微型真空电子器件技术研究

微波真空电子器件的频率正在向毫米波、亚毫米波甚至太赫兹频率扩展,随着器件频率的提高,高频结构的尺寸越来越小,传统的机械加工方法已经不能满足零部件精度的要求,需要借助微细加工技术.这一类利用微细加工技术,特别是深刻技术,如LIGA,DEM,DXRL、DRIE等,制作的真空器件,已经形成一门新兴的交叉学科,微真空电子学及相应的技术和应用.本文对目前微真空电子器件的现状,深刻技术在器件加工的应用进行了分析,希望对开展这些研究打下基础.     

UV LIGA技术在毫米波太赫兹器件中的应用进展

采用紫外光刻电铸和微成型(UV LIGA)技术制造太赫兹真空器件的高频结构,频率为94~220 GHz。对于94 GHz高频结构,尺寸误差≤15 μm,采用此高频结构的脉冲行波管输出功率大于100 W;180 GHz高频结构,尺寸误差≤5 μm,采用此高频结构的太赫兹行波管二倍频器输出功率高于100 mW,带宽为11.4 GHz;220 GHz高频结构,尺寸误差≤3 μm,衰减因子为240 dB/m。UV LIGA技术在太赫兹真空器件中的成功应用,不但为毫米波太赫兹器件研制奠定了基础,同时也为UV LIGA技术在设计制造毫米波太赫兹器件领域,包括有源和无源器件,开辟了一番新天地。     

基于3D化学成型技术的太赫兹器件加工

随着工作频率的提高,微波器件的尺寸逐渐减小,特别是在太赫兹频段,很多尺寸精度已经突破传统机械加工设备的极限。本文利用3D化学成型技术,加工太赫兹器件中关键零件。以定向耦合器为例,进行了设计和制造。定向耦合器在325GHz到500GHz频率范围内,直通插入损耗约3d B,耦合度为20d B。这表明3D化学成型技术在太赫兹器件加工中具有很好的应用前景。     

基于 3D 化学成型技术的太赫兹器件加工

随着工作频率的提高,微波器件的尺寸逐渐减小,特别是在太赫兹频段,很多尺寸精度已经突破传统机械加工 设备的极限。本文利用3D 化学成型技术,加工太赫兹器件中关键零件。以定向耦合器为例,进行了设计和制造。定向耦 合器在325GHz 到 500GHz 频率范围内,直通插入损耗约3dB,耦合度为20dB。这表明3D 化学成型技术在太赫兹器件 加工中具有很好的应用前景。     

金属Micro/Meso结构器件制造技术

具有特定功能或满足特定需要的复杂形状金属micro/meso结构器件的加工,是非硅基MEMS制造和微细加工领域的一项重要内容。论述了制造金属micro/meso结构器件的几种常用加工技术(精密机械加工技术、LIGA和LIGA-like技术、微细电火花加工技术、微细电解加工技术和选择性电沉积技术等)及其工艺进展,并分析了它们的优缺点。     

真空电子太赫兹器件研究进展

太赫兹波因其具有电子学与光子学的特性,所以在深空探测、无损检测、通信及安检等领域有巨大应用潜力.近些年,太赫兹技术的迅猛发展离不开太赫兹真空电子器件的不断进步.由于尺寸共度效应及电子束发射性能的限制,这类器件在迈向更高频段过程中遇到了不小的困难.针对这些问题,研究人员通过改良高频结构、控制加工精度、制备更优性能的材料、...     

复合型金属孔周期阵列的THz透射特性

利用微细加工技术, 制作出金属矩形孔阵列, 从实验和理论上研究了金属矩形孔阵在THz波段的透射极大值和极小值产生的规律.并利用透射极大值频率随矩形孔长度增大而向低频移动的特性, 在同一层金属上, 利用不同尺寸的金属孔结构形成复合金属孔阵列, 设计出中心频率可调节、频率拓宽的频率选择器件和频率拓宽器件.此研究为太赫兹滤波器等无源器件提供了新的设计思路和加工方法, 对太赫兹波技术的发展具有重要意义.     

复合型金属孔周期阵列的THz透射特性

利用微细加工技术,制作出金属矩形孔阵列,从实验和理论上研究了金属矩形孔阵在THz波段的透射极大值和极小值产生的规律.并利用透射极大值频率随矩形孔长度增大而向低频移动的特性,在同一层金属上,利用不同尺寸的金属孔结构形成复合金属孔阵列,设计出中心频率可调节、频率拓宽的频率选择器件和频率拓宽器件.此研究为太赫兹滤波器等无源器件提供了新的设计思路和加工方法,对太赫兹波技术的发展具有重要意义.     

微加工和太赫兹真空电子器件技术进展

本文对微加工和太赫兹真空电子器件技术进展进行了评论,讨论了微加工和太赫兹真空电子器件可能的应用,也研究了微型器件、微加工的关键技术和需要进一步研究的理论和技术问题。     

太赫兹波的几个基本问题

介绍了用于加工太赫兹波元件的微机械加工技术(铣削、放电加工、电铸、湿法腐蚀Si、干法腐蚀Si、厚光刻胶:SU-8和LIGA)及其最新结果。重点描述了应用于太赫兹波的器件和集成电路,如将可用于太赫兹波的各种新颖二极管、半导体纳米器件、新的高电子迁移率晶体管、毫米波集成电路、量子器件、红外器件、量子级联激光器(单极级间跃迁激光器)。基于带间跃迁量子机理的半导体器件(譬如量子级联激光器)的频率极限高于与半导体能带隙相关器件的频率,其大多数体半导体的频率可以达到10THz以上。但是,基于经典的电子扩散传输机理的二极管、三极管的高频极限则受限于渡越时间和寄生参数RC时间常数。