低損耗微波開(kāi)關(guān)用GeTe薄膜相變材料研究.pdf

1、微波開(kāi)關(guān)的作用是控制微波信號(hào)通道的切換，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)，通訊，電子對(duì)抗等重大領(lǐng)域中。基于相變材料的微波開(kāi)關(guān)具有高關(guān)開(kāi)電阻比、速度快、尺寸小、低寄生電容、低功耗的優(yōu)良特性，擁有應(yīng)用于新一代高速可重構(gòu)射頻模塊的巨大潛力。其中，GeTe薄膜的晶化溫度較高，相變前后的電阻比更大，是研究低損耗相變微波開(kāi)關(guān)的理想材料。本文首先對(duì)GeTe薄膜晶化前后的微觀結(jié)構(gòu)和表面形貌進(jìn)行了分析，然后通過(guò)電壓脈沖觸發(fā)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)特性，最后設(shè)計(jì)并制作了基于GeTe薄膜的開(kāi)

2、關(guān)器件原型。主要結(jié)論如下：
　　1.研究GeTe薄膜的制備工藝并分析微觀結(jié)構(gòu)。通過(guò)優(yōu)化的射頻磁控濺射工藝制備的GeTe薄膜，其Roff/Ron高達(dá)5個(gè)數(shù)量級(jí)，Ron約為20Ω；通過(guò)XRD分析證實(shí)退火后，薄膜相變，形成斜方六面體結(jié)構(gòu)；通過(guò)AFM觀察薄膜表面形貌得出退火后薄膜晶粒長(zhǎng)大，表面粗糙度增大；通過(guò)紫外-可見(jiàn)光測(cè)試吸收系數(shù)，擬合出非晶態(tài)和晶態(tài)的禁帶寬度分別為0.81eV和0.64eV。通過(guò)霍爾測(cè)試得到晶化過(guò)程中載流子濃度和遷移率

3、增大，導(dǎo)致電導(dǎo)率增大；通過(guò)阻抗譜分析得到非晶態(tài)存在容抗，阻擋了載流子的遷移，導(dǎo)致電阻率過(guò)大，晶化后容抗很小，載流子遷移率增大，電阻率降低。
　　2.測(cè)試直流電壓脈沖對(duì)GeTe薄膜相變過(guò)程的影響。通過(guò)測(cè)試得到從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的脈沖幅值為5V，寬度為980ns，從晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)的脈沖幅值為10V，寬度為20ns，實(shí)現(xiàn)一次開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換大約需要1μs。
　　3.設(shè)計(jì)并仿真基于GeTe薄膜的低損耗微波開(kāi)關(guān)的性能。從仿真結(jié)果得出，改變幾