DE602006000856T2

DE602006000856T2 - Frequenzvariable Leitungsstruktur

Info

Publication number: DE602006000856T2
Application number: DE602006000856T
Authority: DE
Inventors: Anne 38400 Ghis
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2026-09-23
Also published as: ES2306378T3; FR2891405B1; EP1768212B1; FR2891405A1; EP1768212A1; DE602006000856D1; ATE391350T1

Description

Technisches Gebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Leitungsstruktur mit variabler Fläche in Abhängigkeit von der Frequenz und genauer eine Multiband-Masseplatte für Antenne. Derartige Strukturen werden in dem Dokument WO-A-02 080361 beschrieben.
Elektrisch gesehen stellen zwei durch ein dielektrisches Medium getrennte leitende Platten einen planen Kondensator dar, dessen Kapazität C zur Oberfläche der gegenüberliegenden Platten proportional ist: C = ε0εr/e (1)
(ε₀ ist die Dielektrizitätskonstante des Vakuums, ε_r die relative Dielektrizitätskonstante des Materials zwischen den beiden Platten des Kondensators, S die Oberfläche der gegenüberliegenden Platten, e der Abstand zwischen den beiden Platten).
In der Elektronik und Mikroelektronik ist der Wert für die Kapazität im Allgemeinen einerseits durch die Bauteilgeometrie (und insbesondere die Auslegung der metallischen Bereiche) und andererseits durch die Art und die Dicke der Isolierschichten definiert.
Bei bestimmten Anwendungen kann das Ändern des Werts der in einen elektrischen Schaltkreis zwischengeschalteten Kapazität gewünscht werden. Zum Ändern dieses Werts bieten sich verschiedene Möglichkeiten an:

a) Ändern des Abstands zwischen den gegenüberliegenden Platten, zum Beispiel durch eine elektromechanische Vorrichtung oder
b) Ändern der dielektrischen Eigenschaften des Isoliermaterials der Platten, zum Beispiel durch Einsetzen spezieller Materialien mit geeigneten elektrochemischen Eigenschaften oder weiter
c) Ändern der Abmessungen der Oberfläche der gegenüberliegenden Platten.

