【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波开关器件，具体涉及一种并联结构的微波相变开关。
技术介绍
1、相变开关是一种新型的电子器件，利用硫系化合物材料相变的特性，这些材料的原子或分子的排列方式会随着温度的变化而发生改变，从而导致材料的电阻状态也发生巨大变化，实现电路中高效的信号关断控制。在相变开关中，当施加电压或电流时，相变材料会从一个电阻状态转变到另一个电阻状态。这种转变可以是从高电阻状态到低电阻状态，也可以是相反的。这个转变可以在纳秒级别完成，因此相变开关能够迅速响应并控制电流的流动。相比传统的半导体器件，相变开关具有高电阻比、速度快、尺寸小、低寄生电容、低功耗等优点，在新一代高速可重构射频模块中有广泛的应用潜力。
2、目前常用的相变开关是基于四端口间接加热型相变开关的四端口型开关器件。纵向两端口作为直流偏置对相变薄膜施加电压(电流)脉冲触发薄膜相变，进而控制材料的电阻状态转换。当施加一个窄而高的直流电压脉冲时，相变层局部温度上升，使相变薄膜局部非晶化，材料表现为高阻特性；当施加一个宽而矮的直流电压脉冲时，相变层局部温度上升到相变薄膜的结晶温度点但低于相变转化温度，使非晶区晶化，材料表现为低阻特性。在实现薄膜相变的过程中，横向两端口以共面波导(cpw)传输线的形式对信号进行传输，并且可对相变薄膜区域的电阻阻值进行检测，进而确认材料的晶体状态。
3、对于射频开关来说，开关的插入损耗的降低是十分重要的性能指标，对于相变开关来说，降低插入损耗的方法可以通过降低开态电阻来实现。目前大多数相变开关通过材料的优化来降低薄膜的晶态电阻率
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对
技术介绍
存在的问题，提出了一种并联结构的微波相变开关。本专利技术并联结构的相变开关具有低的插入损耗。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种并联结构的微波相变开关，包括基片、加热层、介质隔离层、相变层和电极层；其中，加热层位于基片之上，加热层为哑铃形结构；介质隔离层位于加热层之上，介质隔离层为矩形、且不完全覆盖加热层；相变层位于介质隔离层之上，相变层包括第一相变层和第二相变层；电极层位于相变层之上，电极层包括依次设置的第一接地电极、加热电极、信号电极和第二接地电极，第一接地电极和第二接地电极为两个开口相对的c型结构，信号电极为两个开口相对的u型结构，加热电极为两个矩形结构，信号电极位于第一接地电极和第二接地电极之间，第一接地电极与第二接地电极的开口方向与信号电极的开口方向垂直，加热电极位于接地电极的开口内，两个加热电极分别与加热层的两端连接，u型结构的开口一端连接第一相变层、另一端连接第二相变层。
4、进一步的，信号电极的宽度l3，以及信号电极与第一接地电极之间的距离l4需满足50欧姆阻抗匹配。
5、进一步的，所述基片为高阻si、蓝宝石、gaas、gan或sic等。
6、进一步的，所述加热层为w、nicr、nicrsi、mo、tin、tiw或pt等金属材料，厚度为80～120nm。
7、进一步的，所述介质隔离层为sio2、sinx、aln等介质材料，厚度为50～120nm。
8、进一步的，所述相变层为gete、sb2te3或ge2sb2te5等硫系化合物，厚度为100～160nm。
9、进一步的，所述电极层为au/w、pt/nicr等金属材料，厚度为150～300nm。
10、本专利技术一种并联结构的相变开关，该开关由两个加热电极、两个接地电极与一个信号电极组成的共面波导传输线结构，其中，两个加热电极与加热层构成单独的加热路径对两个相变层进行加热，通过对两个加热电极施加脉冲偏置来控制两个相变层的电阻状态，通过信号电极与两个接地电极以共面波导传输线形式(gsg)传输射频信号，根据两个相变层的电阻状态实现信号的通断，进而实现相变开关的功能。该相变开关中设置了两个相变层，且通过两个u型结构的信号电极传输，实现了并联结构。
11、一种并联结构的相变开关的制备方法，包括以下步骤：
12、步骤1、依次采用丙酮、乙醇和去离子水清洗基片，清洗后的基片吹干后，放入等离子清洗机清洗；
