KR102059338B1 - RF Deflecting System Based on Ferroelectric Materials - Google Patents

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KR102059338B1 KR1020130070185A KR20130070185A KR102059338B1 KR 102059338 B1 KR102059338 B1 KR 102059338B1 KR 1020130070185 A KR1020130070185 A KR 1020130070185A KR 20130070185 A KR20130070185 A KR 20130070185A KR 102059338 B1 KR102059338 B1 KR 102059338B1
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비탈리 오사드키
앤드류 알트인니코브
이고르 코텔니코브
알렉산더 긴나디에비치 체르노칼로브
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Abstract

전환 장치는 액티브 레이어 및 액티브 레이어 사이에 배치된 제1 고 저항 레이어를 포함할 수 있다. 전환 장치는 액티브 레이어의 각 표면에 배치된 제2 고 저항 레이어 및 제3 고 저항 레이어를 더 포함하고, 제2 고 저항 레이어는 제1 스트립 컨덕터를, 제3 고 저항 레이어는 제2 스트립 컨덕터를 각각 포함하고, 제1 스트립 컨덕터는 제1 연결 컨덕터에 의해 끝 에서 연결되고, 제2 스트립 컨덕터는 제2 연결 컨덕터에 의해 끝에서 연결되고, 제1 연결 컨덕터는 제2 연결 컨덕터에 수직으로 배치될 수 있다. 전환 장치는 제1 연결 컨덕터의 각 끝에 배치된 제1 접촉 패드를 더 포함할 수 있고, 제2 연결 컨덕터의 각 끝에 배치된 제2 접촉 패드를 더 포함할 수 있다. 전환 장치는 제2 고 저항 레이어 및 제3 고 저항 레이어의 각 표면에 배치된 매칭 레이어를 더 포함할 수 있다.The switching device can include an active layer and a first high resistance layer disposed between the active layer. The switching device further includes a second high resistance layer and a third high resistance layer disposed on each surface of the active layer, wherein the second high resistance layer uses the first strip conductor and the third high resistance layer uses the second strip conductor. Each comprising a first strip conductor connected at the end by a first connecting conductor, a second strip conductor connected at the end by a second connecting conductor, the first connecting conductor being arranged perpendicular to the second connecting conductor. Can be. The switching device may further comprise a first contact pad disposed at each end of the first connection conductor and may further comprise a second contact pad disposed at each end of the second connection conductor. The switching device can further include a matching layer disposed on each surface of the second high resistance layer and the third high resistance layer.

Description

강유전성 물질기반 무선 주파수 전환 시스템{RF Deflecting System Based on Ferroelectric Materials}RF deflecting system based on ferroelectric materials

아래의 설명은 전자기장 복사를 위한 전환 장치(deflecting device)에 관한 것이다.The description below relates to a deflecting device for electromagnetic radiation.

웨이브 프로퍼게이션(wave propagation)의 벡터의 변화에 따른 문제점은 지향성 전자기장 복사(directional electromagnetic radiation) 시스템에서 종종 발생할 수 있다. 해결방안은 복사 안테나의 방향전환(reorientation)에 기반하는 시스템을 포함할 수 있다. Problems with changing vectors of wave propagation can often occur in directional electromagnetic radiation systems. The solution may include a system based on the reorientation of the radiation antenna.

초고주파(super high frequencies, SHF)의 범위에서, 복사 안테나는 작은 크기를 가질 수 있지만, 기계적 기반의 회선(전환(deflecting)) 장치는 변화할 수 있는 복사 패턴을 갖는 초고주파(SHF) 장치의 전체 크기의 감소의 가능성을 제한할 수 있다. 이러한 점을 고려하여 장치를 통과하는 전자기파의 전환을 제공하는 장치가 사용될 수 있다. 이러한 장치는 강유전성(ferroelectric) 물질의 두 개의 액티브 레이어를 포함할 수 있고, 이러한 액티브 레이어의 각각은 두 개의 평행한(parallel) 표면을 가질 수 있다. 제1 액티브 레이어는 제2 액티브 레이어를 걸쳐 배치되고, 제1 액티브 레이어 및 제2 액티브 레이어 모두 같은 크기를 갖는다. 산화 티타늄(titanium oxide)의 컨덕팅 플레이트(conducting plate)는 제1 액티브 레이어 및 제2 액티브 레이어 사이에 배치되고, 제1 액티브 레이어 및 제2 액티브 레이어에 에어 갭(air gap)없이 기계적으로 연결될 수 있다. 컨덕팅 플레이트는 그라운드(ground)를 위한 전극으로서의 기능을 할 수 있다. 스트립 컨덕터의 형태에서 산화 인듐의 전극은 다중 레이어 구조의 위 표면과 바닥 표면에 펼쳐질 수 있고, 서로 수직일 수 있다. 유전체 막(dielectric film)은 환경을 갖는 구조의 접촉(매칭(matching))을 제한하기 위해 위 전극과 바닥 전극에 걸쳐 펼쳐질 수 있다. In the range of super high frequencies (SHF), radiant antennas can be small in size, while mechanically based (deflecting) devices have a total size of ultrahigh frequency (SHF) devices with varying radiation patterns. Limiting the possibility of In view of this, a device can be used that provides for the conversion of electromagnetic waves through the device. Such a device may comprise two active layers of ferroelectric material, each of which may have two parallel surfaces. The first active layer is disposed over the second active layer, and both the first active layer and the second active layer have the same size. A conducting plate of titanium oxide is disposed between the first active layer and the second active layer and can be mechanically connected to the first active layer and the second active layer without an air gap. have. The conducting plate can function as an electrode for ground. In the form of a strip conductor, the electrode of indium oxide can be spread on the top and bottom surfaces of the multi-layered structure and can be perpendicular to each other. A dielectric film may be spread across the top and bottom electrodes to limit the contacting (matching) of the structure with the environment.

이러한 복사 안테나와 전환 장치(deflecting device)는 고 열(thermal) 에너지의 값을 가질 수 있고, 컨트롤 전압이 인가될 때 고 저항 레이어에서 방출할 수 있다. 또한, 고 레벨의 초고주파(SHF) 손실로부터 방해 받을 수 있고, 초고주파 손실의 증가와 생성에서 복잡도를 야기하는 2D 스캐닝 체제를 위해 최소 두 개의 액티브 레이어의 사용을 필요로 할 수 있다.Such radiating antennas and deflecting devices can have high thermal energy values and can emit in a high resistance layer when a control voltage is applied. It may also be disturbed from high levels of high frequency (SHF) losses and may require the use of at least two active layers for a 2D scanning regime that causes complexity in the increase and generation of ultra high frequency losses.

