CN111052303B - 带有掩埋接地平面的气密密封分子光谱室 - Google Patents

带有掩埋接地平面的气密密封分子光谱室 Download PDF

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CN111052303B CN201880057373.9A CN201880057373A CN111052303B CN 111052303 B CN111052303 B CN 111052303B CN 201880057373 A CN201880057373 A CN 201880057373A CN 111052303 B CN111052303 B CN 111052303B
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Abstract

一种用于形成密封腔的方法包括将非导电结构结合(402)到第一衬底上以在第一衬底中形成非导电孔。该方法包括在非导电结构的与第一衬底相对的表面上，沉积(404)第一金属层。该方法还包括在第一金属层中图案化(406)第一可变光阑，在第一金属层的与非导电结构相对的表面上沉积(408)第一电介质层，以及在第一电介质层的与第一金属层相对的表面上图案化(410)天线。‑该方法还包括：在第一衬底中形成(412)空腔；在空腔的表面上沉积(414)第二金属层；在第二金属层中图案化(416)第二可变光阑；以及将第二衬底结合(418)到第一衬底的与非导电结构相对的表面上，从而密封该腔。

Description

带有掩埋接地平面的气密密封分子光谱室
背景技术
各种应用可以包括在半导体结构中形成的密封室。尽管密封室有许多应用，但在一个特定的应用中，芯片级原子钟可以在密封室中包括低压下的选定蒸气。形成这样的结构可能是一个挑战。
发明内容
在一个实施例中，一种用于形成密封腔的方法包括将非导电结构结合到第一衬底上以在第一衬底中形成非导电孔。在非导电结构的与第一衬底相对的表面上，该方法包括沉积第一金属层。该方法还包括在第一金属层中图案化第一光阑或者可变光阑(iris)，在第一金属层的与非导电结构相对的表面上沉积第一电介质层，以及在第一电介质层的与第一金属层相对的表面上图案化天线。该方法还包括在最上表面上沉积或结合另外的电介质层和金属层以及它们随后的图案化，以改善天线、传输线结构和电磁带隙结构的射频(RF)性能。该方法还包括在第一衬底中形成腔，在该腔的表面上沉积第二金属层，在第二金属层中图案化第二可变光阑，以及将第二衬底结合到第一衬底的与非导电结构相对的表面，从而密封该腔。
另一个实施例包括一种器件，该器件包括非导电结构和结合到该非导电结构的第一衬底。第一衬底包括腔，该腔从非导电结构延伸到第一衬底的与非导电结构相对的表面。该器件还包括：第二衬底，其结合到第一衬底以密封该腔；设置在该腔内的偶极分子；在非导电结构的与第一衬底相对的表面上的第一金属层；在第一金属层的与非导电结构相对的表面上的第一电介质层；以及在第一电介质层的与第一金属层相对的表面上图案化的第一天线。
在又一个实施例中，一种器件包括玻璃片和结合到玻璃片的第一半导体衬底。第一半导体衬底包括腔，该腔从玻璃片延伸到第一半导体衬底的与玻璃片相对的表面。该器件还包括：第二半导体衬底，其结合到第一半导体衬底以密封该腔；设置在该腔内的偶极分子；在玻璃片的与第一半导体衬底相对的表面上的第一金属层；在第一金属层的与玻璃片相对的表面上的第一电介质层；以及在第一电介质层的与第一金属层相对的表面上图案化的第一天线和第二天线。该器件还包括收发器，该收发器电耦合至第一天线和第二天线，并被配置为通过第一天线将发射信号注入该腔中，基于发射信号和来自第二天线的接收信号生成误差信号，并基于误差信号动态调整发射信号的频率。
附图说明
图1A-1I示出了在一个实施例中形成气密密封腔的一系列处理操作。
图2示出了根据各种实施例的形成气密密封腔的方法流程图。
图3A-3E示出了根据另一实施例的形成气密密封腔的一系列处理操作。
图4示出了根据各种实施例的形成气密密封腔的另一种方法流程图。
图5示出了各种实施例的气密密封腔的剖视图。
图6示出了根据各种实施例的时钟发生器的框图。
具体实施方式