13、步骤2、采用溅射工艺在基片上形成厚度为80～120nm的加热层薄膜，然后采用正胶进行图形化掩膜、30％浓度双氧水湿法刻蚀，最后依次采用丙酮、乙醇、去离子水清洗掉光刻胶，得到加热层；
14、步骤3、采用等离子体增强化学气相沉积(pecvd)在步骤2得到的加热层上沉积厚度为50～120nm的介质薄膜，然后采用正胶进行图形化掩膜、反应离子刻蚀，最后依次采用丙酮、乙醇、去离子水清洗掉光刻胶，得到介质隔离层；
15、步骤4、在介质隔离层表面进行光刻图形化后，磁控溅射厚度为100～160nm的相变薄膜，采用丙酮浸泡剥离，再用乙醇和去离子水清洗表面，得到的结构在350～400℃下退火30min，完成相变层的制作；
16、步骤5、在相变层表面进行光刻图形化后，磁控溅射厚度为150～300nm的电极薄膜，采用丙酮浸泡剥离，再用乙醇和去离子水清洗表面，完成电极层的制作。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
18、本专利技术提供的一种并联结构的相变开关，采用并联结构，有效减小了相变开关的开态电阻，进而减小相变开关开态的插入损耗，提高了开关的射频性能。
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1.一种并联结构的微波相变开关，其特征在于，包括基片、加热层、介质隔离层、相变层和电极层；其中，加热层位于基片之上，加热层为哑铃形结构；介质隔离层位于加热层之上，介质隔离层为矩形、且不完全覆盖加热层；相变层位于介质隔离层之上，相变层包括第一相变层和第二相变层；电极层位于相变层之上，电极层包括依次设置的第一接地电极、加热电极、信号电极和第二接地电极，第一接地电极和第二接地电极为两个开口相对的C型结构，信号电极为两个开口相对的U型结构，加热电极为两个矩形结构，信号电极位于第一接地电极和第二接地电极之间，第一接地电极与第二接地电极的开口方向与信号电极的开口方向垂直，加热电极位于接地电极的开口内，两个加热电极分别与加热层的两端连接，U型结构的开口一端连接第一相变层、另一端连接第二相变层。
2.根据权利要求1所述的并联结构的微波相变开关，其特征在于，信号电极的宽度，以及信号电极与第一接地电极之间的距离满足50欧姆阻抗匹配。
3.根据权利要求1所述的并联结构的微波相变开关，其特征在于，所述基片为高阻Si、蓝宝石、GaAs、GaN或SiC。
4.根据权利要求
5.根据权利要求1所述的并联结构的微波相变开关，其特征在于，所述介质隔离层为SiO2、SiNx或AlN，厚度为50～120nm。
6.根据权利要求1所述的并联结构的微波相变开关，其特征在于，所述相变层为GeTe、Sb2Te3或Ge2Sb2Te5，厚度为100～160nm。
7.一种如权利要求1所述并联结构的微波相变开关的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种并联结构的微波相变开关，其特征在于，包括基片、加热层、介质隔离层、相变层和电极层；其中，加热层位于基片之上，加热层为哑铃形结构；介质隔离层位于加热层之上，介质隔离层为矩形、且不完全覆盖加热层；相变层位于介质隔离层之上，相变层包括第一相变层和第二相变层；电极层位于相变层之上，电极层包括依次设置的第一接地电极、加热电极、信号电极和第二接地电极，第一接地电极和第二接地电极为两个开口相对的c型结构，信号电极为两个开口相对的u型结构，加热电极为两个矩形结构，信号电极位于第一接地电极和第二接地电极之间，第一接地电极与第二接地电极的开口方向与信号电极的开口方向垂直，加热电极位于接地电极的开口内，两个加热电极分别与加热层的两端连接，u型结构的开口一端连接第一相变层、另一端连接第二相变层。
2.根据权利要求1所述的并联结构的微波相变开关，其特征在于，信...
【专利技术属性】
技术研发人员：高莉彬，曲胜，丁瑶，孙延龙，陈宏伟，张继华，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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