Till innehåll på sidan

Exploiting the Terahertz Spectrum with Silicon Micromachining

Waveguide Components, Systems and Metrology

Tid: Må 2021-03-29 kl 14.00

Plats: or online defense (English)

Ämnesområde: Elektro- och systemteknik

Respondent: James Campion , Mikro- och nanosystemteknik

Opponent: Professor Robert M. Weikle II, University of Virginia, Charlottesville, Virginia, USA

Handledare: Professor Joachim Oberhammer, Mikro- och nanosystemteknik; Researcher Umer Shah, Mikro- och nanosystemteknik

Exportera till kalender

Abstract

Terahertz spannet (300 GHz - 3 THz) representerar framtiden för den moderna elektroniken där det för närvarande finns få kostnadseffektiva lösningar. THz frekvenser är av stort intresse inom den vetenskapliga och akademiska sektorn, där de kan användas i ett flertal olika applikationer som radioastronomi, radar och trådlös kommunikation. Dagens THz komponenter lindras av deras höga kostnader, stora format och låg prestanda. För att vi ska kunna nytta THz frekvenser krävs nya lösningar som möjliggör användning av THz teknik i storskaliga applikationer. Teknologin måste erbjuda ypperlig mekanisk och elektrisk prestanda samt vara kompatibel med de industriella instrumenten och dess processer. Denna avhandling presenterar utvecklandet av kiselmikrobearbetade vågledarkomponenter till THz frekvenser. Kisel mikrobearbetning erbjuder en unik kombination av hög precision, låg förlust och låga toleranser i en storskalig process.

Basen i detta arbete fokuserar på en ny kisel-på-isolator (SOI) vågledarteknik som är kompatibel med dagens mikromekaniska infrastruktur. Denna teknologi används för att implementera flera vågledarfilters mellan 100-500GHz, var och en med högprestanda. Vi presenterar en sammansatt plattform för integreringen av integrerade kretsar (IC) i ett helt kiselbaserat mikromekaniskt system. Till skillnad från detidigare lösningar möjliggör denna lösning ett sammansatt samspel av alla signaler i ett och samma material. Integrering uppnås genom två unika icke galvaniska övergångar mellan vågledare och kretsar och vågledare-vågledare. Halvautomatiska industriella verktyg skapar system med hög exakthet och används för att skapa entrådlös länk vid D-band (110-170 GHz). Dessa resultat speglar de första stegen i övergången till denna nya teknologin i den industriella framtiden.

För att denna förändring ska vara genomförbar föreslås en övergång från CPW-sond till rektangulära vågledare för att möjliggöra karakterisering på skiva vid 220 - 500GHz. Detta tar bort behovet av att paketera varje enhet separat, en stor flaskhals idagens industri. Noggrannheten och precisionen i mikrobearbetning, i kombinationmed de mekaniska egenskaper som kisel har, gör det mycket lämpligt för att skapa vågledare kalibreringsstandarder. En ny design av kalibrerings standarder som förbättrar dagens teknik introduceras. Standardens spårbarhet är dokumenterad genom detaljerad mekanisk, elektronisk och statistisk analys av tillverkade prover.

Denna avhandling möjliggör utvecklandet av THz komponenter och system samtmetoder för att testa dessa i en etablerad teknologi som möjliggör deras användningi en mångfald olika applikationer.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-291263