在本说明书中，术语“耦合”是指间接或直接的有线或无线连接。因此，如果第一器件耦合至第二器件，则该连接可以通过直接连接，或通过经由其他器件和连接的间接连接。另外，在本说明书中，“基于”的表述是指“至少部分基于”。
因此，如果X基于Y，则X可以是Y和其他任何数量因素的函数。
所描述的实施例包括在衬底中制造气密密封腔的技术。包含具有腔的衬底的结构可以用于许多应用中。一种说明性的用途是作为毫米波芯片级原子钟。该腔在相对低压下包含偶极分子(例如水分子)。对于一些实施例，水分子的压力为约0.1毫巴。如果使用氩分子，则压力可以为几个大气压。气密密封腔在选定的压力下包含所选的偶极分子，以优化在该腔的输出处检测到的分子的信号吸收峰的幅度。电磁信号通过孔注入该腔中。通过闭环控制，可以动态调整信号的频率以匹配与该腔中分子的吸收峰相对应的频率。由所选偶极分子的量子旋转产生的频率可能不受电路老化的影响，并且可能不会随温度或其他环境因素而变化。
可以采用多种材料和制造操作。一种说明性方法包括将非导电结构(例如，玻璃)结合到第一衬底(例如，半导体晶片)上以在第一衬底中形成非导电孔。在非导电结构的与第一衬底相对的表面上，该方法包括沉积第一金属层。在第一金属层上图案化第一可变光阑。该方法还包括：在第一金属层的与非导电结构相对的表面上沉积第一电介质层；在第一电介质层的与第一金属层相对的表面上图案化天线；以及在第一衬底中形成腔。此外，该方法包括：在该腔的表面上沉积第二金属层；在第二金属层中图案化第二可变光阑；以及将第二衬底(例如，另一半导体晶片)结合到第一衬底的与非导电结构相对的表面上，从而密封该腔。
图1A-1I示出了根据一个实施例的用于制造气密密封腔的一系列过程步骤。在图1A中，非导电结构102结合到衬底120以形成用于衬底120的非导电孔。在一些实施例中，非导电结构102包括玻璃，但是在其他实施例中，非导电结构102可以不是玻璃，诸如陶瓷和硅。在一些实施例中，衬底120为半导体衬底(例如，硅)，但是在其他实施例中，衬底120可以不同于半导体衬底，诸如陶瓷材料或金属腔。在一个示例中，玻璃片(例如130微米厚)被结合到半导体晶片的表面上。将非导电结构102结合到衬底120的过程可以包括阳极，熔融，共晶(eutectic)焊料，过渡液相(TLP)，共烧或其他合适的结合过程。
图1B示出了金属层104已经沉积在非导电结构102的与衬底120相对的表面上。金属层104包括任何合适的金属材料，诸如铜，金等。金属层104为接地平面。可变光阑107已经在金属层104中被图案化。通过去除金属层104的一部分(例如，通过湿蚀刻，干蚀刻，剥离(liftoff)或其他合适的过程)来对可变光阑进行图案化。图1B还示出了沉积在金属层104的与非导电结构102相对的表面上的第一电介质层106。第一电介质层106包括任何合适类型的电介质材料，诸如聚酰亚胺、氮化物或氧化物。天线108已经在第一电介质层106的与金属层104相对的表面上被图案化。天线108包括诸如铜或金的导电材料，并且电信号可以被提供给天线或从天线接收。在一些实施例中，一个天线用于发送和接收信号。在其他实施例中，一对天线在电介质层上被图案化，并且一个天线用于将信号注入到腔中，而另一个天线用于从该腔中接收信号。在这样的示例中，天线位于该腔的相对端处或其附近。
图1C示出了第二电介质层110已经沉积在第一电介质层106的与金属层104相对的表面上。第二电介质层110也覆盖部分或全部天线108。第二电介质层110包括与第一电介质层相同类型的材料，或者可以包括与第一电介质层不同类型的电介质材料。电子带隙(EBG)结构112也被沉积在第二电介质层110的与第一电介质层106相对的表面上并被图案化。在操作中，EBG结构112使沿着天线之间的第二电介质层110的外表面111的电磁波耦合衰减。EBG结构112有助于迫使来自通过天线(例如，天线108)接收到的输入信号的能量进入腔125中。层110和112用于增强在天线108上图案化的馈电结构的性能。层110和112还用作反射器/接地平面，以提高用于通过腔发射或接收信号的天线效率。