일 실시예에 따르면, 액티브 레이어들(active layers)과, 상기 액티브 레이어들의 사이에 배치된 제1 고 저항 레이어(first high resistive layer)와, 상기 액티브 레이어들의 각 표면 상에 배치된 제2 고 저항 레이어(second high resistive layer) 및 제3 고 저항 레이어((third high resistive layer) ―상기 제2 고 저항 레이어는 제1 스트립 컨덕터들(first strip conductors)을 포함하고, 상기 제3 고 저항 레이어는 제2 스트립 컨덕터들(second strip conductors)을 포함하고, 상기 제1 스트립 컨덕터들은 한쪽 끝에서 제1 연결 컨덕터(first connecting conductor)에 의하여 연결되고, 상기 제2 스트립 컨덕터들은 한쪽 끝에서 제2 연결 컨덕터(second connecting conductor)에 의하여 연결되고, 상기 제1 연결 컨덕터는 상기 제2 연결 컨덕터에 대해 수직으로 배치됨― 와, 상기 제1 연결 컨덕터의 각 끝에 배치된 제1 접촉 패드들(first contact pads)과, 상기 제2 연결 컨덕터의 각 끝에 배치된 제2 접촉 패드들(second contact pads) 및 상기 제2 및 제3 고 저항 레이어들의 각각의 표면 상에 배치된 매칭 레이어(matching layers)를 포함하는 장치가 제공될 수 있다. According to one embodiment, active layers, a first high resistive layer disposed between the active layers, and a second high resistance disposed on each surface of the active layers Second high resistive layer and third high resistive layer, wherein the second high resistive layer comprises first strip conductors, and the third high resistive layer comprises a first high resistive layer; Second strip conductors, wherein the first strip conductors are connected by a first connecting conductor at one end, and the second strip conductors are connected by a second connection conductor at one end. connected by a second connecting conductor, the first connecting conductor disposed perpendicularly to the second connecting conductor, and a first contact disposed at each end of the first connecting conductor. Pads (first contact pads), second contact pads disposed at each end of the second connection conductor and a matching layer disposed on each surface of the second and third high resistance layers ( A device including matching layers) may be provided.

일 실시예에 따르는 전환 장치는 액티브 레이어와, 상기 액티브 레이어의 표면에 배치된 제1 고 저항 레이어와, 상기 액티브 레이어의 다른 표면에 배치되고, 스트립 컨덕터(strip conductor)를 포함하는 제2 고 저항 레이어와, 상기 스트립 컨덕터의 각 끝에 배치된 제1 접촉 패드와, 상기 스트립 컨덕터의 각 반대편 끝에 배치된 제2 접촉 패드 및 상기 제1 고 저항 레이어와 상기 제2 고 저항 레이어의 각 표면에 배치된 매칭 레이어를 포함할 수 있다. A switching device according to one embodiment includes a second high resistance layer comprising an active layer, a first high resistance layer disposed on a surface of the active layer, and a second layer disposed on another surface of the active layer, and including a strip conductor. A layer, a first contact pad disposed at each end of the strip conductor, a second contact pad disposed at each opposite end of the strip conductor, and disposed on each surface of the first high resistance layer and the second high resistance layer. It may include a matching layer.

일 측면에 있어서, 전자기 복사를 위한 전환 장치는 액티브 레이어와, 상기 액티브 레이어 사이에 배치된 제1 고 저항 레이어와, 상기 액티브 레이어의 각 표면에 배치된 제2 고 저항 레이어 및 제3 고 저항 레이어 -상기 제2 고 저항 레이어는 제1 스트립 컨덕터들을 포함하고, 상기 제3 고 저항 레이어는 제2 스트립 컨덕터들을 포함하고, 상기 제1 스트립 컨덕터들은 직렬로 연결된 제1 저항에 의해 한쪽 끝에서 연결되고, 상기 제2 스트립 컨덕터들은 직렬로 연결된 제2 저항에 의해 한 쪽 끝에서 연결되고, 상기 제1 스트립 컨덕터들은 제2 스트립 컨덕터들에 수직으로 배치됨- 와, 제2 고 저항 레이어 및 제3 고 저항 레이어의 각 표면에 배치되는 매칭 레이어를 포함할 수 있다.In one aspect, the switching device for electromagnetic radiation includes an active layer, a first high resistance layer disposed between the active layers, a second high resistance layer and a third high resistance layer disposed on each surface of the active layer. The second high resistance layer comprises first strip conductors, the third high resistance layer comprises second strip conductors, the first strip conductors being connected at one end by a first resistor connected in series The second strip conductors are connected at one end by a second resistor connected in series and the first strip conductors are disposed perpendicular to the second strip conductors; and a second high resistance layer and a third high resistance resistor. It may include a matching layer disposed on each surface of the layer.

도 1은 일 실시예에 따른 전환 장치를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 싱글 액티브 레이어를 포함하는 전환 장치를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 다중 레이어 구조를 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 저항을 포함하는 전환 장치를 나타낸다.1 shows a switching device according to an embodiment.
2 illustrates a switching device including a single active layer according to an embodiment.
3 illustrates a multilayer structure according to an embodiment.
4 illustrates a switching device including a resistor according to an embodiment.

아래의 상세한 설명은 여기에서 설명된 방법, 장치 및 시스템의 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 하지만, 여기에서 설명된 방법, 장치 및 시스템에 대하여 다양한 변화, 수정, 및 등가적인 대치가 가능하다.The following detailed description is provided to assist in a comprehensive understanding of the methods, devices, and systems described herein. However, various changes, modifications, and equivalent substitutions are possible for the methods, apparatus, and systems described herein.

도면과 상세한 설명에서, 같은 참조 번호는 같은 요소를 나타낸다. 도면은 실제 사이즈, 비율에 비례하지 않을 수 있고, 그리고 도면에서 구성요소의 묘사는 이해의 편의를 위해 과장될 수 있다. In the drawings and detailed description, like reference numerals refer to like elements. The drawings may not be proportional to the actual size, proportions, and descriptions of components in the drawings may be exaggerated for ease of understanding.

