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Die vorliegende Erfindung betrifft Mikrowellenresonatoren
und insbesondere Mikrowellenresonatoren als passive
Bauteile für elektromagnetische Wellen mit einer sehr
kurzen Wellenlänge, wie z. B. Mikrowellen und
Millimeterwellen, welche leitende Schichten aufweisen, von
denen wenigstens ein Teil aus einem supraleitenden Oxid
bestehen.
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Elektromagnetische Wellen, nämlich Mikrowellen oder
Millimeterwellen, weisen eine Wellenlänge im Bereich von
einigen zehn Zentimetern bis einigen wenigen Millimetern
auf und sind vom Standpunkt der Physik aus gesehen ein Teil
des elektromagnetischen Spektrums, wurden jedoch vom
elektrischen Standpunkt aus als ein eigenes unabhängiges
Gebiet des elektromagnetischen Wellenbereichs angesehen, da
besondere und einzigartige Verfahren und Anordnungen zum
Umgang mit diesen elektromagnetischen Wellen entwickelt
worden sind.
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Mikrowellen und Millimeterwellen sind gekennzeichnet durch
ihre gerade Ausbreitung entsprechend den Radiowellen, der
Reflexion durch eine leitende Platte, der Berechnung
aufgrund von Hindernissen, der Interferenz zwischen den
Radiowellen, dem optischen Verhalten beim Durchgang durch
eine Grenzfläche zwischen verschiedenen Medien und dgl.
Auch andere physikalische Besonderheiten, die zu
geringfügig in ihrer Auswirkung im niederfrequenten
elektromagnetischen Wellenbereich und im optischen Bereich
sind und deshalb in der Praxis nicht eingesetzt werden
konnten, weisen einen bemerkenswerten Effekt bei
Mikrowellen und Millimeterwellen auf. So wird derzeit ein
Isolator und ein Zirkulator verwendet, welche den
gyromagnetischen Effekt von Ferrit ausnutzen sowie medizinische
Instrumente, wie z. B. Plasma-Diagnosegeräte, welche die
Interferenz zwischen einem Gasplasma und einer Mikrowelle
ausnutzen. Da außerdem die Frequenz der Mikrowellen und der
Millimeterwellen extrem groß ist, konnten Mikrowellen und
Millimeterwellen als Signalübertragungsmedium hoher
Geschwindigkeit und hoher Signaldichte verwendet werden.
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Im Fall der Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle in
einem Frequenzbereich, der zum Mikrowellen- und
Millimeterwellenbereich gehört, weist eine doppeladrige
Zufuhranordnung, wie sie im Bereich relativ niedriger
Frequenz eingesetzt wird, extrem große Übertragungsverluste
auf. Wenn außerdem der Abstand zwischen den inneren Leitern
die Größenordnung einer Wellenlänge erreicht, bewirkt eine
geringfügige Abflachung der Übertragungsleitung und eine
geringfügige Abweichung im Anschlußabschnitt sowohl eine
Reflexion als auch eine Abstrahlung, die leicht von
benachbarten Objekten beeinflußt werden. Aus diesen Gründen
wurden bisher rohrförmige Wellenleiter, deren Querschnitt
vergleichbar mit der Wellenlänge ist, in der Praxis
eingesetzt. Der Wellenleiter und ein Schaltkreis bestehend
aus dem Wellenleiter bilden damit eine dreidimensionale
Schaltung, die größer als die bei den gewöhnlichen
elektrischen und elektronischen Schaltungen verwendeten
Bauteile sind. Dies bedeutet, daß die Anwendung der
Mikrowellenschaltkreise auf spezielle Gebiete beschränkt
war.
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Miniaturisierte Halbleiterbauteile wurden als aktive
Bauteile im Mikrowellenbereich entwickelt. Mit dem
Fortschritt der integrierten Schaltkreistechnologie wurden
auch sogenannte Mikrostreifenleiter mit einem äußerst
kleinen Leiterabstand verwendet.
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1986 entdeckten Bednorz und Müller den supraleitenden
Zustand von (La, Ba)&sub2;CuO&sub4; bei einer Temperatur von 30 K.