Im letzten Fall (c) ist es gebräuchlich, mehrere Kondensatoren mit Schaltern zu verbinden. Entsprechend der Schalterstellung sind die Kondensatoren in mehr oder minder großer Zahl miteinander parallel geschaltet und bilden so eine Kapazität, die gleich der Summe der einzelnen Kapazitäten der verbundenen Kondensatoren ist.
Die Anzahl der Kondensatoren wird den notwendigen Konfigurationen entsprechend opti miert. Die Steuersignale für die Schalterstellungen müssen dann bei der Planung und Ausführung der Vorrichtung berücksichtigt werden. Der Einsatz eines derartigen Umschaltsystems ist besonders schwierig durchzuführen. Außerdem sind in dem Fall bei hoher Frequenz arbeitender Vorrichtungen die Abmessungen der Stromkreise gegenüber der Wellenlänge der elektromagnetischen Anregung nicht mehr vernachlässigbar. Dies bedeutet, dass die Bahnen der an dem Strom beteiligten Elektronen sehr von der örtlichen Geometrie der Leiter abhängen. Zum Beispiel ist die Verringerung der Breite eines Leiters ein Hindernis, das Reflexionen hervorruft und mit einer Induktivität im hochfrequenten Bereich verglichen werden kann.
Das „parallele" Anordnen leitender Oberflächen über Elemente, die in die Leiter Unstetigkeiten einführen, ist nun elektrisch komplexer als nur die „Addition" von Oberflächen. Die Steuersignalweiterleitung der Schalter (Transistoren oder elektromechanische Vorrichtungen) ist wegen der üblichen Dichte der Stromkreise ebenfalls eine Einschränkung.
Aus denselben Gründen können in der Mikroelektronik im Fall von Anwendungen bei ausreichend hohen Frequenzen die Verbindungen zwischen den Elementen desselben Stromkreises nicht mehr als perfekte Verbindungen angesehen werden. Diese Verbindungen müssen tatsächlich als passive Elemente angesehen werden, die nicht zu vernachlässigenden Widerstand, Induktivität und Kapazität aufweisen. Es verhält sich mit den Schaltern genauso (aktive Bauteile des Transistortyps oder elektromechanische Bauteile), die nicht länger als ideal angesehen werden können.
Die Planung mikroelektronischer Systeme muss dann in Abhängigkeit von den Anwendungsfrequenzen einerseits die elektrischen Eigenschaften und die Besonderheiten des Einsatzes dieser Systeme (Gestaltung, technologisches Verfahren, Übertragung (zum Beispiel „Above-IC" genannte Übertragung) und andererseits die Verarbeitung und Leitweglenkung der Steuersignale berücksichtigen.
Im besonderen Fall von Masseplatten für Hochfrequenzantenne erniedrigen die in der Masseplatte der Antennen erzeugten Oberflächenströme deren Leistungseigenschaften. Zum Vermeiden dieser Ströme wurden Techniken der Strukturierung der Oberfläche entwickelt. Durch Lithographie- und Ätztechniken hergestellte Mikrostrukturen sind dann auf der gesamten Oberfläche der Masseplatte verteilt. Diese Mikrostrukturen führen Resonanzkreise des LC-Typs (Induktivität L/Kapazität C) in die Ausbreitung der Oberflächenströme ein. Die Geometrie der Mikrostrukturen wird dann berechnet, um der Masseplatte bei einer festgelegten Resonanzfrequenz, im Allgemeinen der Trägerfrequenz, eine hohe Impedanz zu verleihen.
1a und 1b veranschaulichen ein erstes Beispiel einer Masseplatte für Antenne des Stands der Technik, die mit derartigen Mikrostrukturen versehen ist. 1a und 1b sind eine Querschnittsansicht beziehungsweise eine Draufsicht der Masseplatte für Antenne.
Ein Träger S, zum Beispiel ein Substrat für eine gedruckte Schaltung wird auf einer ersten Seite mit einer Gruppe getrennter Leitungskacheln m und auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite mit einer gleichförmigen Leitungsebene überzogen. Metallisierte Löcher V verbinden die Leitungskacheln m mit der Leitungsebene P. Der Abstand d, der zwei benachbarte Leitungskacheln trennt, bestimmt die Kapazität Ca. Ein metallisiertes Loch V stellt eine induktive Bindung der Induktivität La dar. Die sich ergebende Oberfläche ist folglich bei „niedrigen" Frequenzen induktiv und bei „hohen" Frequenzen kapazitiv. Die Impedanz der Masseplatte für Antenne ist dann bei der durch die Gleichung (2) gegebenen Resonanzfrequenz sehr hoch: Fo = 2π(La × Ca)–1/2 (2)
2 stellt eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels einer Masseplatte für Antenne des Stands der Technik dar. Die Leitungskacheln sind hier nicht alle in derselben Ebene, sondern in zwei parallelen Ebenen P1 und P2 angeordnet, die durch den Abstand D getrennt sind. Die sich auf der Ebene P2 befindenden Kacheln m2 liegen zum Teil den sich auf der Ebene P1 befindenden Kacheln m1 gegenüber. Die den Kacheln m1 und m2 gegenüberliegenden Metalloberflächen stellen dann mit der dielektrischen Schicht der Dicke D, die sie trennt, Kondensatoren dar. Die Kontrolle der Abmessungen der gegenüberliegenden Oberflächen ermöglicht das Anpassen der Kapazität der Kondensatoren und mithin der Resonanzfrequenz der Masseplatte.
Die vorstehend beschriebenen Masseplatten für Antenne des Stands der Technik sind auf eine einzige Trägerfrequenz zugeschnitten. Dies stellt einen Nachteil dar. Tatsächlich können bestimmte Systeme zur Informationsübertragung auf elektromagnetischem Weg aus verschiedenen Gründen die Trägerfrequenz wechseln. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn sich ein Stau des Kommunikationsnetzes bildet. Spezielle Antennen, die unterschiedliche Trägerfrequenzen aussenden können (zum Beispiel Dualband-Antennen, die zwei unterschiedliche Frequenzen aussenden können) wurden zu diesem Zweck entworfen. Eine für eine einzige Trägerfrequenz berechnete Masseplatte für Antenne ist für die anderen Trägerfrequenzen, die verwendet werden können, dann nicht optimal. Das Leistungsverhalten der Antenne ist dann verschlechtert. Die Erfindung weist die vorstehend angeführten Nachteile nicht auf.
Beschreibung der Erfindung
Tatsächlich betrifft die Erfindung eine Leitungsstruktur mit wenigstens einer ersten planen Leitungsschicht, abgeschieden auf einer ersten Seite eines dielektrischen Substrats, wobei die erste plane Leitungsschicht wenigstens einen Rand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:

– wenigstens eine zweite plane Leitungsschicht, abgeschieden auf der ersten Seite des dielektrischen Substrats, wobei die zweite plane Leitungsschicht wenigstens einen dem Rand der ersten planen Leitungsschicht gegenüberstehenden Rand aufweist, und
– eine Gruppe eindimensionaler Nanostrukturen mit einer Resonanzfrequenz, wobei die eindimensionalen Nanostrukturen eine im Wesentlichen zur Ebene der ersten und zweiten Leitungsschicht senkrechte Achse haben und auf dem dielektrischen Substrat verteilt sind zwischen dem Rand der ersten planen Leitungsschicht und dem Rand der zweiten planen Leitungsschicht.

Gemäß einem zusätzlichen Kennzeichen der Erfindung umgibt die zweite plane Leitungsschicht die erste plane Leitungsschicht ganz.
Gemäß einem zusätzlichen Kennzeichen der Erfindung ist eine der ersten Seite entgegengesetzte zweite Seite des dielektrischen Substrats mit einer Leitungsebene überzogen.
Gemäß einem zusätzlichen Kennzeichen der Erfindung sind die eindimensionalen Nanostrukturen Kohlenstoff-Nanoröhren.
Die Erfindung betrifft auch eine Multiband-Masseplatte für Antenne, ein dielektrisches Substrat umfassend, das auf einer ersten Seite mit einer Gruppe planer Leitungsmuster bedeckt ist und auf einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit einer Leitungsebene, wobei die planen Leitungsmuster mit der Leitungsebene durch metallisierte Löcher verbunden sind, die das dielektrische Substrat durchqueren, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches planes Leitungsmuster jedes plane Leitungsmuster umgibt, wobei das zusätzliche plane Leitungsmuster durch einen Zwischenraum getrennt ist von dem planen Leitungsmuster, das es umgibt, und dadurch, dass eindimensionale Nanostrukturen mit einer Resonanzfrequenz auf dem dielektrischen Substrat verteilt sind, in dem Zwischenraum, der das plane Leitungsmuster von dem zusätzlichen Leitungsmuster trennt, wobei die eindimensionalen Nanostrukturen eine zur Ebene der planen Leitungsmuster im Wesentlichen senkrechte Achse haben.
Gemäß einem zusätzlichen Kennzeichen der Erfindung sind die eindimensionalen Nanostrukturen Kohlenstoff-Nanoröhren.
Gemäß einem zusätzlichen Kennzeichen der Erfindung sind in der Dicke des dielektrischen Substrats elektrisch leitfähige Kacheln vorhanden, in einer Ebene, die parallel ist zu den Ebenen der ersten und zweiten Seite des dielektrischen Substrats und die sich zwischen den genannten Ebenen der ersten und der zweiten Seite befindet, wobei wenigstens ein Teil eines zusätzlichen planen Leitungsmusters wenigstens einem Teil von wenigstens einer elektrisch leitfähigen Kachel gegenübersteht, und ein metallisiertes Loch jede elektrisch leitfähige Kachel mit der Leitungsebene verbindet, die sich auf der zweiten Seite des dielektrischen Substrats befindet.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Leitungsstruktur umfasst:

– das Bilden einer elektrischen Leitungsschicht auf einem dielektrischen Substrat,
– das Bilden einer Harzschicht auf der elektrischen Leitungsschicht,
– das örtliche Ätzen der Harzschicht und der elektrischen Leitungsschicht, um eine Oberflä che des dielektrischen Substrats freizulegen,
– den Auftrag einer Harzschicht auf diese Oberfläche des dielektrischen Substrats und auf die elektrische Leitungsschicht, die die Oberfläche des dielektrischen Substrats umgibt,
– einen Schritt der Definition ausgehend von dieser Oberfläche des dielektrischen Substrats einer Wachstumszone für die eindimensionalen Nanostrukturen,
– einen Schritt des Ätzens der Harzschicht zum Bilden der zuvor definierten Wachstumszone,
– einen Katalysatorauftrag auf die Harzschicht und die Oberfläche des dielektrischen Sub strats,
– das Abziehen der mit dem Katalysator bedeckten Harzschicht,
– einen Schritt der Anordnung des Katalysators in Form von Stiften,
– das Aufwachsen eindimensionaler Nanostrukturen ausgehend von den Stiften durch PECVD-Auftrag.