별도로 명시적으로 설명되지 않는 경우, 제1 레이어는 제2 레이어 또는 기판(substrate) "위(on)" 에 있다는 설명은 제1 레이어가 제2 레이어 또는 기판에 직접적으로 접촉하는 경우와 하나 또는 그 이상의 다른 레이어가 제1 레이어와 제2 레이어 사이 또는 기판에 배치되는 경우, 이러한 두 가지 경우를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. Unless explicitly stated otherwise, the description that the first layer is "on" the second layer or substrate is one or more cases where the first layer is in direct contact with the second layer or substrate. When the other layers are disposed between the first layer and the second layer or on the substrate, the two layers may be described as including these two cases.

여기에서 설명된 전환 장치(deflecting device)의 실시예는 지향성 전자기장 복사(directional electromagnetic radiation)를 바꿀 수 있다. 이러한 전환 장치는 강유전성(ferroelectric) 물질의 두 개의 액티브 레이어들(active layers)를 포함할 수 있고, 두 개의 고 저항 레이어(high resistive layer) 사이에 배치될 수 있다. 제3 고 저항 레이어(third high resistive layer)는 두 개의 액티브 레이어들(active layers) 사이에 배치될 수 있고, 전극으로서의 기능을 할 수 있다. 두 개의 매칭 레이어들(matching layers)은 각 두 개의 고 저항 레이어(high resistive layer)에 배치될 수 있다. 전압 공급원은 두 개의 고 저항 레이어에 연결될 수 있다. Embodiments of the deflecting device described herein can alter directional electromagnetic radiation. Such a switching device may comprise two active layers of ferroelectric material and may be disposed between two high resistive layers. The third high resistive layer may be disposed between two active layers and may function as an electrode. Two matching layers may be disposed in each of two high resistive layers. The voltage source can be connected to two high resistance layers.

여기에서 설명된 전환 장치의 실시예는 컨트롤 전압이 두 개의 고 저항 레이어에 인가될 때, 두 개의 고 저항 레이어에 의해 발생된 열(thermal) 에너지의 레벨을 감소 시킬 수 있고, 초고주파(SHF) 손실을 감소 시킬 수 있다. 또한, 전환 장치는 전환 장치의 생산을 단순화할 수 있고, 전환 장치를 위한 컨트롤 전압 인가의 방법을 단순화할 수 있다.
Embodiments of the switching device described herein can reduce the level of thermal energy generated by the two high resistive layers when the control voltage is applied to the two high resistive layers, resulting in high frequency (SHF) loss. Can be reduced. In addition, the switching device can simplify the production of the switching device and can simplify the method of applying the control voltage for the switching device.

도 1은 일 실시예에 따른 전환 장치를 나타낸다. 1 shows a switching device according to an embodiment.

전환 장치는 강유전성 물질의 능동 레이어들(105, 110)을 포함할 수 있다. 이러한 액티브 레이어들(active layers)(105, 110)은 세라믹 기술에 기반하여 제작할 수 있다. 이러한 액티브 레이어들(105, 110)은 각각 액티브 레이어들(105, 110) 사이에 배치된 고 저항 레이어(115)의 양쪽 표면에 형성될 수 있고, 고 저항 레이어(115)는 전극으로서의 기능을 할 수 있다. The conversion device can include active layers 105, 110 of ferroelectric material. These active layers 105 and 110 may be manufactured based on ceramic technology. The active layers 105 and 110 may be formed on both surfaces of the high resistance layer 115 disposed between the active layers 105 and 110, respectively, and the high resistance layer 115 may function as an electrode. Can be.

고 저항 레이어(120)는 액티브 레이어(105)의 위 표면에 형성될 수 있고, 고 저항 레이어(125)는 액티브 레이어(110)의 바닥 표면에 각각 형성될 수 있다. 고 저항 레이어들(120, 125) 각각은 전극으로서의 기능을 할 수 있고, 각 스트립 컨덕터들(strip conductors)(122, 127)에 의해 각 고 저항 레이어(120, 125)(또는 액티브 레이어(105, 110))의 옆 또는 끝에서 갈바니 전기에 의해(galvanically) 연결된 스트립 컨덕터들(strip conductors)의 세트를 포함할 수 있다. 스트립 컨덕터(strip conductor) (122)는 스트립 컨덕터(strip conductor)(127)에 수직일 수 있다. 고 저항 레이어들(120, 125)은 고 저항 레이어(115)와 같은 고 저항 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 고 저항 물질은 산화 아연(ZnO), 이산화 티타늄(TiO2) 및 질화 탈탄(TaN) 중 적어도 하나, 또는 산화 아연(ZnO), 이산화 티타늄(TiO2) 및 질화 탈탄(TaN) 중 선택된 조합에 의한 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 규소(Si), 티타늄(Ti), 세륨(Ce)의 고용체(a solid solution)를 포함할 수 있다. The high resistance layer 120 may be formed on the top surface of the active layer 105, and the high resistance layer 125 may be formed on the bottom surface of the active layer 110, respectively. Each of the high resistance layers 120, 125 may function as an electrode, and each of the high resistance layers 120, 125 (or the active layer 105) may be formed by the strip conductors 122, 127. 110) at the end or at the end may comprise a set of strip conductors galvanically connected. Strip conductor 122 may be perpendicular to strip conductor 127. The high resistance layers 120 and 125 may be made of a high resistance material such as the high resistance layer 115. For example, the high resistance material may be at least one of zinc oxide (ZnO), titanium dioxide (TiO 2) and denitrification (TaN), or a combination selected from zinc oxide (ZnO), titanium dioxide (TiO 2) and denitrification (TaN). It may include a compound by. In addition, a solid solution of silicon (Si), titanium (Ti), and cerium (Ce) may be included.

