【摘 要】
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钛酸锶钡薄膜(简称BST)在微波频率下具有小的漏电流,较小介电损耗,较大介电常数,且介电常数随外加偏压变化的特点,由于利用BST薄膜可制作移相器等可调谐器件而被广泛研究。BS
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钛酸锶钡薄膜(简称BST)在微波频率下具有小的漏电流,较小介电损耗,较大介电常数,且介电常数随外加偏压变化的特点,由于利用BST薄膜可制作移相器等可调谐器件而被广泛研究。BST薄膜介质移相器性能与BST的微波参数:介电常数、损耗角、调谐率相关,因此测量BST薄膜微波参数对设计BST介质移相器来说意义重大。共面波导(简称CPW)传输线便于施加偏压而便于测试BST调谐率,因此本文对使用CPW结构测量10GHz频率下BST薄膜的微波参数在方法上进行了研究。首先利用电磁软件-HFSS仿真研究了包括CPW的信号线宽度、缝隙宽度、金属电极材料的种类及厚度、衬底材料的性质和厚度对CPW微波传输的影响,特别研究了接地面宽度大小对CPW传输的影响。然后利用仿真的结果设计了信号线宽度分别为10μm、20μm、30μm,不同长度的CPW测试结构及其校准件近百个,以满足BST介电常数在60-240,厚度在0.2μm-1.0μm范围内测试的需要,并用L-EDIT软件绘制了相应的版图。之后从理论上论证了偏压下共面波导S参数变化是由于BST薄膜介电常数随偏压变化。接着对比了HFSS与保角映射法(CMM)计算的结果,两者计算CPW特征阻抗、BST介电常数和调谐率的结果基本一致,损耗角的结果有一定的差别达到50%。最后对HFSS法建立误差分析模型,发现由于误差放大作用导致最终计算的误差变大。减小最后计算误差的关键是减小误差放大系数和S参数测试误差,当该误差小于1%,则最后的计算误差有可能低于30%。
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