[發明專利]可調諧微波設備

有效

• 申請號: 00806247.1
• 申請日: 2000-04-11
• 公開（公告）號: CN1347577A
• 公開（公告）日: 2002-05-01
• 發明（設計）人: E·卡爾松;P·佩特羅夫;O·文迪克;E·維克堡;Z·伊瓦諾夫
• 申請（專利權）人: 艾利森電話股份有限公司
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203;H01P7/08;H01G7/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 羅朋,陳霽

發明領域

本發明涉及具體對于微波的電可調諧設備，它是基于鐵電體結構的。

現有技術狀態

已知的電可調諧設備，諸如電容(變容二極管)和那些基于鐵電體結構的電可調諧設備確實具有高的調諧范圍，但是在微波頻率的損耗太高，所以限制了它們的可應用性。在(沒有和有施加電場的)介電常數的最大和最小值的典型比值范圍為n＝1.5到3而在10Hz頻率處的損耗的正切范圍為0.02到0.05。這對于要求一個低損耗的微波應用并不令人滿意。則需要一個大約為1000-2000的質量因子。WO94/13028公開了一個具有鐵電體層的可調諧平面電容。然而，該電容在微波頻率處的損耗也高。

US-A-5?640?042顯示了另一個可調諧變容二極管。另外，在損耗太高的這種情形中，在介電材料-導體界面兩端產生高損耗并且在導體之間的自由表面導致鐵電材料在處理過程(蝕刻，圖案化)中被暴露，這樣，由于晶體結構被破壞，將產生損耗。

發明概述

因此，所需要的是一個具有高調諧范圍以及在微波頻率處的低損耗的可調諧微波設備。另外，還需要一個具有在微波頻率高至，例如，1000-2000的質量因子的設備，其中鐵電層被穩定化并且是一種具有時間穩定性的設備，即性能不隨時間改變或惡化。

另外，還需要一種可防止在可調諧鐵電材料中發生雪崩電擊穿的設備。

此外，還需要一種易于制作的設備。還需要一種對于外部因素，諸如溫度、濕度等不敏感的設備。因此，提供一個具體對于微波的電可調諧設備，包括一個載體基底，傳導裝置和至少一個可調諧鐵電體層。在該/每一個(或至少一些)傳導裝置和一個可調諧鐵電層之間提供了一個緩沖層結構，該緩沖層包括一個包含非鐵電體材料的薄膜結構。

根據一個實施例，該薄膜結構包括一個薄的非鐵電層。在另一個實施例中，該薄膜結構包括一個多層結構，該多層結構包括多個非鐵電層。在再另一個實施例中，一個多層結構包括一些以一個可選方式來與鐵電特層相排列的非鐵電層，諸如非鐵電體層的多層結構總是緊鄰該/一個傳導裝置來配置。

在一個具體實施例中，該鐵電層放置在載體基底頂部而包括一個或多個層的非鐵電體薄膜結構被放置在鐵電體層的頂部，傳導裝置依次被放置在非鐵電體層的頂部。在另一個實施例中，鐵電體層被放置在包括一個或多個非鐵電體層的非鐵電體層結構的上部，該非鐵電體層被放置在傳導裝置上部。該傳導裝置具體包括(至少)兩個縱向排列的電極，在這兩個電極或導體之間有一個間隙。根據不同的實施例，非鐵電體結構沉積在鐵電體層之內或沉積在鐵電體層之外。

非鐵電體層的沉積可使用以使用諸如激光沉積、濺射、物理或化學汽相沉積等不同技術或通過使用熔膠-凝膠技術來實現。當然也可以使用其他合適的技術。

有利的，鐵電體和非鐵電體結構具有點陣匹配晶體結構。非鐵電體結構還被特別地放置以覆蓋在導體或電極之間的間隙。在具體實例中，該設備包括一個電可調諧電容或一個變容二極管。

在另一個實施例中，該設備包括配置在載體基底每一側的兩個鐵電體材料層和兩個傳導裝置，以一種方式放置在相應的鐵電體和非鐵電體結構之間的非鐵電體薄膜結構，使得該設備形成一個諧振器。根據不同的實例，本發明的設備可以包括微波濾波器或被用于微波濾波器中。還有，諸如移相器的設備可以采用本發明的思想來提供。

可以使用不同的材料；鐵電體材料的一個例子是STO(SrTiO₃)。非鐵電體材料例如可以包括CeO₂或一個相似材料或SrTiO₃，它以這樣一種方式來沉積以使得它是非鐵電體材料。使用所公開的這種設備的一個優點是在于無線通信系統中。

附圖簡述

下面參照附圖以一種非限制性方式來描述本發明：

圖1示出了根據本發明的第一實施例的可調諧設備的剖面圖，

圖2示意性的示出了與圖1的實施例相似的平面電容器，

圖3示出了本發明設備的第二實施例，

圖4示出了另一個實施例，其中使用一個包括交替層的結構，

圖5示出了根據本發明的第四實施例，

圖6示意性的示出了作為對于一系列材料厚度的電容值函數的可調諧性的實驗依據，和

圖7示出當使用根據本發明的非鐵電體材料時與損耗因子相關的實驗結果。

發明詳述