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利用微机械加工技术制造的新型毫米波和THz器件被称为微真空电子器件(μVEDs),它在众多领域具有重要的应用前景,特别是星际通信、导弹的定位及跟踪、雷达成像、地图测绘等领域。此外,先进电子材料光谱学、医疗、生物、监视等高科技和军事领域也都迫切需要基于微真空电子器件的毫米波/THz辐射源。随着微加工技术的发展,折叠波导慢波结构具有容易散热、带宽大等突出优点,有望成为行波管放大器、返波振荡器的核心结构,对它的研究有着重要的理论与工程意义。
本文对折叠波导慢波结构的参数计算方法进行了总结,对色散特性和耦合阻抗进行了理论分析,然后对色散特性和耦合阻抗进行了数值仿真,并且研究了冷测特性对参数的灵敏度,其结论和相应形成的分析方法,为设计提供了参考和依据。在此过程中编制的MAFIA仿真程序,经过简单的修改和扩展可以为未来的器件设计所用。
本文对折叠波导慢波结构微加工工艺进行了研究,提出了整体工艺流程,并对无电镀铜和硅硅直接键合等关键工艺开展了单项工艺研究。国外普遍采用LIGA工艺进行深槽刻蚀,本文采用体硅ICP深刻蚀工艺进行深槽刻蚀研究。对无电镀铜工艺进行了改进,提高了它的选择性。对低温硅硅直接键合工艺进行了研究,得到退火温度为400℃的低温键合工艺,有效地保护了铜层。