Die Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise unter anderem das einfache Herstellen von Dualband-Antennen, deren Masseplatte von hoher Impedanz ist, mit zwei Trägerfrequenzen, die verwendet werden können. Die Induktivitäts-/Kapazitätseigenschaften der Mikrostrukturen sind dann an die zwei Resonanzfrequenzen angepasst.
Kurze Beschreibung der Figuren
Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung lassen sich beim Lesen einer unter Bezug auf die angefügten Zeichnungen angegebenen bevorzugten Ausführungsform erkennen, bei denen
die bereits beschriebenen 1a und 1b ein erstes Beispiel einer Masseplatte für Antenne gemäß der bekannten Technik veranschaulichen,
die bereits beschriebene 2 ein zweites Beispiel einer Masseplatte für Antenne gemäß der bekannten Technik veranschaulicht,
die 3a und 3b ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen leitenden Oberfläche mit variabler Fläche in Abhängigkeit von der Frequenz veranschaulichen,
4 ein zweites Beispiel einer erfindungsgemäßen leitenden Oberfläche mit variabler Fläche in Abhängigkeit von der Frequenz veranschaulicht,
5 ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Masseplatte einer Dualband-Antenne veranschaulicht,
die 6a und 6b ein zweites Beispiel einer erfindungsgemäßen Masseplatte einer Dualband-Antenne veranschaulichen,
die 7–16 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eindimensionaler Nanostrukturen veranschaulichen,
die 17 und 18 zwei Varianten eines Beispiels einer gemäß dem in 7–16 beschriebenen Verfahren erhaltenen Vorrichtung veranschaulichen.
In allen Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben Elemente.
Genaue Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
Die 3a und 3b veranschaulichen ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Leitungsstruktur mit variabler Fläche in Abhängigkeit von der Frequenz. Die 3a ist eine Draufsicht auf die Struktur und die 3b ist eine Querschnittsansicht.
Ein dielektrisches Medium F ist auf einer ersten Seite mit einem planen, elektrisch leitenden Oberflächenelement SA (SA = a × b) und einem planen, elektrisch leitenden Oberflächenband SB überzogen, das das plane Oberflächenelement SA umgibt. Das plane Oberflächenelement und das plane Oberflächenband SB sind durch einen Abstand I1 getrennt. Vertikale, eindimensionale Nanostrukturen NT sind auf einer Oberfläche SAB in einem Zwischenraum der Breite I1 verteilt, der das Oberflächenelement SA von dem Oberflächenband SB trennt. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die eindimensionalen Nanostrukturen NT Kohlenstoff-Nanoröhren wie die in der am 1. April 2002 unter dem Namen „California Institute of Technologie" hinterlegten und am 10. Oktober 2002 veröffentlichten internationalen Anmeldung WO-A1-02/080361 mit dem Titel „Carbon Nanotube Array RF Filter" beschriebenen. Es ist gleichfalls möglich, andere Materialien zum Herstellen der eindimensionalen Nanostrukturen zu verwenden. Wegen seiner ausgezeichneten chemischen und mechanischen Stabilität wird vorzugsweise Kohlenstoff gewählt. Nanofäden können ebenfalls gewählt werden.
Allgemein wird unter „eindimensionaler" Nanostruktur eine fadenförmige Struktur verstanden, deren Länge gegenüber dem Durchmesser viel größer ist und deren mittlerer Durchmesser zum Beispiel von einigen Nanometern bis einigen zehn Nanometer schwankt. Die „eindimensionale" Eigenschaft ist zum Aufweisen einer mechanischen Resonanz ohne Rücksicht auf die Anregungsrichtung unerlässlich. Die Achse der eindimensionalen Nanostrukturen ist zu den planen Oberflächenelementen SA und SB im Wesentlichen senkrecht.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kohlenstoff-Nanoröhren hohle Kohlenstoffröhren, deren mittlerer Durchmesser von einigen Nanometer bis einige zehn Nanometer schwankt. Für ein Nanonrohr mit einem Außendurchmesser Δ, einem Innendurchmesser Δi, einer Länge L, einer Dichte ρ und einem Elastizitätsmodul Eb ergibt sich die Resonanzfrequenz FR zu:
Die Länge L der Nanoröhren kann zum Beispiel von im Wesentlichen 10 nm bis im Wesentlichen 100 μm schwanken. Die Nanoröhren sind auf dem Substrat I auf die nachstehend beschriebene Weise unter Bezug auf die 13 bis 16 zurückgesetzt.
Aus der vorstehenden Gleichung (3) ist zu erkennen, dass jedes Nanorohr ein Filterelement des Bandfiltertyps mit hoher Qualität ist. Im Rahmen der Erfindung werden die Filtereigenschaften der Nanoröhren zum Abstimmen der leitenden Oberflächen benützt. Daher ist bei der Resonanzfrequenz FR der Nanoröhren die aus dem planen Oberflächenelement SA, der auf der Oberfläche SAB verteilten Gruppe von Nanoröhren und dem leitenden Oberflächenband SB bestehende Gesamtheit einer einzigen leitenden Oberfläche äquivalent, die gleich der Summe SA + SAB + SB ist, während die Oberflächen SA und SB bei Frequenzen auf beiden Seiten der Resonanzfrequenz von einander elektrisch isoliert sind.
Allgemeiner verhalten sich zwei benachbarte, koplanare, leitende Oberflächen, die untereinander von Rand zu Rand durch eine Gruppe vertikaler, eindimensionaler Nanostrukturen verbunden sind, bei der Resonanzfrequenz der Nanostrukturen wie eine einzige leitende Oberfläche und bei den anderen Frequenzen wie zwei getrennte Oberflächen.
Es ist anzumerken, dass die in der internationalen Anmeldung WO02/080361 offenbarten Nanostrukturen auf einer leitenden Oberfläche angebracht sind. Bei der vorliegenden Erfindung sind die Nanostrukturen direkt auf einem dielektrischen Substrat angebracht.
Ein besonderer Vorteil des Filters aus eindimensionalen Nanostrukturen ist das Ermöglichen einer Stromweiterleitung auf ungerichtete und delokalisierte Weise, das heißt über die gesamte Länge seiner mit den beiden leitenden Oberflächen gemeinsamen Seite, ohne eine Unstetigkeit in die Geometrie der Leiter einzuführen.
Bewegungen der elektrischen Ladungen in der leitenden Oberfläche sind also in jeder getrennten Oberfläche bei allen Frequenzen außer der Resonanzfrequenz der Nanostrukturen und in den beiden Oberflächen bei der Resonanzfrequenz der Nanostrukturen möglich, wenn sie nur eine einzige bilden.
Insbesondere wenn einer der Oberflächen nur durch eine Verbindung aus eindimensionalen Nanostrukturen mit einem Leitungselement verbunden ist (das ist zum Beispiel bei der Oberfläche SB in 3a und 3b der Fall), verhält sie sich bei allen Frequenzen außer der Resonanzfrequenz der Nanostrukturen wie elektrisch nicht angeschlossen und bei der Resonanzfrequenz wie elektrisch angeschlossen.
Bei dem in 3a und 3b angegebenen Beispiel ist das dielektrische Substrat F auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite mit einem planen Leiter M überzogen. Die in 3a und 3b veranschaulichte Leitungsstruktur ist folglich ein Kondensator, dessen Kapazität in Abhängigkeit von der Frequenz schwankt.
Erfindungsgemäß ist es ferner möglich, Filter aus eindimensionalen Nanostrukturen mit verschiedenen Resonanzfrequenzen zwischen den Leitungselementen herzustellen. 4 veranschaulicht diesen Beispieltyp. Eine erste metallische Belegung S1 der Oberfläche ist zwischen einer zweiten metallischen Belegung S2 der Oberfläche und einer dritten metallischen Belegung S3 der Oberfläche angeordnet. Ein Raum der Breite I2 trennt die erste und zweite Belegung und ein Raum der Breite I3 trennt die zweite und dritte Belegung. Vertikale Nanostrukturen NT sind gleichförmig in den Räumen verteilt, die die Belegungen trennen. Die Resonanzfrequenz der ersten Gruppe Nanostrukturen ist auf eine erste Resonanzfrequenz F_R1 eingestellt und die Resonanzfrequenz der zweiten Gruppe ist auf eine zweite Resonanzfrequenz F_R2 eingestellt. Daraus folgt:

– dass die leitenden Oberflächen S1 und S2 bei der Frequenz F_R1 elektrisch miteinander verbunden sind und
– dass die leitenden Oberflächen S1 und S3 bei der Frequenz F_R2 elektrisch miteinander ver bunden sind.

Bei anderen Frequenzen als den Frequenzen F_R1 und F_R2 sind die drei Oberflächen S1, S2 und S3 von einander elektrisch isoliert.
5 stellt eine Draufsicht auf ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Masseplatte einer Dualband-Antenne dar. Eine Gruppe Grundmuster ist auf der ersten Seite des Substrats S regelmäßig verteilt. Ein Grundmotiv besteht aus einer Leitungskachel p1, die von einer Gruppe vertikaler eindimensionaler Nanostrukturen NT umgeben ist, wobei die Gruppe vertikaler Nanostrukturen NT selbst von einem leitenden Band b1 umgeben ist. Die Leitungskachel p1, die Gruppe vertikaler Nanostrukturen NT und das Band b1 weisen zum Beispiel eine Sechseckgeometrie auf. Die Leitungskachel p1 ist über ein metallisiertes Loch V mit einer Leitungsebene P elektrisch verbunden, die sich auf einer zweiten Seite des Substrats gegenüber der ersten Seite (in der Figur nicht dargestellt) befindet.
Bei von der Resonanzfrequenz der Nanostrukturen verschiedenen Anwendungsfrequenzen sind die Bänder b1 von den Kacheln p1 elektrisch isoliert und folglich tragen einzig die Kacheln p1 zur Leitung in der Masseplatte für Antenne bei. Dagegen sind bei der Resonanz der Nanoröhren das Band b1 und die Kachel p1 jedes Grundmusters miteinander elektrisch verbunden. Es sind damit die Kacheln p1, die Nanostrukturen NT und die Bänder b1, die zur Masseplatte für Antenne beitragen. Auf diese Weise kann eine Masseplatte hergestellt werden, die bei zwei verschiedenen Trägerfrequenzen eine hohe Impedanz aufweist, wobei eine der beiden Trägerfrequenzen die Resonanzfrequenz der Nanostrukturen ist. Die Masseplatte mit hoher Impedanz ist also vorteilhafterweise eine Dualband-Masseplatte ohne Bandumschaltung.
Die Hauptvorteile einer Masseplatte für Antenne mit eindimensionalen Nanostrukturen lassen sich wie folgt aufzählen:

• die Masseplatte mit hoher Impedanz kann Multiband ohne physikalische Umschaltung sein,
• zur Umschaltung ist keine Steuerelektrode notwendig,
• die Resonanzfrequenzen werden durch die Geometrie der Muster und/oder eine kontinuierliche Polarisation bestimmt,
• keine MEMS-Übertragung (MEMS für „Micro ElectroMechanical System").