在图1D的示例中，已经在衬底120中形成了腔125。可以使用合适的湿蚀刻剂诸如氢氧化钾(KOH)或氢氧化四甲基铵(TMAH)将腔125湿蚀刻到衬底120中。可替代地，腔125可以通过反应离子蚀刻(RIE)、深反应离子蚀刻(DRIE)或各向同性蚀刻形成。从衬底120的与非导电结构102相对的表面126到非导电结构102蚀刻腔125，从而暴露出非导电结构102的一部分。图1E示出了另一金属层130已经沉积在衬底120的与非导电结构102相对的表面上。如图所示，金属层130也沉积在腔125中。
图1F示出了另一个可变光阑140在腔125内的第二金属层130中形成。可变光阑140在第二金属层130中被图案化，使得可变光阑107和140沿着穿过非导电结构的垂直轴线138对准。
图1G示出了其上已经沉积有金属层152的另一衬底150。衬底150包括与衬底120相同或不同的材料。在一个示例中，衬底150包括诸如硅晶片的半导体衬底，但是在其他示例中可以为不同于半导体的材料。图1H示出了在衬底120和150中的一者或两者上沉积和图案化结合结构145。在一个示例中，结合结构包括金、铝、硅或其他类型的材料，当加热至合适的温度时，它们形成合金。图1I示出了包括气密密封腔的所得器件。偶极分子被捕获在腔125内。气密密封腔125包含内部压力小于例如0.15毫巴的偶极分子(例如，水分子)。
图2的流程图示出了根据示例的一种方法。可以按照所示顺序或以不同顺序执行操作。此外，可以顺序地执行操作，或者可以同时执行两个或更多个操作。
该方法包括在202，将非导电结构(例如，玻璃)结合到第一衬底(例如，半导体晶片)以在第一衬底中形成非导电孔。在非导电结构的与第一衬底相对的表面上，该方法还包括在204沉积第一金属层(例如，金属层104)。该方法包括在206，在第一金属层中图案化第一可变光阑。图案化可变光阑可包括蚀刻第一金属层。该方法包括在208，在第一金属层的与非导电结构(例如，非导电结构102)相对的表面上沉积第一电介质层(例如，电介质层106)，并且在210，在第一电介质层的与第一金属层相对的表面上构建传输线和天线(例如，天线108)。
该方法包括在212，在第一电介质层(例如，电介质层106)的与第一金属层(例如，金属层104)相对的表面上沉积第二电介质层(例如，电介质层110)。在第二电介质层的与第一电介质层相对的表面上沉积并图案化EBG结构(例如，EBG结构112)(操作214)。然后在216，在第一衬底中形成腔(例如，腔125)。可以通过湿蚀刻第一衬底来形成该腔。
该方法包括在218，在腔的表面上沉积第二金属层(例如，金属层130)。第二金属层也沉积在该腔自身外部的第一衬底上，如图1E的示例所示。在220，如图1F所示，在第二金属层中图案化第二可变光阑(例如，可变光阑140)，并且在222，在第一衬底的与非导电结构相对的表面上将第二衬底(例如，衬底150)结合到第一衬底上，从而密封该腔。
图3A-3E示出了根据另一实施例的用于制造气密密封腔的一系列过程步骤。在图3A中，非导电结构302结合到衬底320以形成用于衬底320的非导电孔。在一些实施例中，非导电结构302包括玻璃，但是在其他实施例中，非导电结构302可以不是玻璃，而是诸如陶瓷、硅或氧化物/氮化物。在一些实施例中，衬底320为半导体衬底(例如，硅)，但是在其他实施例中，衬底320可以不同于半导体衬底，诸如陶瓷材料或金属腔。在一个示例中，玻璃片(例如130微米厚)被结合到半导体晶片的表面上。将非导电结构302结合到衬底320的过程可以包括阳极，熔融，共晶焊料，过渡液相(TLP)，共烧或其他合适的结合过程。
图3B示出了金属层304已经沉积在非导电结构302的与衬底320相对的表面上。金属层304包括任何合适的金属材料，诸如铜，金等。金属层304为接地平面。可变光阑307已经在金属层304中被图案化。图3B还示出了沉积在金属层304的与非导电结构302相对的表面上的第一电介质层306。第一电介质层306包括任何合适类型的电介质材料，诸如聚酰亚胺、氮化物或氧化物。天线308已经在第一电介质层306的与金属层304相对的表面上被图案化。天线308包括诸如铜或金的导电材料，并且电信号可以被提供给天线或从天线接收。在一些实施例中，一个天线用于发送和接收信号。在其他实施例中，一对天线在电介质层上被图案化，并且一个天线用于将信号注入到腔中，而另一个天线用于从腔中接收信号。在这样的示例中，天线位于腔的相对端处或其附近。
