鏡像法測試高溫超導(dǎo)薄膜微波表面電阻的研究.pdf

1、利用高溫超導(dǎo)薄膜制作的微波無源器件已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用于民用和軍用通信設(shè)備以及雷達偵查設(shè)備前端。隨著高溫超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化進程的深入，優(yōu)質(zhì)超導(dǎo)薄膜的需求量越來越大。超導(dǎo)薄膜微波表面電阻(RS)的測試在薄膜的制作過程中，可對薄膜好壞進行檢測，有利于制作工藝的調(diào)整；在設(shè)計微波無源器件時，可準確提取薄膜的微波電阻值，保證高性能超導(dǎo)微波器件的設(shè)計效率。因此超導(dǎo)薄膜RS的測試在超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化過程中是不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。在超導(dǎo)機理的理論研究過程中，超導(dǎo)材料

2、微波電阻隨頻率、溫度等物理量的變化關(guān)系一直是研究者關(guān)心的內(nèi)容，而理論研究的正確與否通常需要靠實驗方法驗證，因此在理論研究過程中超導(dǎo)薄膜微波表面電阻的測試同樣不可或缺。作為高溫超導(dǎo)薄膜微波表面電阻測試方法之一的鏡像介質(zhì)諧振器法，具有單片、無損、快速、準確等優(yōu)點，并被采用作為國家標準的補充。本論文對超導(dǎo)薄膜微波表面電阻鏡像介質(zhì)諧振器法作以下研究：
　　 對鏡像介質(zhì)諧振器法校準步驟進行深入分析，提出了“篩選法”和“淘汰法”，對安裝在測

3、試探頭和校準探頭中的蘭寶石組合進行配對選擇，確保測試探頭和校準探頭的接觸面為零電阻面，從而提高A值的準確度；使用鍍金銅板作為已知微波表面電阻值待測樣品，利用金的穩(wěn)定性，確保B值不受金屬氧化導(dǎo)致RS變化產(chǎn)生的不良影響，并利用工作在TE013模式的諧振空腔測得鍍金銅板在12GHz，77.3K時的微波表面電阻為66.74mΩ；提出了終端采用50Ω負載和損耗介質(zhì)材料兩種方法對校準探頭的結(jié)構(gòu)進行改進，從而實現(xiàn)了測試探頭和校準探頭結(jié)構(gòu)的對稱性。使用

4、改進后的鏡像法測試裝置與國家標準中的雙介質(zhì)諧振器法測試裝置進行對比測試，比對結(jié)果的標準偏差為0.038mΩ，相對標準偏差為5.2％，小于超導(dǎo)薄膜微波表面電阻測試國家標準中提出的20％測試相對標準偏差，證明了論文中所提出的一系列改進方法的有效性；提出了鏡像介質(zhì)諧振器一腔多模測試方法，設(shè)計制作了工作在TE011、TE012、TE021、和TE013四個TE諧振模式的測試裝置，利用該裝置對高溫超導(dǎo)薄膜在11.03GHz、17.38GHz、19