Способ определения комплексной диэлектрической проницаемости нитевидных кристаллов на сверхвысоких частотах

 

ОП ИС

ИЗОВРЕ

К АВТОРСКОМУ С

Союз Советскик

Социапистическик

Республик (6I ) Дополнительное к авт. с (22) Заявлено 21.От.8О (2 с присоединением заявки М (23}Приоритет

Опубликовано 23.06.8

3есударстеенный комитет, СССР

llo аелеи нзобретеннй к открытий

Дата опубликования (72) Авторы изобретения

И. П. Г ригас, В. К. Шугуров и А. И. Б рийингас

Вильнюсский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. B. Капсукаса (7l) Заявитель (Е4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРОНИБАЕМОСТИ НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ

НА CBEPXBblCOKHX ЧАСТОТАХ

Изобретение относится к измерительной технике сверхвысоких частот и может .использоваться для измерения диэлектрических характеристик нитевидных кристаллов полупроводников и диэлектриков в широком диапазоне частот.

Известен способ определения комплексной диэлектрической проницаемости ните видных кристаллов с учетом неоднородного поля в кристалле, заключающийся в том, что исследуемый нитевидный кристалл помешают параллельно вектору электрического пспя основной волны типа Н„о в отрезок прямоугольного согласованного вопновода, который возбужда ют электромагнитной волной, измеряют модуль и фазу коэффициента отражения и по измеренным величттнам определяют комплексную диэлектрическую проницае-. мость (1) .

zo

Однако известный способ теплеет низкую точность, так как коэффициент отражения от тонких ттитевитпц,|х кристаллов становится сопзмс.рот:1 <: коэффттциентом отражения отрезка прямоугольного согласованного вопновода. Увеличить коэффициент отражения от тонкого нитевидного кристалла можно путем подбора соответствующей частоты, но при этом сужается частотный диапазон, в котором измерения могут быть выпсанены с достаточной точностью.

Цель изобретения — повышение точности измерений при расширении частотного диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе исследуемый нитевидный кристалл перемещают поперек отрезка нрямоугопьного согласованного волновода до псаучения максимального значения коэф зтциента отражения электромагнитной волны, измеряют ее модуль и фазу исследуемого нитевидного кристалла и положение исследуемого нитевидного кристалла относительно центра отрезка прямоугопьнЬго согласованного всановода и по измеренным вь )3 82 личинам о)гредсдяют комплекспук) диэл ектрич ос кую проница емость.

При смещении исследуемого нитевидного кристалла, распс(поженного в произвольном сечении отрезка прямоугсцп ного согласованного всцтновода параллельно вектору электрического ноля основной волны типа Н о, поперек водновода изменяется взаимодействие кристалла с возбуждающим полем и попем, <о индуцированным в месте расподожения нитевидного кристалла сторонними токами, что приводит к изменению коэффициента отражения от ни гевидного кристалла. При некотором цодожении исследуемого кристалла наступают условия для возникновения резонансных явлений и коэффициент отражения достигает максимального значения на данной частоте. При данном положении нитевидного кристалла, соответствующем максимальному коэффициенту отражения точность измерений существенно повышается, вопервых, за счет уменьшения влияния коэффициента отражения отрезка прямоугольного согласованного всцтновода, и во-вторых, за счет того, что коэффициент отражения при резонансных явления)с становится более чувствительным к малым изменениям пиэлектрической проницаемости.

Таким образом, измерение модуля и фазы максимального коэффициента отражения и расстояния от центра отрезка прямоугольного согласованного волновода до исследуемого нитевидного кр(исталла. позволяет существенно повысить точность

35 измерений. При этом соответствующее положение исследуемого нитевидного кристалла находится независимо для кажпой частоты вшироком частотном диапазоне.

Измеренные величины связаны с значением комплексной диэлектрической проницаемости следующим соотношением .Юcos (Bi ),(М

, у р d ц5 где а= /(еаза(())()ее(Ы)е2Е Н(ека))—

И=1

-„ НО „+1 Q12,ä К—

Е На!((2е+м)а-2c)) ê)-) (()))), (,() о(=Кг) = К /Е1 ) !(= >

) ). — д" ункции Eecccce ns, Н вЂ” функ55 ции Ганкеля, д.— длина водны, gW =

f31 fl! ÈÃÒÈ Заказ 4454/(29

A() 4

= Е !, -)ted )- комет)(ексная ди)))(<-кт!) (ч(< кая прот цасмость.

При практических расчетах соотношение (1), как и в (1), преобразуют в систему линейных уравнений, подставляют в них измеренные значения модуля и фазы максимального коэффициента, отражения и соответствующего ему расстояния от центра отрезка прямоугольного согласованного водновода до нитевидного кристалла и итерационным методом на ЭБМ находят искомые значения.

Испс(пьзование данного способа позволяет повысить точность определения комплексной диэлектрической проницаемости нитевидных кристаллов на сверхвысоких частотах, расширить частотный диапазон, исследовать температурно-частотные характеристики диэлектрических параметров нитевидных кристаллов полупроводников и диэлектриков в сантиметровом и миллиметровом диапазоне вопи, а также автоматизировать процесс измерений.

Формула изобретения

Способ определения комплексной диэлектрической проницаемости нитевидных кристаллов на сверхвысоких частотах, заключающийся в том, что, исследуемый нитевидный кристалл помещают параллельно вектору электрического поля основной волны типа Н„в отрезке прямоугольного согласованного волновода, который возбуждают электромагнитной волной, измеряют модуль и фазу коэффициента отражения, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений при расширении частотного диапазона, исследуемый нитевидный кристалл перемещают поперек отрезка прямоугольного согласованного вопновода до получения максимального значения отраженной электромагнитной волны, измеряют ее модуль и фазу и положение исспедуемого нитевидного кристалла относитецьно центра отрезка прямоугсцтьного согласованного всцтновода, по которым определяют комплексную диэлект рическую прощщаемость.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Беляпкас P., Г )игас И. Исследование диэлектрической проницаемости на СВЧ. Бентральная мода, Литовский физический сборник, 1979, т. Х1Х, Ма 2, с. 243-258 (прототип).

Тираж 71 7 Подписное

Финияп ffff! f "1!ате((т", r.. Ужг opo(t, уп. Проектная, 4