스트립 컨덕터(122)는 연결 컨덕터(connecting conductor)(123)에 의해 한 쪽 끝 에서 연결되고, 스트립 컨덕터(127)는 연결 컨덕터(connecting conductor)(128)에 의해 한 쪽 끝에서 연결될 수 있다. 연결 컨덕터(123)는 연결 컨덕터(128)에 수직으로 배치될 수 있다. 또한, 연결 컨덕터(123)의 각 끝에 배치된 접촉 패드들(contact pads)(124a, 124b)를 더 포함할 수 있고, 연결 컨덕터(128)의 각 끝에 배치된 접촉 패드들(contact pads)(129a, 129b)를 더 포함할 수 있다.The strip conductor 122 may be connected at one end by a connecting conductor 123, and the strip conductor 127 may be connected at one end by a connecting conductor 128. The connecting conductor 123 may be disposed perpendicular to the connecting conductor 128. It may further include contact pads 124a and 124b disposed at each end of the connection conductor 123, and contact pads 129a disposed at each end of the connection conductor 128. , 129b) may be further included.

메탈 접촉 패드들(Metal contact pads)(124a, 124b)은 고 저항 레이어(120)의 스트립 컨덕터(122)에 형성될 수 있고, 메탈 접촉 패드들(129a, 129b)은 고 저항 레이어(125)의 스트립 컨덕터(127)에 형성될 수 있다. 접촉 패드들(124a, 124b)은 각 다른 곳(즉, 스트립 컨덕터(122)의 각 반대 끝에서)으로부터 펼쳐지고, 접촉 패드들(129a, 129b)은 각 다른 곳(즉, 스트립 컨덕터(127)의 각 반대 끝에서)으로부터 펼쳐진다. Metal contact pads 124a and 124b may be formed in the strip conductor 122 of the high resistance layer 120, and the metal contact pads 129a and 129b may be formed in the high resistance layer 125. It may be formed in the strip conductor 127. Contact pads 124a and 124b extend from each other (i.e., at each opposite end of strip conductor 122), and contact pads 129a and 129b extend from each other (i.e., strip conductor 127). From each opposite end).

전압 공급원 Ux는 접촉 패드들(124a, 124b)을 통해 전환 장치에 연결되고, 컨트롤 전압 Ux1-Ux2을 고 저항 레이어(120)에 인가할 수 있다. 제2 전압 공급원 Uy는 접촉 패드들(129a, 129b)을 통해 전환 장치에 연결되고, 컨트롤 전압 Uy1-Uy2을 고 저항 레이어(125)에 인가할 수 있다. 그러므로, 고 저항 레이어들(115, 120 및 125) 사이의 전압 분배는 각 접촉 패드들(124a, 124b)과 접촉 패드들(129a, 129b) 사이의 스트립 컨덕터들(122, 127)에 따른 전기적 포텐셜 분배(electric potential distribution)를 통해 세팅(set)될 수 있다. The voltage source Ux is connected to the switching device through the contact pads 124a and 124b and can apply the control voltages Ux1-Ux2 to the high resistance layer 120. The second voltage source Uy may be connected to the switching device through the contact pads 129a and 129b and apply the control voltage Uy1-Uy2 to the high resistance layer 125. Therefore, the voltage distribution between the high resistance layers 115, 120, and 125 is dependent on the electrical potentials of the strip conductors 122, 127 between the contact pads 124a, 124b and the contact pads 129a, 129b. It can be set via electrical potential distribution.

매칭 레이어(matching layer)(130)는 고 저항 레이어(120)의 위 표면에 형성될 수 있고, 매칭 레이어(135)는 고 저항 레이어(125)의 바닥 표면에 각각 형성될 수 있다. 매칭 레이어들(matching layers)(130, 135)은 선형 유전체 물질(linear dielectric material)로 만들어질 수 있고, 환경을 갖는 전환 장치에 매치되기 위해 사용될 수 있다. 이러한 매칭 레이어들(130, 135)은 세라믹 기술에 기반하여 제조될 수 있다. The matching layer 130 may be formed on the upper surface of the high resistance layer 120, and the matching layer 135 may be formed on the bottom surface of the high resistance layer 125, respectively. Matching layers 130 and 135 may be made of linear dielectric material and used to match the switching device with the environment. These matching layers 130 and 135 may be manufactured based on ceramic technology.

전환 장치는 전환 장치를 통과하는 전자기파(electromagnetic wave)를 변화시킬 수 있다. 더욱 상세하게는, 평면 웨이브(plane wave)는 매칭 레이어(130)의 위 표면에 떨어질 수 있고, 매칭 레이어(135)의 바닥 표면으로부터 떨어질 수 있다. 전환 장치는 컨트롤 전압이 인가될 때, 액티브 레이어들(105, 110)의 다양한 부분에서 전환 장치를 통과하는 초고주파(SHF) 신호의 갑작스러운 위상의 변화에 기반하여 동작 할 수 있다. 2D 스캐닝 체제를 위해, 액티브 레이어들(105, 110)이 필요하지만, 1D 스캐닝 체제를 위해서는, 액티브 레이어들(105, 110) 중 하나만 필요하다. The switching device can change the electromagnetic wave passing through the switching device. More specifically, a plane wave may fall on the top surface of the matching layer 130 and fall off the bottom surface of the matching layer 135. When the control voltage is applied, the switching device may operate based on a sudden change in phase of an ultra high frequency (SHF) signal passing through the switching device in various portions of the active layers 105 and 110. For the 2D scanning regime, active layers 105 and 110 are needed, but for the 1D scanning regime only one of the active layers 105 and 110 is needed.

초고주파(SHF) 범위에서 전환 장치를 사용하기 위해, 상유전 상태(paraelectric state)에서 강유전성(ferroelectric) 물질은 액티브 레이어들(105, 110)을 위한 비 선형 물질로서 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 액티브 레이어들(105, 110)를 통과하는 초고주파(SHF) 신호의 위상은 유전체의 유전율(dielectric permittivity)의 변화에 의해 갑작스럽게 변화할 수 있고, 이것은 전극, 다시 말해, 고 저항 레이어들(115, 120 및 125) 사이의 전계(electric field)의 응용을 달성할 수 있다. To use a switching device in the ultra high frequency (SHF) range, a ferroelectric material in the paraelectric state can be used as a non-linear material for the active layers 105, 110. In such an embodiment, the phase of the ultra high frequency (SHF) signal passing through the active layers 105, 110 may change abruptly by a change in the dielectric permittivity of the dielectric, which is an electrode, in other words a high resistance. Application of an electric field between layers 115, 120, and 125 may be achieved.

