基于圆柱谐振腔微扰法的少子寿命测量系统设计

发布时间：2021-04-28 11:25

　　半导体材料的少子寿命是评价半导体器件的性能的一项重要指标,在众多少子寿命测量技术中,微波光电导测试技术因具有高精度、无接触、即时测量等优点而被广泛应用。微波谐振腔是一种特殊的传感器,具有高精度、抗干扰能力强、高敏感度的优点。微波谐振腔利用微扰探测理论,利用谐振腔传感器输出功率变化和谐振频率偏移,可实现材料介电常数、磁导率和与之相关的物理过程的探测。本研究基于微波谐振腔微扰理论,研究目标为利用圆柱谐振腔实现半导体在光激发后的非平衡载流子瞬态动力学测量,在理论方面详细阐述了微波微扰法,结合半导体的能级结构理论,利用受迫振动的谐振子模型分析出,光生载流子分为自由载流子和被陷阱俘获的载流子,自由载流子主要引起介电常数虚部变化,消耗微波功率;被束缚的载流子参与极化作用,主要引起介电常数实部的变化,使谐振腔的频率发生偏移。本工作的重点是谐振腔设计,耦合,以及阻抗匹配调节,没有具体区分光电导和光介电两个效应。在谐振腔传感器设计方面,利用电磁场理论分析了圆柱腔内的电磁场形态和分布方式,设计了两个不同品质因数的表面镀金的黄铜圆柱体谐振腔,分别谐振TE₀₁₁和TM₀₁₂

【文章来源】：河北大学河北省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 微波特性及技术发展
    1.2 微波无损测量和材料介电常数
    1.3 基于微扰法的微波介电测量技术发展现状
    1.4 微波微扰法和微波光电导测量的关系及发展
    1.5 研究目的和研究内容
第二章 相关理论
    2.1 品质因数Q
    2.2 谐振腔微扰原理
    2.3 光电导和光介电测量原理
    2.4 本章小结
第三章 谐振传感器设计
    3.1 金属波导和谐振腔电磁特性
    3.2 电磁谐振模式
        3.2.1 TM模式
        3.2.2 TE模式
    3.3 单模谐振腔参数分析与设计
        3.3.1 谐振腔形状和材料
        3.3.2 结构设计
    3.4 耦合机制
    3.5 谐振仿真和耦合优化设计
    3.6 本章小结
第四章 仪器搭建与实验测量
    4.1 谐振腔输出信号分析
    4.2 时间分辨率
    4.3 数据分析
    4.4 本章小结
第五章 结论和展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]闭式谐振腔法微波介质陶瓷介电常数测量[J]. 王益,张翠翠,王建忠,何斌,韩玉强.  仪器仪表学报. 2017(10)
[2]测量溶液浓度的微波谐振腔优化设计[J]. 王洪军,肖夏.  电子测量与仪器学报. 2012(10)
[3]介质圆柱的单站微波成像方法[J]. 刘昆,郭在华.  电波科学学报. 2011(03)
[4]在线测量汽轮机排汽湿度的微波谐振腔结构优化[J]. 韩中合,钱江波,田松峰.  中国电机工程学报. 2009(26)
[5]无损检测技术在复合材料检测中的应用[J]. 郁青,何春霞.  工程与试验. 2009(02)
[6]半导体材料少子寿命测试仪的研制开发[J]. 万振华,崔容强,徐林,陈凤翔.  中国测试技术. 2005(02)
[7]闭腔谐振法测试微波介质陶瓷介电参数[J]. 周东祥,胡明哲,姜胜林,龚树萍.  华中科技大学学报(自然科学版). 2004(08)
[8]微扰法在微波谐振腔中的应用研究[J]. 王国金.  宁夏大学学报(自然科学版). 2002(01)
[9]用微波方法测量半导体非平衡载流子寿命[J]. 倪祖荣,吕文选,陈朝,郑绍宽,花健敏.  厦门大学学报(自然科学版). 1998(05)
[10]激光、红外和微波无损检测技术的应用与发展[J]. 朱建堂.  无损检测. 1997(11)

博士论文
[1]新型钙钛矿微波介质陶瓷的结构与性能关系研究[D]. 赵飞.清华大学 2009

硕士论文
[1]高频电磁波测量原油含水率技术研究[D]. 马文涛.西安石油大学 2016
[2]基于单模谐振腔微扰理论的溶液浓度测量系统研究与设计[D]. 李建潼.天津大学 2014
[3]半导体少子寿命测试仪的研究与改进[D]. 姜向阳.上海交通大学 2013
[4]微波谐振法精密测量圆柱腔体尺寸及气体折射率的研究[D]. 张凯.河北大学 2012
[5]基于微波移频方法的硅材料少数载流子寿命测量系统[D]. 莫晨晓.暨南大学 2012
[6]用于蒸汽湿度测量的X波段微波谐振腔设计与制作[D]. 刘亚川.华北电力大学（河北） 2005



本文编号：3165394