《使用钡锶钛酸盐和相变材料薄膜的可重构射频/微波和毫米波电路》

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日期:2023-11-12

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作品总结

《使用钡锶钛酸盐和相变材料薄膜的可重构射频/微波和毫米波电路》

可调谐被动射频/微波器件是可重构电子设备的构建模块。基于钡锶钛酸盐(BST)的可调谐器件已经研究了二十多年,这项技术已经非常成熟。研究人员已经尝试了不同的材料成分、基底和沉积技术来提高BST薄膜的可调谐性。研究人员还在射频/微波频率下展示了可重构器件,然而只具有有限的应用。本文展示了一种新颖的技术,将高可调谐电介质材料(如BST)与锗碲(GeTe)相变材料(PCM)结合使用。将相变材料薄膜与BST薄膜集成可以带来额外的调整自由度。

将PCM与BST整合的想法开启了可重构电子设备的新纪元。这些新设备可以很少受到制造约束的限制。本文提出了一种低损耗的rf开关,其插入损耗为0.23 dB,隔离度超过19.75 dB,工作频率为15 GHz。与传统变容二极管相比,集成BST和GeTe薄膜的MIM变容二极管具有更高的调谐性(约为6.3:1(57%)),调谐比为4:1。使用MIM变容二极管和BST和GeTe薄膜,实现了在24 GHz至50 GHz频率范围内具有360°相移的模拟相移器,并在50 GHz时具有良好的FOM值(46.64度/dB),在24 GHz时FOM值为19.07度/dB。使用仅含BST薄膜的MIM变容二极管,实现了在24 GHz时具有319°相移的模拟相移器,FOM值为12.8度/dB,在50 GHz时具有超过360°的相移,FOM(2V-10V) > 21.5度/dB。使用BST薄膜实现了具有增强阻带抑制行为的缺陷接地结构(DGS)带阻滤波器,其陷波深度为-39.64 dB @ 27.75 GHz,使用两个单元细胞级联实现。通过集成BST和GeTe,实现了可调谐的DGS带阻滤波器,单个滤波器的调谐范围为30.75 GHz至33 GHz(7.32%),通过级联两个滤波器,调谐范围为27 GHz至30.25 GHz(12.04%)。

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