Характеристика високоімпедансної конструкції багатошарової копланарної хвильовидної лінії передачі для інтеграції з нанопристроями

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263671

Ключові слова:

копланарна хвилеводна лінія передачі, наноустрій, що самоперемикається, багатошарова технологія, монолітна НВЧ інтегральна схема

Анотація

Терагерцова технологія нещодавно привернула увагу дослідників через її широкий спектр застосувань, таких як безпека та військові, біомедицина та охорона здоров'я, астрономія та біологія. Серед терагерцових додатків з нанопристроями, такими як пристрої з автоматичним перемиканням, є багато ретельних досліджень. Їм потрібні монолітні мікрохвильові інтегральні схеми для інтеграції. Видно, що системний опір ліній передачі становить 50 Ом. Однак основним обмеженням діодів, що самоперемикаються, є високий рівень імпедансу в мегаомах, що є величезною величиною і не так просто реалізувати. У статті основна увага приділяється проектуванню та моделюванню копланарних хвилевідних структур лінії передачі з більш високим імпедансом із застосуванням багатошарової технології для інтеграції з діодами, що самоперемикаються. Використання багатошарової технології конструкції дозволяє використовувати широкий діапазон імпедансів. Було обрано два підходи, які відповідають усім вимогам інтеграції з наноустроєм. Перший підхід полягає у розширенні зазору шарів поліімідного діелектрика, які використовуються при виготовленні цих компонентів. Було розглянуто декілька проектних структур, таких як позиціонування розташування сигнальних та заземлюючих контактів щодо положення діелектричних шарів. В результаті було досягнуто максимального хвильового опору близько 90 Ом на робочій частоті 110 ГГц. По-друге, було досліджено нову копланарну хвилеводну структуру лінії передачі, в якій структура V-подібної форми була з'єднана зі структурою з піднятим сигналом. Дослідження застосування терагерцового діапазону може вплинути на високу швидкість передачі даних не менше 10 Гбіт/с і тим самим збільшення обсягу трафіку.

Спонсор дослідження

  • I would like to express my deepest gratitude to Professor Ali Rezazadeh from the University of Manchester for his generous inspirations and encouragements. He has made significant contributions to my research and skills I learned from him are invaluable.

Біографії авторів

Gulsaya Nurzhaubayeva, Almaty University of Power Engineering and Telecommunications named after Gumarbek Daukeyev

Doctoral Student

Department of Telecommunications and Innovative Technologies

Katipa Chezhimbayeva, Almaty University of Power Engineering and Telecommunications named after Gumarbek Daukeyev

PhD Professor

Department of Telecommunications and Innovative Technologies

Norshakila Haris, Universiti Kuala Lumpur Malaysian Institute of Marine Engineering Technology

Doctor PhD

Department of Marine and Electrical Engineering Technology

Посилання

  1. Betz, A. L., Boreiko, R. T. (1996). A practical Schottky Mixer for 5THz (Part II). Seventh International Symposium on Space Terahertz Technology. Charlottesville, 503–510. Available at: https://www.nrao.edu/meetings/isstt/papers/1996/1996503510.pdf
  2. Siegel, P. H., Smith, R., Gaidis, M., Martin, S., Podosek, J., Zimmermann, U. (1998). 2.5 THz GaAs Monolithic Membrane-diode mixer. A new planer circuit realisation for high frequency semiconductor components. Ninth International Conference on space THz Technology, Pasadena.
  3. Mateos, J., Song, A. M., Vasallo, B. G., Pardo, D., Gonzalez, T. (2005). THz operation of self-switching nano-diodes and nano-transistors. Nanotechnology II. doi: https://doi.org/10.1117/12.609126
  4. De Lucia, F. C. (2002). THz spectroscopy - techniques and applications. 2002 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest (Cat. No.02CH37278). doi: https://doi.org/10.1109/mwsym.2002.1012158
  5. Globus, T. R., Woolard, D. L., Samuels, A. C., Gelmont, B. L., Hesler, J., Crowe, T. W., Bykhovskaia, M. (2002). Submillimeter-wave Fourier transform spectroscopy of biological macromolecules. Journal of Applied Physics, 91 (9), 6105–6113. doi: https://doi.org/10.1063/1.1466878
  6. Siegel, P. H. (2002). Terahertz technology. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 50 (3), 910–928. doi: https://doi.org/10.1109/22.989974
  7. Orazaliyeva, S., Kadirbayeva, G., Chezhimbayeva, K. (2022). Evaluation of the effectiveness of the effect of photosensitization on the spectral characteristics of the fiber Bragg grating. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (5 (117)), 6–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.259033
  8. Robertson, I. D., Lucyszyn, S. (Eds.) (2001). RFIC and MMIC Design and Technology. Institution of Engineering and Technology. doi: https://doi.org/10.1049/pbcs013e
  9. Kilby, J. S., Keonjian, E. (1959). Design of a semiconductor-solid-circuit adder. 1959 International Electron Devices Meeting. doi: https://doi.org/10.1109/iedm.1959.187137
  10. Ezzeddine, A. K. (2007). Advances in Microwave and Millimeter-wave Integrated Circuits. 2007 National Radio Science Conference. doi: https://doi.org/10.1109/nrsc.2007.371341
  11. Balocco, C., Kasjoo, S. R., Zhang, L. Q., Alimi, Y., Winnerl S., Song, A. M. (2017). Planar Terahertz Nanodevices. 6th European Microwave Integrated Circuits Conference. Manchester.
  12. Van Tuyen Vo, Krishnamurthy, L., Qing Sun, Rezazadeh, A. A. (2006). 3-D low-loss coplanar waveguide transmission lines in multilayer MMICs. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 54 (6), 2864–2871. doi: https://doi.org/10.1109/tmtt.2006.875458
  13. Lu, X. F., Xu, K. