[发明专利]金属薄膜在微波段频率下电导率的测量方法

摘要

本发明公开金属薄膜在微波段频率下电导率的测量方法，步骤如下：利用可发射微波段频率信号的矢量网络分析仪、矩形空波导和设有活塞的可移动短路器；衬底放在矩形空波导和可移动短路器中间，一边观察矢量网络分析仪的史密斯圆图，一边调节可移动短路器的活塞，直至衬底表面的反射系数为纯实数，记下可移动短路器的活塞的测量位置，取出衬底；制作一个金属薄膜样品，包括需要测量的金属薄膜和与上述衬底的材料相同的衬底层；将金属薄膜样品放入矩形空波导和可移动短路器中间，使金属薄膜层朝向矢量网络分析仪发射频率信号的一端，调节可移动短路器的活塞至上述测量位置，并读出金属薄膜样品表面的反射系数；计算出金属薄膜的电导率。

主权项

1.一种金属薄膜在微波段频率下电导率的测量方法，其特征是具体步骤如下：(1)利用可发射微波段频率信号的矢量网络分析仪、矩形空波导和设有活塞的可移动短路器，矩形空波导的两个输出端分别接矢量网络分析仪和设有活塞的可移动短路器；(2)提供一个衬底并将其放在矩形空波导和可移动短路器中间，一边观察矢量网络分析仪的史密斯圆图，一边调节可移动短路器的活塞，直至衬底表面的反射系数为纯实数，虚部数量级低于10的负2次方时，记下可移动短路器的活塞的测量位置，取出衬底；(3)制作一个金属薄膜样品，该金属薄膜样品包括需要测量的金属薄膜和与上述衬底的材料相同的衬底层；(4)将金属薄膜样品放入矩形空波导和可移动短路器中间，并使金属薄膜样品的金属薄膜层朝向矢量网络分析仪发射频率信号的一端，调节可移动短路器的活塞至上述测量位置，并从矢量网络分析仪的幅度相位图中读出金属薄膜样品表面的反射系数；(5)计算出金属薄膜的电导率：金属薄膜的电导率由下式表示$\sigma =\frac{Z_2+\mathrm{j\omega }{\mu }_{0}D-t{Z}_0}{t{Z}_{0}D{Z}_2}其中Z2是金属薄膜样品在测量系统中有金属薄膜的输入阻抗，用衬底的反射系统表示，$ Z_2=\frac{1+{\tilde{\Gamma }}_2}{1-{\tilde{\Gamma }}_2}{Z}_0;$ t=\frac{1+{\tilde{\Gamma }}_1}{1-{\tilde{\Gamma }}_1}{Z}_0,是金属薄膜样品的表面反射系数，是衬底反射系数，D是金属薄膜的厚度，Z0是矩形空波导的特性阻抗；通过带活塞的可移动短路器，使衬底反射系数为1时，金属薄膜的电导率为：$ \sigma =\frac{1-{\tilde{\Gamma }}_1}{{\mathrm{DZ}}_0(1+{\tilde{\Gamma }}_1)},通过带有活塞的可移动短路器，使衬底反射系数为1时，金属薄膜的电导率为：$ \sigma =\frac{({\tilde{\Gamma }}_1-1)R}{({\tilde{\Gamma }}_1+1)Z_{0}D}-\frac{1}{\mathrm{RD}}.$$$$$