在图3C中，已经在衬底320中形成了腔325。可以使用合适的湿蚀刻剂诸如氢氧化钾(KOH)或氢氧化四甲基铵(TMAH)将腔325湿蚀刻到衬底120中。从衬底320的与非导电结构302相对的表面326到非导电结构302蚀刻腔325，从而暴露出非导电结构302的一部分。图3D示出了另一金属层330已经沉积在衬底320的与非导电结构302相对的表面上。如图所示，金属层330也沉积在腔325中。如以上关于图1F所解释的，在金属层330中蚀刻可变光阑340。图3E示出了其上已经沉积有金属层352的另一衬底350。衬底350包括与衬底320相同或不同的材料。在一个示例中，衬底350包括诸如硅晶片的半导体衬底，但是在其他示例中可以为不同于半导体的材料。结合结构345已经沉积在衬底320和350中的一者或两者上并在其上图案化。在一个示例中，结合结构包括金、铝、硅或其他类型的材料，当加热至合适的温度时，它们形成合金。借助于结合结构345，衬底320和350被结合在一起。
图4的流程图示出了根据各种示例的方法。可以按照所示顺序或以不同顺序执行操作。此外，可以顺序地执行操作，或者可以同时执行两个或更多个操作。一些操作与图2的流程图相同或相似。
该方法包括在402，将非导电结构(例如，玻璃)结合到第一衬底(例如，半导体晶片)以在第一衬底中形成非导电孔。在非导电结构的与第一衬底相对的表面上，该方法还包括在404沉积第一金属层(例如，金属层304)。该方法包括在406，在第一金属层中图案化第一可变光阑。图案化可变光阑包括蚀刻第一金属层。该方法包括在408，在第一金属层的与非导电结构相对的表面上沉积第一电介质层，以及在410，在第一电介质层的与第一金属层相对的表面上构建传输线和天线。在412，在第一衬底中形成腔。该方法包括在414，在该腔的表面上沉积第二金属层。该方法还包括在416和418，在第二金属层中图案化第二可变光阑，以及将第二衬底结合到第一衬底的与非导电结构相对的表面，从而密封该腔。
图5示出了根据所描述的实施例的结构的剖视图。该结构包括毫米波芯片级原子钟。示出的衬底120通过在衬底120中形成并至少部分地被衬底150密封的气密密封腔125被结合到衬底150。非导电结构(例如，玻璃)102被示为结合到衬底120，并且可变光阑107和140允许电磁能从腔125中的天线108穿过非导电结构102。在图5中还示出了EBG结构112的示例。层104为腔125外部的所有RF结构提供了公共接地平面。另外，它限制了在层120或102中行进的波的传播。层110和112形成用于将RF信号馈送到天线108的传输结构，诸如带状线。在天线108附近，它也可以用作接地反射器或有缺陷的接地结构。波导、天线、EBG的尺寸以及可变光阑140的尺寸和位置都是基于腔内选定分子种类和腔内询问波形(interrogation waveform)的波长的设计考虑。结构的所需带宽取决于制造中可达到的制造公差。
图6示出了根据各种实施例的时钟发生器500的框图。时钟发生器500为毫米波原子钟，其基于包含在形成于半导体材料中的气密密封腔102中的所选偶极分子的量子旋转的频率来生成参考频率。由所选偶极分子的量子旋转产生的参考频率不受电路老化的影响，并且不会随温度或其他环境因素而变化。
图6的时钟发生器500包括在该示例中由如上所述的衬底形成的蒸气室505。室505包括具有密封内部的腔508，该密封内部在腔125内部以相对低的气压封闭偶极分子材料气体，诸如水(H2O)或任何其他偶极分子气体。合适的电偶极材料气体的示例包括水，乙腈(CH3CN)和氰化氢(HCN)。如图6所示，时钟发生器500还包括收发器600，其具有用于向蒸气室505提供电发射信号(TX)的发射输出端633，以及用于从蒸气室525接收电输入信号(RX)的接收器输入端638。旋转过渡蒸气室525不需要光学询问，而是经由收发器600提供的发送和接收信号(TX，RX)通过电磁询问进行操作。