Die 6a und 6b stellen ein zweites Beispiel einer erfindungsgemäßen Masseplatte für Dualband-Antenne dar. Dieses zweite Beispiel entspricht im Rahmen der Erfindung der in 2 dargestellten Dualband-Masseplatte. Die Leitungskacheln befinden sich dann in den beiden durch den Abstand D getrennten parallelen Ebenen P1 und P2. Der Unterschied zwischen der Dualband-Masseplatte der Erfindung und der Dualband-Masseplatte des Stands der Technik besteht darin, dass sich die Leitungsoberfläche der sich in der Ebene P2 befindenden Kacheln m2 in Abhängigkeit von der Frequenz ändert. Eine Kachel m2 besteht tatsächlich aus einem elektrisch leitenden, planen Element m2a, das von einem elektrisch leitenden, planen Band m2b umgeben ist, wobei der Raum, der das Band m2b von dem planen Element m2a trennt, mit vertikalen, eindimensionalen Nanostrukturen NT gefüllt ist. Bei der Resonanzfrequenz der Nanostrukturen NT ist die Oberfläche einer Kachel m2 daher die Summe der Oberfläche des Elements m2a, der Bande m2b und des mit den Nanoröhren NT gefüllten Raums, der das Element m2a von dem Band m2b trennt. Dagegen bei anderen Frequenzen als der Resonanzfrequenz der Nanostrukturen ist die Oberfläche einer Kachel m2 die Oberfläche eines einzelnen Elements m2a, wobei das Band m2b vom Rest des Stromkreises elektrisch isoliert ist.
Die 7–16 veranschaulichen ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung von Nanoröhren.
7 veranschaulicht die Bildung einer Schicht 2 aus Metall oder einem elektrischen Leiter auf einem dielektrischen Substrat 1. Das dielektrische Substrat 1 wird in Abhängigkeit von den gewünschten elektrischen Leistungseigenschaften ausgewählt. Das Substrat 1 ist daher bevorzugt aus Aluminiumoxid (SiO₂) für Anwendungsfrequenzen in der Größenordnung von einigen Gigahertz. Andere Materialien wie etwa zum Beispiel Saphir, Quarz, Berylliumoxid, Titandioxid und Glas können jedoch verwendet werden. Das Material, das die Schicht aus dem elektrischen Leiter 2 bildet, ist zum Beispiel Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Niobium, Molybdän, Chrom, Titan oder Tantal.
Die Bildung der Leitungsschicht 2 wird von einem Auftrag einer Harzschicht 3 auf die Leitungsschicht 2 gefolgt, dann einem Ätzen der Harzschicht 3 (8), gefolgt vom Ätzen der Leitungsschicht 2 (9). Das Ätzen der Harzschicht 3 und der Leitungsschicht 2 führen zum Freilegen einer Oberfläche E des dielektrischen Substrats 1, auf der die eindimensionalen Nanostrukturen gebildet werden (s. 9).
Auf das Ätzen der Leitungsschicht 2 folgt der Auftrag einer Harzschicht 4 (s. 10). Der Auftrag der Harzschicht 4 wird von einem Schritt der Definition einer Zone Z gefolgt, in der die eindimensionalen Nanostrukturen wachsen (s. 11 und 12). Die Definition der Zone Z kann zum Beispiel auf zwei unterschiedliche Weisen erfolgen:

– durch Selbstausrichtung beim Belichten des Substrats durch seine Rückseite mit ultraviolet ter Strahlung R (s. 11, das Substrat muss dann für Ultraviolettfrequenzen durchlässig sein) oder
– mittels einer Maske (in den Figuren nicht dargestellt).

Die einmal definierte Zone Z wird geätzt (s. 12) und ein Katalysator 6 wird auf die Harzschicht 4 und auf die Oberfläche E aufgetragen (s. 13). Der Katalysator 6 kann zum Beispiel aus Fe/Co, Nickel oder Fe/Si sein, das durch Verdampfung oder Pulverisierung in einer zum Beispiel von 1 nm bis 100 nm schwankenden Dicke aufgetragen wird.
Ein Entfernen des Harzes 4 wird dann so ausgeführt, dass der Katalysator 6 nicht mehr auf der Oberfläche E vorhanden ist (s. 14).
Der Katalysator 6 wird anschließend als eine Mehrzahl Stifte plt ausgebildet. Die Stifte plt werden zum Beispiel mittels feinlithographischer Techniken, die das Erhalten eines regelmäßigen Netzwerks von Stiften ermöglichen oder mittels Techniken der thermischen Koaleszenz erhalten, die das Erhalten von Stiften ermöglichen, deren Größe sich entsprechend einer mittleren Verteilung um einen Zielwert verteilt (s. 15). Die Stifte plt sind zum Beispiel zylindrische Elemente mit einigen Nanometer im Durchmesser.
Die eindimensionalen Nanostrukturen NT werden anschließend in situ durch plasmaunterstützte chemische Dampfphasenbeschichtung, gebräuchlicher PECVD-Beschichtung genannt (PECVD für „Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition") hergestellt. Die PECVD-Beschichtung ist zum Beispiel eine Kohlenstoffbeschichtung in der Dampfphase. Die Nanostrukturen NT wachsen dann auf natürliche Weise eindimensional von den Stiften plt ausgehend (s. 16). Der Durchmesser der Stifte bestimmt den der Nanostrukturen (sie sind im Wesentlichen gleich). Je starker die PECVD-Beschichtung ist, desto länger sind die Nanostrukturen. Das obere Ende der Nanostrukturen ist vorzugsweise im Wesentlichen in Höhe der Oberfläche der Leitungsschicht 2 angeordnet. Tatsächlich wird die Vibration der Nanostrukturen durch das mit der Elektronenverschiebung in der Leitungsebene 2 verbundene elektromagnetische Feld hervorgerufen. Die Vibration ist maximal, wenn das Feld maximal ist, das heißt wenn das Zentrum der Oszillation der Nanostrukturen in der Höhe im Wesentlichen in der Mitte der Dicke der Leitungsschicht 2 angeordnet ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren weist das Substrat 1 eine Oberfläche mit einer einzigen Höhe auf, auf der sich die Leitungsschicht 2 und die Nanostrukturen NT befinden (s. 16). Gemäß anderen Ausführungsformen ist die Zone des Substrats 1, auf der sich die Nanostrukturen befinden, nicht auf derselben Höhe wie der, auf der sich die Leitungsschicht 2 befindet. Das Substrat 1 wird dann unter den Nanostrukturen entweder erhöht (s. 17) oder erniedrigt (s. 18). Im Fall eines erhöhten Substrats wird das Substrat 1 dort selektiv geätzt oder die Leitungsschicht 2 wird dazu bestimmt, abgesenkt zu werden. Im Fall eines erniedrigten Substrats ist es die Zone, wo sich die Nanoröhren befinden, die zuvor selektiv geätzt wird.