1987 entdeckte Chu die supraleitende kritische Temperatur
von YBa&sub2;Cu&sub3;Oy bei 90 K und 1988 entdeckte Maeda ein
supraleitendes Verbundoxid vom sogenannten Bismuth (Bi)-Typ
mit einer kritischen Temperatur der Supraleitung, welche
100 K überstieg. Diese supraleitenden Verbundoxide können
in den supraleitenden Zustand übergehen mit einer Kühlung,
welche durch den billigen flüssigen Stickstoff bewirkt
wird. Dies bedeutet, daß die Möglichkeit einer verbreiteten
Anwendung der Supraleitungstechnologie untersucht und
diskutiert wurde.
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Die mit der Supraleitung verbundenen Besonderheiten können
mit Vorteil in verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt
werden, wobei die Mikrowellenbauteile keine Ausnahme
darstellen. Ganz allgemein weist eine Mikrostreifenleitung
einen Schwächungskoeffizienten auf, aufgrund einer
Widerstandskomponente des Leiters. Dieser durch den
Widerstandsleiter bedingte Schwächungskoeffizient wächst
proportional mit der Wurzel aus der Frequenz. Andererseits
erhöht sich der dielektrische Verlust proportional mit
zunehmender Frequenz. Der Verlust in einer
Mikrostreifenleitung im Hinblick auf die Mikrowellen- und
Millimeterwellen ist jedoch in erster Linie dem Widerstand
des Leiters zuzuschreiben, da die dielektrischen
Materialien in letzter Zeit verbessert wurden. Sofern also
der Widerstand des Leiters in der Streifenleitung
verringert werden kann, ist es möglich, die Leistungen
einer Mikrostreifenleitung erheblich zu verbessern.
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Bekanntlich kann eine Mikrostreifenleitung als einfache
Signalübertragungsleitung eingesetzt werden. Bei
entsprechender Ausgestaltung kann eine Mikrostreifenleitung
auch als Induktor, Filter, Resonator, Richtungskoppler oder
anderes passives Mikrowellenbauteil in einer
Hydridschaltung verwendet werden.
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Die Zeitschrift Applied Physics Letter, Band 55, Nr. 10
(1989), Seiten 1029 - 1031 beschreibt eine koplanare
Wellenleiter- Resonator- Übertragungsleitung, die durch
eine perovskit-artige supraleitende Schicht mit hoher Tc
gebildet wird. Die Proceedings of the 42nd Annual Frequency
Control Symposium vom 1. bis 3. Juni 1988 (IEEE Katalog Nr.
880H2588-2), Seiten 556 - 558 beschreiben einen
supraleitenden Resonator, bestehend aus einem
dielektrischen Substrat, dessen eine Oberfläche mit einem
Resonator einer halben Wellenlänge bedeckt ist und auf
dessen gegenüberliegende Fläche eine ebene Erdungsschicht
angeordnet ist.
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Die am 07.03.1990 veröffentlichte EP-A2-0 357 507
beschreibt Mikrowellen-Wellenleiter, die ein supraleitendes
Oxid verwenden. Ein praktischer Mikrowellenresonator mit
ausgezeichneten Eigenschaften des supraleitenden Oxids
wurde jedoch nicht vorgeschlagen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen
Hochleistungs-Mikrowellenresonator zu schaffen, welcher ein
supraleitendes Oxid mit guten supraleitenden Eigenschaften
verwendet.
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Dieses und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden
erfindungsgemäß erreicht durch einen Mikrowellenresonator
mit einer dielektrischen Schicht, einem ersten Leiter auf
der dielektrischen Schicht, der als Erdungsleiter dient,
einem zweiten Leiter auf der dielektrischen Schicht, der
getrennt vom ersten Leiter ist, so daß die ersten und
zweiten Leiter zusammen eine Mikrowellenleitung bilden. Der
zweite Leiter weist wenigstens einen Startabschnitt zur
Aufnahme eines Signais auf sowie einen einen Induktor
bildenden Resonanzleiterabschnitt. Der
Resonanzleiterabschnitt ist getrennt vom Startabschnitt, so
daß ein Spalt zwischen dem Startabschnitt und dem
Resonanzleiterabschnitt besteht, um so einen Kondensator zu
bilden wird, während der durch den Resonanzleiterabschnitt
des zweiten Leiters gebildete Induktor und der durch den
Spalt zwischen dem Startabschnitt und dem
Resonanzleiterabschnitt gebildete Kondensator einen
Resonanzkreis bilden. Der Resonanzleiterabschnitt des
zweiten Leiters und ein Teil des ersten Leiters, dessen
Anordnung dem Resonanzleiterabschnitt des zweiten Leiters
entspricht, bestehen aus einem supraleitenden Verbundoxid,
wobei der Startabschnitt des zweiten Leiters und der
verbleibende Teil des ersten Leiters aus einem
normalleitenden Metall bestehen.