密封腔508包括导电内部腔表面，以及在内部腔表面中形成的分别用于提供电磁场入口和电磁场出口的第一非导电孔515和第二非导电孔517。在一个示例中，孔515、517磁耦合成空腔508的TE10模式。在其他示例中，孔515、517激发更高阶的模式。第一和第二导电耦合结构520和525分别在蒸气室505的靠近第一非导电孔515和第二非导电孔517的外表面上形成。耦合结构520、525可以为上述天线，并且可以包括在形成室505的衬底之一的表面上形成的导电条。每个耦合结构520、525覆盖并跨过相应的非导电孔515、517，以用于提供电磁接口以(基于来自收发器输出端633的发射信号TX)将磁场耦合至腔508或将磁场从腔耦合至收发器RX输入端638。导电耦合结构520、525和相应的非导电孔515、525的邻近位置有利地提供了穿过第二或上部衬底106的电磁传输路径，第二或上部衬底106可以为任何电磁传输材料。
在某些实施方式中的收发器电路600被实现在集成电路(未示出)上或中，蒸气室505被电耦合至该集成电路以经由输出端633发送TX信号并经由输入端638接收RX信号。收发器600在被供电时可操作以向第一导电耦合结构520提供交变电输出信号TX，以用于将电磁场耦合至腔508的内部，以及用于从第二导电耦合结构525接收表示从腔508接收的电磁场的交变电输入信号RX。收发器电路600可操作用于选择性地调整电输出信号TX的频率，以便通过询问来减小电输入信号RX，以使时钟发生器500以这样的频率操作，该频率通过旋转电机状态转换使分子吸收基本最大化，并且用于以TX输出信号的频率提供参考时钟信号REF_CLK。
在某些示例中，收发器600包括具有输出端633的信号发生器602，该输出端633与第一导电耦合结构520电耦合以用于提供交变电输出信号TX，并用于以相应的发射输出频率提供参考时钟信号REF_CLK。收发器600还包括锁相放大器电路606，其具有从第二导电耦合结构525耦合的输入端638，用于接收RX信号。锁相放大器操作以提供误差信号ERR，该误差信号ERR表示RX信号与电输出信号TX之间的差。在一个示例中，锁相放大器606提供误差信号ERR作为同相输出，并且误差信号ERR被环路滤波器604用作输入以向信号发生器602提供控制输出信号(CO)，以用于选择性地调整TX输出信号频率，以将该频率维持在腔508的密封内部内的偶极分子气体的峰值吸收频率处。在一些示例中，控制TX和RX环路的RF功率以便避免或减轻斯塔克(stark)位移影响。
经由非导电孔520、525和对应的导电耦合结构515、517的电磁耦合促进了对室腔508内的偶极气体的电磁询问。在操作的一个示例中，时钟发生器500与信号发生器602一起操作，在蒸气室505的发射效率最小(吸收最大)的猜想量子吸收频率周围的限定频带内的各种频率下以全发射功率发射交变电流(AC)TX信号。例如，与偶极水分子相关的量子吸收频率为183.31GHz。当系统以量子频率操作时，经由锁相放大器606在接收器处检测到零点(null)或最小值，该锁相放大器将误差信号ERR提供给环路滤波器604，以用于经由提供给信号发生器602的控制输出CO信号调节TX输出信号频率。蒸气室腔508中的偶极分子气体的旋转量子频率相对于时间通常是稳定的(不会随时间降低或漂移)，并且在很大程度上与温度和许多其他变量无关。
在一个实施例中，信号发生器602最初将发射输出频率扫过已知包括室505的量子频率的频带(例如，从低于猜想量子频率的初始频率向上转换，或者从高于猜想量子频率的初始频率向下转换，或其他合适的扫描技术或方法)。收发器600经由与第二导电耦合结构525耦合(例如，电连接至)的输入端638来监测接收的能量，以便识别与室腔508中的气体的峰值吸收(例如，接收器处的最小接收)相关的发射频率。一旦识别出量子吸收频率，环路滤波器604就将源信号发生器的发射频率移至接近该吸收频率(例如183.31GHz)，并以非常低的频率调制信号，以调节发射效率中表示接收能量与发射能量之比的零点或最小值附近的操作。环路滤波器604在闭环操作中提供负反馈，以保持信号发生器602在与腔偶极分子气体的量子频率相对应的TX频率下操作。
在稳态操作中，锁相放大器606和环路滤波器604将发射器频率保持在室气体的峰值吸收频率处。在一个版本中，环路滤波器604使用频率误差的导数作为用于锁定(lock-in)检测和闭环调节的控制因子来提供比例积分微分(PID)控制。在传输系数曲线中零点的底部，导数为零，环路滤波器604将导数作为直流(DC)控制输出信号CO提供回信号发生器602。该闭环用于基于从室508接收的RX信号使用锁定微分来将信号发生器的发送输出频率保持在室气体的峰值吸收频率处。来自信号发生器602的REF_CLK信号为TX信号时钟，并且可以提供给其他电路，诸如分频器和其他需要使用时钟的控制电路。
