Till innehåll på sidan

Silicon micromachined waveguide components for terahertz systems

Tid: Ti 2020-11-24 kl 14.00

Plats: https://kth-se.zoom.us/j/64034400827, Stockholm (English)

Ämnesområde: Elektro- och systemteknik

Respondent: Bernhard Beuerle , Mikro- och nanosystemteknik

Opponent: Professor Kamal Sarabandi, University of Michigan

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

Exportera till kalender

Abstract

Denna avhandling presenterar mikrobearbetade vågledarkomponenter i kisel för användning inom sub-terahertz och terahertz (THz) system tillverkade med djup reaktiv jonetsning (DRIE). Även om den huvudsakliga drivkraften för utvecklingen av THz system ursprungligen har varit rymdbaserade instrument för astrofysik, Jord- och planetvetenskapliga uppdrag så har den senaste utvecklingen av aktiva och passiva THz komponenter även skett inom områden som avbildning, säkerhet, kommunikation och biologisk instrumentering.  Traditionellt så har den primära teknologin för komponenter och sammanlänkare runt THz området varit ihåliga vågledare i metall, tillverkade med hjälp av datornumerisk kontrollerad (CNC) fräsning. Dessa system är stora och handmonterade och blir dyrare och svårare med ökande komplexitet av systemet.  Under senare år har mikrobearbetat kisel dykt upp som ett möjligt alternativ för THz-komponenter och integrerade system och ser lovande ut för mer kompakta integrerade system.Den första delen av avhandlingen rapporterar om ny teknologi för mikroberarbetade vågledare i kisel, med låg förlust, som använder kisel-på-isolator (SOI) skivor. Flertalet vågledarkomponenter så som hybridkopplare, delare och matchade laster med låg-förlustteknologi för frekvensområdet 220 - 330 GHz har tillverkats och karaktäriserats. Vidare presenteras även en undersökning av tillverkningsprecision och repeterbarhet för hög-Q filter i sub-THz frekvensområdet för samma vågledarteknologi.Den andra delen introducerar en ny CPW-sond-till-mikroberabetade vågledare övergångskoncept for karaktärisering av vågledare på skiva. Övergången är tillverkad simultant tillsammans med de testade enheterna från den första delen av avhandlingen. Den består av en CPW-sondsinterface och en pin utskjutande inuti vågledarhåligheten verkande som en E-fältsond för att excitera den dominerande moden av den rektangulära vågledaren. Övergången var utvecklad och karaktäriserad för frekvensområdet 220 – 330 GHz och användes med framgång för på-skivan karaktärisering av vågledarkomponenterna som tidigare presenterats. Möjligheten till att skala upp konceptet visas med hjälp av en modifierad övergång kapabel att karaktärisera komponenter upp till 500 GHz.I den sista delen av avhandlingen utreds integrering av mikrobearbetade, monolitiska integrerade kretsar (MMIC) med mikrobearbetade vågledare av kisel. Ett nytt integrationskoncept för THz-system presenteras och en påföljande övergångsstruktur for integreringen av SiGe MMICs tillsammans med mikrobearbetade vågledare av kisel vid D-band frekvenser (110 – 170 GHz) har karaktäriserats. Vidare presenteras dessutom en gemensamt utvecklad övergång från InP MMICs till mikroberabetade, rektangulära vågledare av kisel bestående av en kompakt mikrostripp-till-vågledarövergång och en vertikal till horisontell vågledarböj i mikroberarbetad kiselvågledarteknologi. Konceptet har tillverkats och karaktäriserats i en påföljande konfiguration för frekvensområdet 220 - 330 GHz. Båda koncepten är skalbara till högre frekvenser och metoden för montering är kompatibelt med kommersiella monteringsverktyg.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-284679