초고주파(SHF) 신호는 고 저항 레이어들(115, 120 및 125)의 관통을 필요로 하고, 고 저항 레이어들(115, 120 및 125)은 초고주파(SHF) 신호를 위해 투명하고, 높은 저항 물질로 만들어질 수 있다. 따라서, 고 저항 레이어들(120, 125)의 주입 후, 포토리소그래피(photolithography) 작업은 고 저항 레이어들(115, 120, 125)에서 투명한(고 저항) 전극의 토폴로지를 형성하기 위해 수행될 수 있다. 게다가, 고 저항 레이어들(115, 120, 125)의 각각의 두께는 구조에서 높은 손실을 피하기 위해 스킨 깊이(skin depth)보다 작을 수 있다. 따라서, 고 저항 레이어들(115, 120, 125)은 마그네트론(magnetron) 또는 졸-겔(sol-gel) 기술을 사용하여 생성될 수 있다. 뿐만 아니라, 고 저항 레이어들(120, 125)은 고체 전극이 아니지만, 각 고 저항 레이어들(120, 125)은 초고주파(SHF) 손실의 양을 줄이기 위해 스트립 컨덕터의 세트를 포함할 수 있다. The ultra high frequency (SHF) signal requires penetration of the high resistance layers 115, 120 and 125, and the high resistance layers 115, 120 and 125 are transparent, high resistance materials for the ultra high frequency (SHF) signal. Can be made. Thus, after implantation of the high resistance layers 120, 125, photolithography operation may be performed to form the topology of the transparent (high resistance) electrode in the high resistance layers 115, 120, 125. . In addition, the thickness of each of the high resistance layers 115, 120, 125 may be less than the skin depth to avoid high losses in the structure. Thus, the high resistance layers 115, 120, 125 can be created using magnetron or sol-gel technology. Furthermore, although the high resistance layers 120 and 125 are not solid electrodes, each of the high resistance layers 120 and 125 may include a set of strip conductors to reduce the amount of ultra high frequency (SHF) loss.

접촉 패드들(124a, 124b)은 컨트롤 전압 Ux1 및 Ux2를 인가하기 위해 각각 스트립 컨덕터(122)로부터 펼쳐질 수 있다. 이것은 전압 공급원, 즉, UX의 사용으로 고 저항 레이어들(120, 125)에서 전기적 포텐셜 분배(electric potential distribution)의 변화를 허용할 수 있다. 접촉 패드들(129a, 129b)은 컨트롤 전압 Uy1 및 Uy2를 인가하기 위해 각각 스트립 컨덕터(127)로부터 펼쳐질 수 있다. 전자기파의 효율적인 전환을 위해, 유전체(dielectric)의 유전율(permittivity)의 변화도는 액티브 레이어들(105, 110)을 따르고, 웨이브 프로퍼게이션(wave propagation)의 방향에 수직으로 형성될 필요가 있다. 이러한 것은 컨트롤 전압 Ux1-Ux2와 Uy1-Uy2를 스트립 컨덕터들(122, 127)을 통해 고 저항 레이어들(120, 125)에 인가함으로써 이루어질 수 있다. 컨트롤 신호 에너지 스캐터링(scattering)의 고 레벨이 고 저항 레이어들(120, 125)에서 관찰될 수 있다. Contact pads 124a and 124b may be unrolled from strip conductor 122 to apply control voltages Ux1 and Ux2, respectively. This may allow for a change in electrical potential distribution in the high resistance layers 120, 125 with the use of a voltage source, ie UX. Contact pads 129a and 129b may be unrolled from strip conductor 127 to apply control voltages Uy1 and Uy2, respectively. For efficient switching of electromagnetic waves, the degree of change in the dielectric constant of the dielectric needs to be formed along the active layers 105 and 110 and perpendicular to the direction of wave propagation. This can be done by applying the control voltages Ux1-Ux2 and Uy1-Uy2 to the high resistance layers 120, 125 via the strip conductors 122, 127. High levels of control signal energy scattering can be observed in the high resistance layers 120, 125.

액티브 물질의 히팅(heating) 효과는 스트립 컨덕터들(122, 127)의 끝에 저항 분배기의 재배치 때문에 없을 수 있다. 이러한 실시예에서, 초고주파(SHF) 손실의 레벨은 스트립 컨덕터들의 세트의 형태에서 전극(즉, 고 저항 레이어들(120, 125))의 인가에 의해 감소될 수 있다.
The heating effect of the active material may be absent due to the relocation of the resistive divider at the ends of the strip conductors 122, 127. In this embodiment, the level of ultra high frequency (SHF) loss can be reduced by the application of an electrode (ie, high resistance layers 120, 125) in the form of a set of strip conductors.

도 2는 일 실시예에 따른 싱글 액티브 레이어(105)를 포함하는 전환 장치를 나타낸다. 하지만, 전환 장치는 싱글 액티브 레이어(105)만을 사용하는 두 개의 직교하는 평면(2D 스캐닝 체제(scanning regime))에서 초고주파(SHF) 신호를 전환할 수 있다. 이러한 경우, 구조의 두께의 감소, 초고주파(SHF) 손실의 감소 및 제조 과정의 단순화를 야기할 수 있다. 전환 장치는 도 1의 전환 장치를 위한 컨트롤 전압의 인가와 비교하면, 도 2의 전환 장치를 위한 컨트롤 전압 인가의 수정 때문에 싱글 액티브 레이어(105)를 사용하여 초고주파(SHF) 신호를 전환할 수 있다. 2 illustrates a switching device including a single active layer 105 according to one embodiment. However, the switching device may switch the ultra high frequency (SHF) signal in two orthogonal planes (2D scanning regime) using only a single active layer 105. This can lead to a reduction in the thickness of the structure, a reduction in the loss of ultra high frequency (SHF) and a simplification of the manufacturing process. The switching device can switch the ultra high frequency (SHF) signal using the single active layer 105 due to the modification of the control voltage application for the switching device of FIG. 2 compared to the application of the control voltage for the switching device of FIG. 1. .

