太赫兹器件用新型复合多层金刚石材料的研究

微波器件频率进入太赫兹,输能窗的厚度减小至一百甚至几十微米。常规的介质材料,或者多晶金刚石材料已经难以满足强度和真空密封性能的要求。为此设计并研制出一种新型微/超纳米复合多层金刚石膜。该膜采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD),通过反应气源和沉积参数的改变,实现在硅衬底上依次原位生长微米尺度和超纳米尺度的金刚石膜。研制的复合多层金刚石膜表面粗糙度Ra<0.5μm,生长面的断裂强度高达1550MPa,是普通多晶金刚石膜的三倍。用该膜封接的输能窗目前已经通过真空密封性测试,将首次应用于太赫兹真空器件。

无支撑优质金刚石膜研制中的相关问题探讨

无支撑优质金刚石膜在微波真空器件和光学器件中的广泛应用,有赖于制备成本的下降和工艺的完善。结合微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)金刚石膜的工艺研究结果,本文就沉积速率、晶面取向以及内应力的相关问题进行了初步探讨。对于给定的设备,沉积速率与多种因素有关,包括膜的质量、膜厚均匀性和有效沉积面积、以及形核的密度。在通常情况下,金刚石膜呈(111)择优取向,而样品位置下移5mm后,观察到(100)取向。对内应力的初步研究表明,CH4/H2比例较低(1.5)时,金刚石膜的内应力趋向于压应力,而(100)取向的出现则有助于使内应力降到最低。

折叠波导行波管注波互作用过程分析新方法

本文提出了折叠波导行波管注波互作用过程分析新方法。首先引入间隙功率流密度幅值、间隙产生功率流参量、间隙放大率参量、注波相位差的定义,然后以W波段折叠波导行波管为例,基于CST PIC数值模拟,利用该方法对折叠波导行波管的注波互作用物理过程进行分析,论述了间隙放大率参量曲线的物理意义,指出相速最佳起跳点位于从第二线性放大区进入非线性放大区的位置,通过对比不同起跳位置的仿真结果,验证了该方法的合理性与正确性,可以进一步研究相速再同步技术,提高互作用效率。