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Vorzugsweise bestehen die Leiter des erfindungsgemäßen
Mikrowellenresonators aus einer dünnen Schicht, die unter
Bedingungen abgeschieden worden ist, bei denen die
Substrattemperatur 800ºC während des gesamten Verfahrens
vom Beginn bis zum Ende nicht überschreitet.
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Aus der obigen Beschreibung wird klar, daß der
erfindungsgemäße Mikrowellenresonator dadurch
gekennzeichnet ist, daß ausschließlich diejenigen
Abschnitte der ersten und zweiten Leiter, welche einen
Resonanzkreis bilden, aus supraleitendem Oxid bestehen und
daß die anderen Abschnitte der ersten und zweiten Leiter
aus normalleitendem Metall bestehen.
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Da die Abschnitte der ersten und zweiten Leiter, welche den
Resonanzkreis bilden, aus supraleitendem Oxid bestehen,
werden die Ausbreitungsverluste in der Mikrowellenleitung,
welche durch diesen Mikrowellenresonator dargestellt wird,
erheblich verringert und zugleich das verwendbare
Frequenzband in Richtung zur Hochfrequenzseite vergrößert.
Aufgrund des verwendeten supraleitenden Oxids für die
Leitung kann der Supraleitungszustand mit Hilfe des
billigen flüssigen Stickstoffs verwirklicht werden, so daß
ein Hochleistungs-Mikrowellenresonator für eine vergrößerte
Anzahl von Anwendungsbereichen erhalten wird.
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Andererseits können, da die Leiter mit Ausnahme der
Resonanzkreise, z. B. die Startabschnitte zur Zuführung des
Signals zum Resonator von einem äußeren Schaltkreis und der
Leiter zur Zufuhr des Signals vom Resonator zu einem
äußeren Schaltkreis, aus normalleitendem Metall bestehen,
die vorhandenen Materialien und Verfahren zur Verbindung
des erfindungsgemäßen Resonators mit anderen Schaltkreisen
oder Bauteilen verwendet werden. Da auch der leitende
Resonanzabschnitt und der Startabschnitt des zweiten
Leiters voneinander getrennt sind, können der
Resonanzleiterabschnitt und der Startabschnitt des zweiten
Leiters ohne weiteres aus verschiedenen Materialien
hergestellt werden.
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Die Leiter des erfindungsgemäßen Mikrowellenresonators
können entweder aus einer dünnen Schicht oder einer dicken
Schicht gefertigt werden. Im Falle eines Supraleiters, aus
der der Leiterabschnitt des Resonanzkreises besteht, weist
jedoch eine dünne Schicht eine bessere Qualität als eine
dicke Schicht auf.
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Die oxidischen supraleitenden dünnen Schichten, welche die
Leiterschichten bilden, können durch jede beliebige der
bekannten Abscheidemethoden hergestellt werden. Im Falle
der Ausbildung von dünnen Schichten aus supraleitendem Oxid
als Leiterschichten des Mikrowellenresonators ist es jedoch
erforderlich, darauf zu achten, daß eine Grenzfläche
zwischen der dielektrischen Schicht und der oxidischen
supraleitenden dünnen Schicht mit guten Bedingungen
erhalten bleibt. Bei Mikrowellenbauteilen fließt nämlich
ein elektrischer Strom an der Oberfläche der Leiterschicht,
so daß eine Störung der Leiterschicht in ihrer
physikalischen Gestalt und bezüglich ihrer
elektromagnetischen Eigenschaften, sofern dieser aus einem
supraleitenden Oxid besteht, zu einem Verlust ihrer
Vorteile führt. Wenn die dielektrische Schicht aus Al&sub2;O&sub3;
oder SiO&sub2; besteht, so kann es an bestimmten Stellen
vorkommen, daß Al&sub2;O&sub3; oder SiO&sub2; mit dem supraleitenden
Verbundoxid durch die während der Abscheidung des
supraleitenden Oxidfilms aufgebrachte Hitze reagiert, so
daß die supraleitenden Eigenschaften des Signalleiters
beeinträchtigt werden oder verloren gehen.