더욱 상세하게는, 고 저항 레이어(205)는 싱글 액티브 레이어(105)의 위 표면에 형성될 수 있고, 전환 장치를 위한 컨트롤 전압의 인가를 위한 전극으로서의 기능을 할 수 있다. 고 저항 레벨(205)은 스트립 컨덕터의 세트를 포함할 수 있다. 메탈 접촉 패드들(207a, 207b)은 스트립 컨덕터의 각 반대 쪽 끝에 형성될 수 있다. 메탈 접촉 패드들(207a, 207b)은 토포로지컬 마스크(topological mask)를 사용하는 진공 주입 기술에 기반하여 형성될 수 있다. More specifically, the high resistance layer 205 may be formed on the upper surface of the single active layer 105 and may function as an electrode for application of a control voltage for the switching device. High resistance level 205 may include a set of strip conductors. Metal contact pads 207a and 207b may be formed at each opposite end of the strip conductor. The metal contact pads 207a and 207b may be formed based on a vacuum injection technique using a topological mask.

초고주파 신호는 고 저항 레이어(205)의 관통을 필요로 하기 때문에, 고 저항 레이어(205)는 초고주파 신호를 위한 투명한 고 저항 물질로 만들어질 수 있다. 게다가, 고 저항 레이어(205)의 두께는 구조에서 고 손실을 피하기 위해 스킨 깊이(skin depth)보다 작을 수 있다. Since the microwave signal requires penetration of the high resistance layer 205, the high resistance layer 205 may be made of a transparent high resistance material for the microwave signal. In addition, the thickness of the high resistance layer 205 may be less than the skin depth to avoid high losses in the structure.

도 1의 전환 장치와 비교하면, 다시 말해, 고 저항 레이어들(120, 125)은, 도 2에서 전기적 포텐셜에 의한 컨트롤 전압의 두 개의 다른 변환도가 고 저항 에이어(205)의 양 옆에 인가될 수 있다. 더욱 상세하게는 전압 공급원 U1은 접촉 패드들(207a)을 통해 전환 장치에 연결될 수 있고, 컨트롤 전압 U11부터 U1n까지 고 저항 레이어(205)에 인가할 수 있다. 제2 전압 공급원 U2는 접촉 패드들(207b)을 통해 전환 장치에 연결될 수 있고, 컨트롤 전압 U21부터 U2n까지 고 저항 레이어(205)에 인가할 수 있다. 이러한 컨트롤 전압의 인가는 싱글 액티브 레이어(105)를 사용하여 2D 스캐닝 체제를 허용하는 두 개의 수직 방향에서 싱글 액티브 레이어(105)의 표면에 균등하지 않은 전기적 포텐셜의 분배를 만들 수 있다.
Compared with the switching device of FIG. 1, in other words, the high resistance layers 120, 125 have two different degrees of conversion of the control voltage due to the electrical potential in FIG. 2 beside the high resistance air 205. Can be applied. More specifically, the voltage source U1 may be connected to the switching device through the contact pads 207a and may be applied to the high resistance layer 205 from the control voltages U11 to U1n. The second voltage source U2 can be connected to the switching device via contact pads 207b and can be applied to the high resistance layer 205 from control voltages U21 to U2n. The application of such control voltage can make use of a single active layer 105 to create an uneven distribution of electrical potential on the surface of the single active layer 105 in two vertical directions allowing a 2D scanning regime.

도 3은 일 실시예에 따른 다중 레이어 구조를 나타낸다. 도 2에 보여진 매칭 레이어(135)에 배치된 싱글 액티브 레이어(105)와 고 저항 레어어(115) 대신, 도 3을 참조하면, 다중 레이어 구조가 형성되고, 매칭 레이어(135)는 다중 레이어 구조의 바닥 표면에 형성될 수 있다. 다중 레이어 구조는 강유전성 액티브 레이어(305)의 세트와 강유전성 액티브 레이어(305) 사이의 고 저항 레이어(310)의 세트를 각각 포함할 수 있다. 고 저항 레이어(310)의 각각은 전극으로서의 기능을 할 수 있다. 전환 장치는 컨트롤 전압이 인가될 때, 틈새(aperture) 평면에서 방출된 에너지의 레벨, 초고주파 손실과 컨트롤 전압의 값을 감소시킬 수 있다.
3 illustrates a multilayer structure according to an embodiment. Instead of the single active layer 105 and the high resistance rare layer 115 disposed on the matching layer 135 shown in FIG. 2, referring to FIG. 3, a multi-layer structure is formed, and the matching layer 135 is a multi-layer structure. It can be formed on the bottom surface of the. The multi-layer structure may each comprise a set of ferroelectric active layers 305 and a set of high resistance layers 310 between the ferroelectric active layers 305. Each of the high resistance layers 310 may function as an electrode. The switching device can reduce the level of energy emitted in the aperture plane, the loss of microwaves and the value of the control voltage when the control voltage is applied.

도 4는 일 실시예에 따른 저항들(405, 410)을 포함하는 전환 장치를 나타낸다. 도 4의 전환 장치는 도 1의 액티브 레이어들(105, 110), 고 저항 레이어들(115, 120, 125), 매칭 레이어들(130, 135) 및 전압 공급원들(Ux, Uy)을 포함할 수 있고, 따라서, 이러한 요소의 설명은 도 1을 참조한다. 도 1과 비교하면, 도 4에서 고 저항 레이어(120)의 스트립 컨덕터의 세트는 직렬로 연결된 저항들(405)의 세트에 의해 단락(shorted)될 수 있고, 고 저항 레이어(125)의 스트립 컨덕터의 세트는 직렬로 연결된 저항들(410)의 세트에 의해 단락(shorted)될 수 있다. 저항들(405, 410)의 각각은 액티브 레이어들(105, 110)의 바깥쪽 모서리(outside edges)에 위치할 수 있고, 여기에서 고 저항 레이어(120)의 스트립 컨덕터는 고 저항 레이어(125)의 스트립 컨덕터에 수직으로 배치될 수 있다.4 illustrates a switching device including resistors 405 and 410 according to one embodiment. The switching device of FIG. 4 may include the active layers 105 and 110, the high resistance layers 115, 120 and 125, the matching layers 130 and 135, and the voltage sources Ux and Uy of FIG. 1. Thus, a description of these elements is made with reference to FIG. 1. Compared to FIG. 1, in FIG. 4, the set of strip conductors of the high resistance layer 120 may be shorted by the set of resistors 405 connected in series, and the strip conductor of the high resistance layer 125 may be shorted. The set of may be shorted by the set of resistors 410 connected in series. Each of the resistors 405, 410 may be located at the outer edges of the active layers 105, 110, where the strip conductor of the high resistance layer 120 is a high resistance layer 125. It can be placed perpendicular to the strip conductor of the.