在权利要求的范围内，在所描述的实施例中修改是可能的，并且其他实施例也是可能的。

Claims (10)

1.一种半导体器件，包括：
具有相对的第一表面和第二表面的绝缘结构；
具有相对的第一表面和第二表面的第一衬底，所述第一衬底的所述第一表面附接到所述绝缘结构的所述第二表面，并且所述第一衬底包括腔，所述腔从所述第一衬底的所述第一表面穿过所述第一衬底延伸到所述第一衬底的所述第二表面；
具有相对的第一表面和第二表面的第二衬底，所述第二衬底的所述第一表面附接到所述第一衬底的所述第二表面并且密封所述腔；
在所述腔内的偶极分子；
具有相对的第一表面和第二表面的金属层，所述金属层的所述第二表面附接到所述绝缘结构的所述第一表面；
具有相对的第一表面和第二表面的电介质层，所述电介质层的所述第二表面附接到所述金属层的所述第一表面；以及
在所述电介质层的所述第一表面上的天线，所述天线与所述腔对准。
2.根据权利要求1所述的器件，其中所述电介质层是第一电介质层，并且所述器件还包括具有相对的第一表面和第二表面的第二电介质层，所述第二电介质层的所述第二表面附接到所述第一电介质层的所述第一表面。
3.根据权利要求2所述的器件，还包括：在所述第二电介质层的所述第一表面上的电子带隙结构。
4.根据权利要求1所述的器件，其中所述偶极分子为水分子，并且所述腔具有小于0.015毫巴的压力。
5.根据权利要求1所述的器件，其中所述金属层包括与所述腔垂直对准的孔。
6.根据权利要求1所述的器件，其中所述天线是第一天线，并且所述器件还包括放大器、滤波器、信号发生器和在所述电介质层上的第二天线，其中：
所述信号发生器耦合至所述第一天线，并被配置为生成至所述第一天线的发射信号；
所述放大器耦合至所述第二天线，并且被配置为基于来自所述第二天线的接收信号和所述发射信号来生成误差信号；以及
所述滤波器耦合至所述放大器和所述信号发生器，并且被配置为：基于所述误差信号生成控制输出信号，以调整由所述信号发生器生成的所述发射信号的频率。
7.一种半导体器件，包括：
具有相对的第一表面和第二表面的玻璃片；
具有相对的第一表面和第二表面的第一半导体衬底，所述第一半导体衬底的所述第一表面附接到所述玻璃片的所述第二表面，所述第一半导体衬底包括腔，所述腔从所述第一半导体衬底的所述第一表面穿过所述第一半导体衬底延伸至所述第一半导体衬底的所述第二表面；
具有相对的第一表面和第二表面的第二半导体衬底，所述第二半导体衬底的所述第一表面附接到所述第一半导体衬底的所述第二表面并且密封所述腔；
在所述腔内的偶极分子；
具有相对的第一表面和第二表面的金属层，所述金属层的所述第二表面附接到所述玻璃片的所述第一表面；
具有相对的第一表面和第二表面的电介质层，所述电介质层的所述第二表面附接到所述金属层的所述第一表面；
在所述电介质层的所述第一表面上的第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线与所述腔对准；以及
收发器，所述收发器电耦合至所述第一天线和所述第二天线，并被配置为通过所述第一天线将发射信号注入所述腔中，基于所述发射信号和来自所述第二天线的接收信号生成误差信号，并基于所述误差信号动态调整所述发射信号的频率。
8.根据权利要求7所述的器件，其中所述电介质层是第一电介质层，并且所述器件还包括：
具有相对的第一表面和第二表面的第二电介质层，所述第二电介质层的所述第二表面附接到所述第一电介质层的所述第一表面；以及
在所述第二电介质层的所述第一表面上的电子带隙结构。
9.根据权利要求7所述的器件，所述偶极分子为水分子，并且所述腔具有小于0.15毫巴的压力。
10.根据权利要求7所述的器件，其中所述收发器包括：
信号发生器，其耦合至所述第一天线并被配置为生成所述发射信号；
放大器，其耦合至所述第二天线并被配置为生成所述误差信号；以及
环路滤波器，其耦合至所述放大器和所述信号发生器，所述环路滤波器被配置为基于所述误差信号生成至所述信号发生器的控制输出信号。
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