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Während der Abscheidung des supraleitenden Oxids sind daher
die folgenden Punkte zu beachten: (1) Das Material des
supraleitenden Oxids und das Material der dielektrischen
Schicht oder des Substrats müssen eine geringe Reaktivität
miteinander aufweisen und (2) die Verarbeitung durch die
die Materialien des supraleitenden Oxids und der
dielektrischen Schicht ineinander eindiffundieren können,
z. B. eine Erwärmung des Substrats auf eine hohe
Temperatur, während und nach der Abscheidung, soll
tunlichst vermieden werden. Insbesondere ist es
erforderlich, darauf zu achten, daß die Substrattemperatur
keinesfalls 800ºC während der Abscheidung des
supraleitenden Oxids überschreitet.
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Unter diesen Gesichtspunkten ist eine Vakuumabscheidung
oder eine Laserabscheidung vorzuziehen, da hierbei
geringere Anforderungen an die Substrattemperatur während
der Abscheidung zu stellen sind, so daß die
Substrattemperatur leicht und frei einstellbar ist. Auch
das sogenannte Nachglühen nach der Abscheidung ist bei
diesem Abscheideverfahren wie auch bei anderen
Abscheideverfahren überflüssig. Es ist daher vorteilhaft,
ein Abscheideverfahren zu wählen, welches sicherstellt, daß
die abgeschiedene supraleitende Oxidschicht bereits die
supraleitende Eigenschaft aufweist ohne anschließende
Wärmebehandlung.
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Die dielektrische Schicht kann aus allen bekannten
dielektrischen Materialien bestehen. Z. B sind SrTiO&sub3; und
YSZ vom Standpunkt der Abscheidung der supraleitenden
dünnen Schicht besonders vorteilhaft. Ein großer
dielektrischer Verlust dieser Materialien würde jedoch den
Vorteil eines verringerten Leitungsverlustes durch
Verwendung eines Supraleiters kompensieren. Um nun die
Eigenschaften des Mikrowellenleiters zu verbessern, ist es
vorteilhaft, ein Material zu verwenden mit einem kleinen
dielektrischen Verlustfaktor "tanδ", z. B. Al&sub2;O&sub3;, LaAlO&sub3;,
NdGaO&sub3;, MgO und SiO&sub2;. Besonders LaAlO&sub3; ist sehr vorteilhaft,
da es bis zur Erreichung hoher Temperaturen stabil ist und
nur wenig mit dem supraleitenden Oxid reagiert und da es
einen kleinen dielektrischen Verlustfaktor aufweist, der
nur ein Zehntel desjenigen von SrTiO&sub3; und YSZ beträgt. Als
Substrat mit dem kleinen dielektrischen Verlustfaktor und
mit der problemlosen Abscheidung des supraleitenden Oxids
ist es möglich, ein Substrat zu verwenden, welches auf
gegenüberliegenden Oberflächen einer dielektrischen Platte,
z. B. Saphir und SiO&sub2;, äußerst kleine dielektrische
Verluste aufweist, wobei eine Pufferschicht die Abscheidung
des supraleitenden Oxids in hervorragender Qualität
erleichtert.
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Zur Ausbildung der Leiterabschnitte des Resonanzkreises
können als Beispiele für supraleitende Oxide mit einer
hohen kritischen Temperatur der Supraleitung und zur
Erzielung des supraleitenden Zustandes mittels der Kühlung
durch flüssigen Stickstoff ein supraleitendes Verbundoxid
vom Yttrium (Y)-System und ein supraleitendes Verbundoxid,
welches Thallium (Tl) oder Wismuth (Bi) enthält, als
Beispiele genannt werden, ohne daß jedoch die
supraleitenden Oxidmaterialien darauf beschränkt sind. Das
supraleitende Verbundoxid kann als beliebiges Muster durch
ein Lift-off-Verfahren aufgebracht werden, bei dem ein
Widerstandsmuster vorab auf einem Substrat ausgebildet
worden ist und anschließend eine dünne Schicht aus
supraleitendem Oxid auf dem Widerstandsmuster abgeschieden
wird. Es ist auch möglich, das supraleitende Verbundoxid
auf der gesamten Oberfläche des Substrats abzuscheiden und
durch ein Ätzverfahren unter Verwendung von
Chlorwasserstoffsäure oder dgl. in ein Muster umzuwandeln.