전압 공급원 Ux는 컨트롤 전압 Ux1-Ux2를 고 저항 레이어(120)에 연결된 저항들(405)의 채인(chain)의 반대 쪽 끝에 인가할 수 있다. 제2 전압 공급원 Uy는 컨트롤 전압 Uy1-Uy2를 고 저항 레이어(125)에 연결된 저항들(410)의 채인(chain)의 반대 쪽 끝에 인가할 수 있다. 전환 장치에서, 액티브 물질의 히팅(heating)의 효과는 고 저항 레이어들(120, 125)를 형성하는 스트립 컨덕터의 바깥의 저항 요소의 위치 때문에 없을 수도 있다. The voltage source Ux may apply the control voltages Ux1-Ux2 to the opposite end of the chain of resistors 405 connected to the high resistance layer 120. The second voltage source Uy may apply the control voltages Uy1-Uy2 to the opposite ends of the chain of resistors 410 connected to the high resistance layer 125. In the switching device, the effect of heating of the active material may be absent due to the location of the resistive element outside of the strip conductor forming the high resistive layers 120, 125.

이상에서 설명한 전환 장치의 실시예는 통신 및 레이더 시스템과 같은 넓은 범위의 분야에 적용될 수 있다.Embodiments of the switching device described above can be applied to a wide range of fields such as communication and radar systems.

앞에서 기술된 특정한 실시예들은 현재 지식을 적용함으로써 이러한 특정한 실시예들을 당업자가 일반적인 개념에서의 출발 없이 쉽게 수정할 수 있고 및/또는 다양한 어플리케이션에 쉽게 적용할 수 있는 상기 실시예들의 일반적인 특성을 나타내며, 그러므로, 이러한 적용 및 수정(adaptations and modifications)은 기술된 실시예들의 등가물의 의미 및 범위 내에서 이해되어야 한다. 어법(phraseology)이나 또는 여기서 사용되는 용어(terminology)는 설명의 목적이며 이에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다.The specific embodiments described above represent general characteristics of these embodiments by applying current knowledge to those skilled in the art which can be easily modified without departing from the general concept and / or easily applicable to various applications, and therefore However, such adaptations and modifications should be understood within the meaning and scope of equivalents of the described embodiments. It is to be understood that the phraseology or terminology used herein is for the purpose of description and not of limitation.

그러므로, 여기서 기술된 실시예들은 바람직한 실시예에 관하여 기술되었으며, 통상의 지식을 가진 자는 실시예들이 기술된 바와 같이 상기 실시예들의 사상이나 범위 내에서의 수정과 함께 실시될 수 있다.
Therefore, the embodiments described herein have been described in terms of preferred embodiments, and those of ordinary skill in the art can practice with modifications within the spirit or scope of the embodiments as described.

Claims (17)

