低電阻溫度系數(shù)TaN薄膜及微波功率匹配負載研究.pdf

1、微波功率匹配負載是微波器件與微波電路中的一類通用元件，可以廣泛應用于通訊、雷達、探測等領域的無線電子器件及系統(tǒng)中。隨著無線通訊的快速發(fā)展，高頻率、大功率、性能穩(wěn)定的微波功率匹配負載的研究具有重要意義。本文采用直流磁控濺射制備TaN薄膜，對其微結構及電性能進行研究，并設計、制備具有高頻率、大功率性能特征的微波功率匹配負載。得出以下幾方面的結論：
　　在TaN薄膜方面，研究氮流量和退火工藝條件對TaN薄膜微結構和電性能的影響。實驗結果

2、表明，對于Al摻雜的TaN薄膜，當?shù)髁繌?％增加到7%時，薄膜電阻率從2372μΩ·cm增加到3894μΩ·cm，電阻溫度系數(shù)（TCR）絕對值從253ppm/℃增大到945ppm/℃，薄膜厚度從320nm減小到230nm。在大氣中對TaN薄膜退火2小時，退火溫度從200℃增加到600℃時，方阻從12/sq增加到24/sq， TCR從15ppm/℃下降到-80ppm/℃；在大氣中對TaN薄膜進行300℃退火，隨著退火時間從1小時增加到5

3、小時，方阻及TCR幾乎不變化。
　　在微波功率匹配負載的設計和仿真方面，根據(jù)有耗傳輸線理論及熱傳導相關理論，采用HFSS軟件與ePhysics軟件聯(lián)合仿真，設計具有高頻率、大功率性能特征的微波功率匹配負載。本文設計仿真了兩個微波功率匹配負載，其中一個工作頻帶為DC-18GHz，電壓駐波比小于1.2，功率負載為20W；另外一個工作頻帶為DC-40GHz，電壓駐波比小于1.2，功率負載為1W。按照仿真結果，采用直流磁控濺射、掩膜圖形化

4、、光刻、絲網(wǎng)印刷等工藝制備微波功率匹配負載樣品。測試結果表明，所制備樣品的TCR絕對值均小于120ppm/℃；功率測試期間，樣品表面溫度均在120℃以下，功率測試前后阻值變化均在2%以內(nèi)；在設計的頻率范圍內(nèi)除個別頻率點外，微波功率匹配負載的電壓駐波比均小于1.4，測試結果與設計結果具有很好的一致性。
　　為了克服單電阻膜微波功率匹配負載的工作頻率與功率負載能力不能同時提高的難題，設計并制備基于功率分流思想的雙電阻膜微波功率匹配負載