Claims

Leitungsstruktur mit wenigstens einer ersten planen Leitungsschicht, abgeschieden auf einer ersten Seite eines dielektrischen Substrats, wobei die erste plane Leitungsschicht wenigstens einen Rand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: – wenigstens eine zweite plane Leitungsschicht, abgeschieden auf der ersten Seite des dielektrischen Substrats, wobei die zweite plane Leitungsschicht wenigstens einen dem Rand der ersten planen Leitungsschicht gegenüberstehenden Rand aufweist, und – eine Gruppe eindimensionaler Nanostrukturen (NT) mit einer Resonanzfrequenz (F_R), wobei die eindimensionalen Nanostrukturen eine im Wesentlichen zur Ebene der ersten und zweiten Leitungsschicht senkrechte Achse haben und auf dem dielektrischen Substrat verteilt sind zwischen dem Rand der ersten planen Leitungsschicht und dem Rand der zweiten planen Leitungsschicht.
Leitungsstruktur nach Anspruch 1, bei der die zweite plane Leitungsschicht die erste plane Leitungsschicht ganz umgibt.
Leitungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der eine der ersten Seite entgegengesetzte zweite Seite des dielektrischen Substrats mit einer Leitungsebene überzogen ist.
Leitungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 oder 3, bei der die eindimensionalen Nanostrukturen Kohlenstoff-Nanoröhren sind.
Multiband-Masseplatte für Antenne, ein dielektrisches Substrat (S) umfassend, das auf einer ersten Seite mit einer Gruppe planer Leitungsmuster (p1, m2a) bedeckt ist und auf einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit einer Leitungsebene (P), wobei die planen Leitungsmuster (p1, m2a) mit der Leitungsebene (P) durch metallisierte Löcher (V) verbunden sind, die das dielektrische Substrat (S) durchqueren, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches planes Leitungsmuster (p1, m2b) jedes plane Leitungsmuster (p1, m2a) umgibt, wobei das zusätzliche plane Leitungsmuster durch einen Zwischenraum getrennt ist von dem planen Leitungsmuster, das es umgibt, und dadurch, dass eindimensionale Nanostrukturen (NT) mit einer Resonanzfrequenz auf dem dielektrischen Substrat verteilt sind, in dem Zwischenraum, der das plane Leitungsmuster (p1, m2a) von dem zusätzlichen Leitungsmuster (b1, m2b) trennt, wobei die eindimensionalen Nanostrukturen (NT) eine zur Ebene der planen Leitungsmuster im Wesentlichen senkrechte Achse haben.
Multiband-Masseplatte nach Anspruch 5, bei der die eindimensionalen Nanostrukturen Kohlenstoff-Nanoröhren sind.
Multiband-Masseplatte nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dicke des dielektrischen Substrats elektrisch leitfähige Elemente (m1) vorhanden sind, in einer Ebene (P1), die parallel ist zu den Ebenen der ersten und zweiten Seite des dielektrischen Substrats und die sich zwischen den genannten Ebenen der ersten und der zweiten Seite befindet, wobei wenigstens ein Teil eines zusätzlichen planen Leitungsmusters (m2a) wenigstens einem Teil von wenigstens einem elektrisch leitfähigen Element (m1) gegenübersteht, und ein metallisiertes Loch jedes elektrisch leitfähige Element (m1) mit der Leitungsebene (P) verbindet, die sich auf der zweiten Seite des dielektrischen Substrats befindet.