[发明专利]一种实现金属共面波导特征阻抗值增加的方法

说明书

本发明公开了一种金属共面波导特征阻抗值的增加方法。该方法通过在金属共面波导的信号线上覆盖二维材料，来实现对金属共面波导特征阻抗的增加。本发明在实现特征阻抗值增加的同时，不会增加导体的导体损耗。不同于一般通过调整结构参数来增加金属共面波导的特征阻抗值，本发明对金属共面波导的特征阻抗值增加的方法较为直观简单，避免了耗费大量的调整时间。另外，本发明不影响原金属共面波导制备过程中的任何加工过程，能够很好地与其制备工艺兼容。

技术领域

本发明属于微纳尺度器件技术领域，具体涉及一种实现金属共面波导特征阻抗值增加的方法。

背景技术

共面波导是一种信号线和地线处于同一平面的微波传输线，地线在信号线的两侧以一定间隔分布，电磁场便主要分布在信号线与地线之间的介质中，并以准TEM波的形式沿着信号线传播。相对于其它类型的传输线，共面波导的损耗较小，并且对加工工艺和测试的要求不高，因此被广泛研究和使用。

和其它类型的传输线一样，共面波导需要精心设计，以满足阻抗匹配要求(一般将其阻抗调配至标准负载阻抗50Ω或75Ω)，从而降低回波损耗(因信号反射而引起的损耗)。金属共面波导特征阻抗的调整主要通过改变一些结构参数(如，信号线的宽度W₀、信号线与地线之间的间距S₀等)来实现。不过，这种通过调整结构参数来改变阻抗值的方法有一定的弊端：一方面，这种方法在实际使用时，并不容易实现，往往需要耗费大量的时间来进行调整；另一方面，当金属共面波导的特征阻抗较小，则需要减小S₀和W₀，虽然实现了阻抗匹配的目标，但是信号在导体中的传输时的导体损耗和介质损耗也会增加。

发明内容

本发明的目的在于提出一种实现金属共面波导特征阻抗值增加的方法，该方法的具体步骤如下：

1)测试金属共面波导的特征阻抗值Z₀；

2)使用二维材料与金属共面波导贴合；

所述二维材料的长和宽均不能超出信号线的长和宽，其长度不能小于传播的微波信号所对应的半波长(如图1)。

将二维材料与金属共面波导贴合的方法主要有三种，如图2所示：

i)首先将二维材料转移至金属共面波导表面，，然后将二维材料加工至一定的尺寸；

ii)先将二维材料转移至衬底表面，然后将二维材料加工至一定的尺寸，最后再在该加工好的二维材料上方制备金属共面波导；

iii)在金属共面波导的表面能使用化学气相沉积(CVD)法生长出二维材料，该二维材料与金属共面波导贴合，然后将二维材料加工至一定的尺寸。

二维材料的加工方法包括：

在二维材料表面旋涂光刻胶，并加工出光刻胶的窗口，使得信号线上方合适的区域覆盖光刻胶，该光刻胶应满足二维材料尺寸要求，而其他区域的光刻胶被除去，如图3。

将未被光刻胶保护的区域的二维材料刻蚀掉后，使用丙酮溶解掉用于保护的光刻胶，最后留下符合要求的二维材料。

留下的二维材料在金属共面波导的信号线上的位置对本发明没有影响，但是无论该二维材料处在信号线的位置如何，其各个边都不能超出金属共面波导的信号线。

加工出光刻胶窗口的方法有，紫外光刻、电子束曝光、激光直写光刻、纳米压印光刻等。

刻蚀二维材料的方法有，感应耦合等离子体刻蚀(ICP)、反应离子刻蚀(RIE)、离子束刻蚀(IBE)、聚焦离子束刻蚀(FIB)、透射电子显微镜(TEM)、扫描隧道显微镜(STM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、扫描电子显微镜(SEM)等。