Microwave loss in low-absorbing diamond-like materials at 1 K < T < 300 K. The phenomenological simulation

Abstract

МИКРОВОЛНОВЫЕ ПОТЕРИ В СЛАБОПОГЛОЩАЮЩИХ АЛМАЗОПОДОБНЫХ МАТЕРИАЛАХ ПРИ 1 К < T < 300 К. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕРазработка и создание новых материалов для микро-и наноэлектроники неразрывно связаны с проблемой изучения механизмов потерь электромагнитной энергии в новых веществах в гигагерцевом диапазоне частот. Достаточно обоснованной методикой определения этих механизмов служит анализ температурной зависимости тангенса угла потерь таких материалов в диа-пазоне температур от криогенных до комнатной. В работе на основании экспериментальных данных выполнено феноменологиче-ское моделирование потерь в слабопоглощающих материалах, имеющих алмазоподобную кристаллическую решетку. Эксперимен-ты проведены в диапазонах частот 60…120 ГГц и температур 1…300 К. Использован метод измерения энергетических характерис-тик дискового диэлектрического резонатора на модах шепчущей галереи. В результате разделены степени проявления основных механизмов потерь в исследованных материалах и определены величины ряда основных физических параметров материалов. Ил. 5. Табл. 4. Библиогр.: 41 назв.Ключевые слова: слабопоглощающие алмазоподобные материалы, микроволновый диапазон, низкие температуры, механизмы потерь.Исследование поглощения микроволно-вой энергии в перспективных слабопоглощающих диэлектрических и полупроводниковых материа-лах имеет большое значение для выяснения ос-новных механизмов потерь в них. Такое изучение открывает возможности определения минимально достижимых величин поглощения энергии, что важно для применения этих материалов в различ-ных областях науки и техники. В частности, по-являются возможности определить собственные (решеточные) потери конкретного материала.Характер изменения поглощения электро-магнитной энергии диэлектриками от темпера-туры позволяет проследить вклад различных составляющих потерь. Существует ряд теорети-ческих моделей, которые описывают такие тем-пературные зависимости потерь. Они согласуют-ся с экспериментальными исследованиями, мно-гие из которых относятся к СВЧ-диапазону [1,2]. Однако в более высокочастотных -гигагерцевом и, тем более, терагерцевом − диапазонах имею-щихся в литературе данных крайне мало, что яв-но недостаточно для анализа полной картины, объясняющей механизмы потерь в наиболее вос-требованных материалах, таких как карбид крем-ния (SiC), кремний, легированный золотом (Si:Au), CVD-алмаз. Это связано со сложностью экспери-ментальных методик измерения диэлектрических параметров материалов при низких и сверхнизких температурах и тем, что основное внимание уде-лялось теоретическому и экспериментальному изучению собственных потерь, без учета несобст-венных потерь, в частности, обусловленных влия-нием примесей в веществе.В данной работе проведено феноменоло-гическое моделирование температурных зависи-мостей собственных и несобственных потерь энергии в микроволновом диапазоне длин волн в слабопоглощающих материалах, имеющих алма-зоподобную кристаллическую решетку, на осно-вании экспериментально измеренных значений тангенса угла потерь. Примененная здесь модель основана на предст...

Исследование Микроволнового Поглощения В Полупроводниках Для Устройств Умножения Частоты И Управления Выводом Излучения Непрерывных И Импульсных Гиротронов

“…Исследование диэлектрических потерь в различных полупроводниках материалах в миллиметровом и ТГц диапазонах представляется важным для развития соответствующей элементной базы для устройств и систем большой мощности. Несмотря на заметное число работ по данной тематике [9][10][11][12][13][14][15][16][17]…”