硅(SiN_x)薄膜MIM电容器的制备
4.4.1 版图结构
4.4.2 SiN_x薄膜MIM电容器的整体工艺流程
4.4.3 PECVD法沉积SiN_x介质薄膜
4.4.4 SiN_x介质薄膜的图形化与干法刻蚀
4.4.5 SiN_x薄膜电容器的性能研究
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GaN的0.5～2.5GHz宽带功率放大器的设计[J]. 侯照伟. 电子质量. 2016(06)
[2]La2O3对Al2O3陶瓷显微结构和微波介电性能的影响[J]. 千粉玲,谢志鹏,孙加林,王峰. 硅酸盐学报. 2012(12)
[3]6～18 GHz宽带GaN功率放大器MMIC[J]. 余旭明,张斌,陈堂胜,任春江. 固体电子学研究与进展. 2011(02)
[4]Preparation of micro-patterned surfaces of Si-N-O films and their influence on adhesion behavior of endothelial cells[J]. ZHENG Nan,YANG Ping,WANG QiYi,YANG ZhongHai & HUANG Nan Key Laboratory of Advanced Technology for Materials of Education Ministry,Key Laboratory of Artificial Organ Surface Engineering of Sichuan,School of Materials Science and Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China. Science China（Technological Sciences）. 2010(01)
[5]RF磁控溅射微波介质陶瓷薄膜的影响因素及其应用[J]. 崔传文,石锋,李玉国,张月甫,张敬尧. 科学技术与工程. 2008(07)
[6]抽头式梳状线带通滤波器设计[J]. 李国治,吴国安,汤清华,潘晓光. 华中科技大学学报(自然科学版). 2003(08)
[7]氮化硅陶瓷材料的研究现状及其应用[J]. 陈力,冯坚. 硬质合金. 2002(04)
[8]2～6GHz单片功率放大器[J]. 朱轩昂,林金庭,陈效建. 固体电子学研究与进展. 2001(02)
[9]氮化硅介质薄膜内应力的实验研究[J]. 于映,陈跃. 真空科学与技术. 2001(01)
硕士论文
[1]星载GaN微波固态功率放大器的研究[D]. 艾明贵.中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心) 2015
[2]基于BST薄膜的可调微波滤波器设计[D]. 王文君.电子科技大学 2013
[3]基于BST变容管的电调带通滤波器的研制[D]. 赵华.电子科技大学 2012
[4]薄膜阻容网络集成工艺研究[D]. 余为国.电子科技大学 2010
[5]抽头式微波滤波器的分析与设计[D]. 郑清扩.电子科技大学 2006
本文编号：3593179
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