액티브 레이어들;
상기 액티브 레이어들의 사이에 배치된 제1 고 저항 레이어;
상기 액티브 레이어들의 각 표면 상에 배치된 제2 고 저항 레이어 및 제3 고 저항 레이어 -상기 제2 고 저항 레이어는 제1 스트립 컨덕터들을 포함하고, 상기 제3 고 저항 레이어는 제2 스트립 컨덕터들을 포함하고, 상기 제1 스트립 컨덕터들은 한쪽 끝에서 제1 연결 컨덕터에 의하여 연결되고, 상기 제2 스트립 컨덕터들은 한쪽 끝에서 제2 연결 컨덕터에 의하여 연결되고, 상기 제1 연결 컨덕터는 상기 제2 연결 컨덕터에 대해 수직으로 배치됨 -;
상기 제1 연결 컨덕터의 각 끝에 배치된 제1 접촉 패드들;
상기 제2 연결 컨덕터의 각 끝에 배치된 제2 접촉 패드들; 및
상기 제2 및 제3 고 저항 레이어들의 각각의 표면 상에 배치된 매칭 레이어들
을 포함하는 장치.Active layers;
A first high resistance layer disposed between the active layers;
A second high resistance layer and a third high resistance layer disposed on each surface of the active layers, wherein the second high resistance layer comprises first strip conductors, and the third high resistance layer comprises second strip conductors. The first strip conductors are connected at one end by a first connection conductor, and the second strip conductors are connected at one end by a second connection conductor, and the first connection conductor is connected to the second connection conductor. Disposed vertically with respect to;
First contact pads disposed at each end of the first connecting conductor;
Second contact pads disposed at each end of the second connection conductor; And
Matching layers disposed on a surface of each of the second and third high resistance layers
Device comprising a. 제1항에 있어서,
상기 액티브 레이어들은 강유전성 물질을 포함하는
장치.The method of claim 1,
The active layers include ferroelectric material
Device. 제1항에 있어서,
상기 제1 고 저항 레이어, 제2 고 저항 레이어, 및 제3 고 저항 레이어는 고 저항 물질을 포함하는
장치. The method of claim 1,
The first high resistance layer, the second high resistance layer, and the third high resistance layer include a high resistance material.
Device. 제1항에 있어서,
상기 제1 접촉 패드들에 연결되고, 상기 제1 접촉 패드들에 제1 전압을 인가하기 위해 구성되는 제1 전압 공급원; 및
상기 제2 접촉 패드들에 연결되고, 상기 제2 접촉 패드들에 제2 전압을 인가하기 위해 구성되는 제2 전압 공급원
을 더 포함하는 장치. The method of claim 1,
A first voltage source coupled to the first contact pads and configured to apply a first voltage to the first contact pads; And
A second voltage source coupled to the second contact pads and configured to apply a second voltage to the second contact pads
Device further comprising. 제1항에 있어서,
상기 매칭 레이어들은 선형 유전체 물질을 포함하는
장치. The method of claim 1,
The matching layers include linear dielectric material
Device. 제1항에 있어서,
상기 제1 고 저항 레이어, 제2 고 저항 레이어, 및 제3 고 저항 레이어의 각각의 두께는 스킨의 깊이 보다 작은
장치. The method of claim 1,
The thickness of each of the first high resistance layer, the second high resistance layer, and the third high resistance layer is smaller than the depth of the skin.
Device. 제1항에 있어서,
상기 제1 고 저항 레이어, 제2 고 저항 레이어, 및 제3 고 저항 레이어는 산화 아연, 이산화 타이타늄 및 질화 탄탈 중 적어도 하나, 또는 산화 아연, 이산화 타이타늄 및 질화 탄탈 중 선택된 조합에 의한 화합물을 포함하는
장치. The method of claim 1,
The first high resistance layer, the second high resistance layer, and the third high resistance layer include a compound by at least one of zinc oxide, titanium dioxide and tantalum nitride, or a combination selected from zinc oxide, titanium dioxide and tantalum nitride.
Device. 제1항에 있어서,
상기 제1 고 저항 레이어, 제2 고 저항 레이어, 및 제3 고 저항 레이어는 규소, 티타늄, 세륨의 고용체를 포함하는
장치. The method of claim 1,
The first high resistance layer, the second high resistance layer, and the third high resistance layer include a solid solution of silicon, titanium, and cerium.
Device. 제1항에 있어서,
상기 제1 고 저항 레이어, 제2 고 저항 레이어, 및 제3 고 저항 레이어는 투명한
장치. The method of claim 1,
The first high resistance layer, the second high resistance layer, and the third high resistance layer are transparent
Device. 강유전성 물질을 포함하는 액티브 레이어;
상기 액티브 레이어의 표면에 배치된 제1 고 저항 레이어;
상기 액티브 레이어의 다른 표면에 배치되고, 스트립 컨덕터들을 포함하는 제2 고 저항 레이어;
상기 스트립 컨덕터들의 각 끝에 배치된 제1 접촉 패드들;
상기 스트립 컨덕터들의 각 반대편 끝에 배치된 제2 접촉 패드들; 및
상기 제1 고 저항 레이어와 상기 제2 고 저항 레이어의 각 표면에 배치된 매칭 레이어들을 포함하고,
상기 제2 고 저항 레이어는 초고주파(SHF) 신호에 대해 투명하고, 높은 저항 물질을 포함하는 전환 장치.An active layer comprising a ferroelectric material;
A first high resistance layer disposed on a surface of the active layer;
A second high resistance layer disposed on another surface of the active layer, the second high resistance layer comprising strip conductors;
First contact pads disposed at each end of the strip conductors;
Second contact pads disposed on opposite ends of the strip conductors; And
And matching layers disposed on respective surfaces of the first high resistance layer and the second high resistance layer,
And the second high resistance layer is transparent to an ultra high frequency (SHF) signal and comprises a high resistance material. 삭제delete 제10항에 있어서,
각 제1 접촉 패드들에 연결되고, 각 제1 접촉 패드들에 제1 전압을 인가하기 위해 구성되는 제1 전압 공급원; 및
각 제2 접촉 패드들에 연결되고, 각 제2 접촉 패드들에 제2 전압을 인가하기 위해 구성되는 제2 전압 공급원
을 더 포함하는 전환 장치. The method of claim 10,
A first voltage source coupled to each of the first contact pads and configured to apply a first voltage to each of the first contact pads; And
A second voltage source connected to each of the second contact pads and configured to apply a second voltage to each of the second contact pads
Switching device further comprising. 제10항에 있어서,
액티브 레이어들 및 상기 액티브 레이어들 사이의 고 저항 레이어를 포함하는 다중 레이어 구조
를 더 포함하고,
상기 매칭 레이어들 중 하나는 상기 다중 레이어 구조의 표면에 배치되는 전환 장치.The method of claim 10,
Multi-layered structure including active layers and a high resistance layer between the active layers
More,
One of the matching layers is disposed on a surface of the multi-layered structure. 액티브 레이어들;
상기 액티브 레이어들 사이에 배치된 제1 고 저항 레이어;
상기 액티브 레이어들의 각 표면에 배치된 제2 고 저항 레이어 및 제3 고 저항 레이어 ―상기 제2 고 저항 레이어는 제1 스트립 컨덕터들을 포함하고, 상기 제3 고 저항 레이어는 제2 스트립 컨덕터들을 포함하고, 상기 제1 스트립 컨덕터들은 직렬로 연결된 제1 저항들에 의해 한쪽 끝에서 연결되고, 상기 제2 스트립 컨덕터들은 직렬로 연결된 제2 저항들에 의해 한 쪽 끝에서 연결되고, 상기 제1 스트립 컨덕터들은 제2 스트립 컨덕터들에 수직으로 배치됨―; 및
제2 고 저항 레이어 및 제3 고 저항 레이어의 각 표면에 배치되는 매칭 레이어들
을 포함하는 전자기 복사를 위한 전환 장치.Active layers;
A first high resistance layer disposed between the active layers;
A second high resistance layer and a third high resistance layer disposed on each surface of the active layers, the second high resistance layer comprising first strip conductors, the third high resistance layer including second strip conductors The first strip conductors are connected at one end by first resistors connected in series, the second strip conductors are connected at one end by second resistors connected in series, and the first strip conductors Disposed perpendicular to the second strip conductors; And
Matching layers disposed on each surface of the second high resistance layer and the third high resistance layer
Switching device for electromagnetic radiation comprising a. 제14항에 있어서,
상기 액티브 레이어들은 강유전성 물질을 포함하는
전자기 복사를 위한 전환 장치.The method of claim 14,
The active layers include ferroelectric material
Switching device for electromagnetic radiation. 제14항에 있어서,
상기 제1 저항들 및 제2 저항들은 상기 액티브 레이어들의 바깥쪽 모서리에 배치되는
전자기 복사를 위한 전환 장치.The method of claim 14,
The first and second resistors are disposed at outer edges of the active layers.
Switching device for electromagnetic radiation. 제14항에 있어서,
상기 제1 저항들의 끝에 연결되고, 상기 제1 저항들의 끝에 제1 전압을 인가하기 위해 구성되는 제1 전압 공급원; 및
상기 제2 저항들의 끝에 연결되고, 상기 제2 저항들의 끝에 제2 전압을 인가하기 위해 구성되는 제2 전압 공급원
을 더 포함하는 전자기 복사를 위한 전환 장치.The method of claim 14,
A first voltage source coupled to the ends of the first resistors and configured to apply a first voltage to the ends of the first resistors; And
A second voltage source connected to the end of the second resistors and configured to apply a second voltage to the end of the second resistors
Switching device for electromagnetic radiation further comprising.
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