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Der erfindungsgemäße Mikrowellenresonator kann die Form
eines linearen Resonators aufweisen, bestehend aus
rechtwinkligen Leiterschichten mit vorgegebener Breite und
vorgegebener Länge oder in Form eines kreisförmigen
Scheiben- oder Ringresonators bestehend aus einem
kreisförmigen Leiter mit vorgegebenen Durchmesser.
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Diese und andere Ziele, Besonderheiten und Vorteile der
vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele im
Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung hervor. Es sei
jedoch betont, daß die nachstehend beschriebenen Beispiele
zwar die vorliegende Erfindung erläutern, jedoch keineswegs
begrenzen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Figuren 1A, 1B und 1C zeigen Schnitte durch verschiedene
Mikrowellenübertragungsleitungen, aus denen der
erfindungsgemäße supraleitende Mikrowellenresonator
bestehen kann;
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Figur 2 zeigt einen Schnitt durch einen gemusterten
Signalleiter eines erfindungsgemäßen supraleitenden
Mikrowellenresonators und
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Figuren 3A bis 3D zeigen Schnitte durch verschiedene
Schritte des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen
Mikrowellenresonators.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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In den Figuren 1A bis 3C sind Querschnitte durch
Mikrowellen-Übertragungsleitungen dargestellt, welche den
erfindungsgemäßen Mikrowellenresonator darstellen.
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Die in Figur 1A dargestellte Mikrowellen-
Übertragungsleitung wird auch Mikrostreifenleiter genannt
und weist eine dielektrische Schicht 3, einen mittleren
Zentralleiter 1 in einem gewünschten Muster auf der oberen
Fläche der dielektrischen Schicht 3 und einen Erdungsleiter
2 auf, der die gesamte Unterseite der dielektrischen
Schicht 3 bedeckt.
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Die in Figur 1B dargestellte Mikrowellen-
Übertragungsleitung, die auch abgeglichener
Mikrostreifenleiter genannt wird, weist einen mittleren
Signalleiter 1, eine dielektrische Schicht 3, welche den
mittleren Signalleiter 1 in einer zentralen Stellung umgibt
und ein Paar Erdungsleiter 2m und 2n auf, die auf der
oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der
dielektrischen Schicht 3 angeordnet sind.
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Die in Figur 1C dargestellte Mikrowellen-
Übertragungsleitung, die auch Mikrowellenleiter vom
koplanaren Typ genannt wird, weist eine dielektrische
Schicht 3, einen mittleren Signalleiter 1 und ein Paar
Erdungsleiter 2m und 2n auf, die auf der gleichen
Oberfläche der dielektrischen Schicht, jedoch getrennt
voneinander angeordnet sind.
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Diese verschiedenen Mikrowellenleiter bilden einen
Mikrowellenresonator durch geeignete Musterausbildung des
mittleren Leiters 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde
im Hinblick auf den Freiheitsgrad bei der
Musterausgestaltung und den ausgezeichneten
Mikrowellenleiter-Eigenschaften der Mikrowellenleiter
dadurch hergestellt, daß der in Figur 1B dargestellte
abgeglichene Mikrostreifenleiteraufbau verwendet wurde.
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Figur 2 zeigt die Anordnung des mittleren Signalleiters,
des Mikrowellenresonators, der gemäß einem Verfahren
hergestellt wurde, das im folgenden beschrieben wird, wobei
diese Figur ein Querschnitt entlang der Linie X-X in Figur
1B ist.
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Gemäß Figur 2 weist der mittlere Signalleiteraufbau des
Mikrowellenresonators ein Paar mittlere Leiter 1b und 1c
auf, die zueinander ausgerichtetf jedoch voneinander
getrennt sind sowie einen weiteren mittleren Leiter 1a, der
zwischen den beiden mittleren Leitern 1b und 1c angeordnet
ist und zu diesem Paar Leiter 1b, 1c ausgerichtet ist. Der
mittlere Leiter 1a ist von dem Paar mittlerer Leiter 1b und
1c durch Spalte 4a und 4b getrennt, so daß er einen
Induktor darstellt und jeder der beiden Spalte 4a und 4b
einen Koppelkondensator bildet, wodurch ein in Serie
geschalteter LC-Resonatorkreis gebildet wird. Der mittlere
Leiter 1a bildet dabei den Resonanzleiter in dem
Mikrowellen-Resonanzkreis und die beiden mittleren Leiter
1b und 1c, die Koppelabschnitte für den Mikrowellen-
Resonatorkreis. Insbesondere weist der mittlere Leiter 1a
eine Breite von 0,26 mm auf und jede der Spalten 4a und 4b
eine solche von 0,70 mm. Die Koppelabschnitte 1b und 1c
bilden einen Mikrostreifenleiter mit Impedanzen von 50 Ω
bei 10 GHz. Andererseits ist der Resonatorleiter 1c von
rechtwinkligem Aufbau mit einer Breite von 0,26 mm und
einer Länge von 8,00 mm.
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Die dielektrische Schicht 3 besteht aus LaAlO&sub3; und der
Resonatorleiter 1a des Resonatorkreises besteht aus einer
dünnen Schicht aus YBa&sub2;Cu&sub3;Oy(6< y≤7). Die Koppelabschnitte 1b
und 1c und der Erdungsleiter (der in Figur 2 nicht
dargestellt ist) bestehen aus einer dünnen Schicht aus Al
(Aluminium).
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In den Figuren 3A bis 3D ist ein Verfahren zur Herstellung
eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Mikrowellenresonators dargestellt. Figuren 3A bis 3D zeigen
dabei Schnitte entlang der Linie Y-Y in Figuren 1B und 2.
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Als dielektrisches Substrat wurde eine Platte 3a aus LaAlO&sub3;
mit einer Dicke von 0,5 mm verwendet. Dünne Schichten aus
YBa&sub2;Cu&sub3;Oy wurden auf der oberen Oberfläche und der unteren
Oberfläche des dielektrischen Substrats 3a aus LaAlO&sub3; durch
ein Elektronenstrahl-Verdampfungsverfahren abgeschieden.
Danach wurden Muster aus supraleitenden dünnen
Oxidschichten durch ein nasses Ätzverfahren unter
Verwendung von Chlorwasserstoffsäure ausgebildet, so daß
ein Resonanzleiter 1a auf der oberen Oberfläche des
dielektrischen Substrates 3a ausgebildet wurde und ein
Erdungsleiter 2a auf der Unterseite des dielektrischen
Substrats 3a, wie es in Figur 3A dargestellt ist.
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Die dünnen Schichten aus YBa&sub2;Cu&sub3;Oy waren 6000 Å dick. Der
Erdungsleiter 2a wies eine Breite auf, die dreimal der
Breite des Resonanzleiters 1a entsprach und eine Länge von
einem und einem Fünftel der Länge des mittleren Leiters 1a.
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Danach wurde eine dünne Schicht aus Aluminium mit einer
Dicke von 6000 Å auf der oberen Oberfläche und der
Unterseite des dielektrischen Substrats 3a durch ein
Liftoff-Verfahren erzeugt, um so die Koppelabschnitte 1b und 1c
sowie einen Erdungsleiter 2b zu bilden, wie es in Figur 3B
dargestellt ist. Der Erdungsleiter 2b wurde derart
gestaltet, daß er die gesamte Unterseite des dielektrischen
Substrats 3a bedeckte.
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Gemäß Figur 3C wurde danach eine Maske 5 auf dem
Resonanzleiter 1a und die Koppelabschnitte 1b und 1c
abgeschieden sowie eine dünne Schicht 3b aus LaAlO&sub3; mit
einer Dicke von 6000 Å auf dem unbedeckten Teil des
Substrats 3a durch Aufwachsen aufgebracht.
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Andererseits wurde eine Platte 3c aus LaAlO&sub3; mit einer
dünnen Erdungsschicht 2c aus YBa&sub2;Cu&sub3;Oy sowie einer dünnen
Erdungsschicht 2d aus Aluminium auf einer oberen Oberfläche
hergestellt mit dem gleichen Verfahren wie es in den
Figuren 3A und 3B dargestellt ist. Wie Figur 3D zeigt,
wurde die Platte 3c aus LaAlO&sub3; unmittelbar auf die Leiter
1a, 1b, 1c und die dünne Schicht 3b aus LaAlO&sub3; der Platte
3a aus LaAlO&sub3; aufgebracht, nachdem die Maskenschicht 5
entfernt worden war. Dadurch wurde ein
Mikrowellenresonator, der im wesentlichen den gleichen
Grundaufbau aufwies, wie er als Schnitt in Figur 1B
dargestellt ist, vollendet.
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Der Resonanzleiter 1a, die Erdungsleiterschichten 2a und 2b
und die dielektrische Schicht 3b wurden unter den folgenden
Bedingungen abgeschieden:
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Verdampfungsquelle für YBa2Cu3Oy: Y, B, Cu (Metall)
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Verdampfungsquelle für LaAlO&sub3;: La, Al (Metall)
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Gasdruck: 2 x 10&supmin;&sup4; Torr
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Substrattemperatur: 600ºC
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Filmdicke des mittleren Leiters: 6000 Å
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Filmdicke der dielektrischen Schicht: 6000 Å
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Filmdicke des Erdungsleiters: 6000 Å
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Nach der Abscheidung der oben erwähnten dünnen Schichten
aus YBa&sub2;Cu&sub3;Oy wurde ein 0&sub3;-Gasstrom auf eine Abscheidefläche
durch ein Ringdüse geblasen, die in der Nähe der
Abscheidefläche angeordnet war. Das eingeblasene O&sub3;-Gas
wurde erhalten durch Verdampfung von flüssigem Ozon,
welches durch flüssigen Stickstoff gekühlt wurde. Das
eingeblasene O&sub3;-Gas war reines O&sub3;-Gas und dieses O&sub3;-Gas
wurde mit einer Rate von 40 cm³/Minute zugeführt.
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Der mit diesem Verfahren hergestellte Mikrowellenresonator
wurde mit einem Netzwerkanalysegerät verbunden, um die
Frequenzeigenschaften bei einer Übertragungsleistung im
Bereich von 2 GHz bis 20 GHz zu messen.
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Zur Feststellung der Frequenzselektivität eines
Mikrowellenresoantors ist es üblich, das Verhältnis der
Resonanzfrequenz "fo" und einer Bandbreite "B", bei dem der
Pegel der übertragenen Energie nicht unterhalb einen Pegel
fällt, welcher kleiner ist als ein Maximalpegel und zwar um
3 dB, als Q-Faktor zu kennzeichnen (Q = fo / B). Als
Vergleichsbeispiel wurde ein Mikrowellenresonator
hergestellt, der die gleiche Spezifikation wie der oben
beschriebene Mikrowellenresonator gemäß der Erfindung
aufweist mit Ausnahme der Tatsache, daß alle Leiter aus
Aluminium bestanden. Der Q-Faktor des Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Mikrowellenresonators und des
Vergleichsbeispiels wurden gemessen. Die Messergebnisse
sind in der folgenden Tabelle dargestellt.
Tabelle
Frequenz (GHz)
Ausführungsbeispiel
Vergleichsbeispiel
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Wie ersichtlich erhält man mit der vorliegenden Erfindung
einen Mikrowellenresonator, der in der Lage ist, bei der
Temperatur des flüssigen Stickstoffs zu arbeiten und dabei
einen erheblich höheren Q-Faktor aufweist, da die den
Resonator bildenden Leiterabschnitte eines
Mikrostreifenleiters aus einer supraleitenden Oxidschicht
mit ausgezeichneten Supraleitungseigenschaften bestehen.
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Da schließlich die Leiter mit Ausnahme der den Resonator
bildenden Abschnitte aus normal leitendem Metall bestehen,
kann der erfindungsgemäße Mikrowellenresonator mit
existierenden Platinen oder anderen Bauteilen auf
herkömmlicher Weise verbunden werden.
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Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit speziellen
Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist die Erfindung
keinesfalls darauf beschränkt, sondern umfaßt alle
Abwandlungen und Äquivalente innerhalb des Schutzbereiches
der beigefügten Ansprüche.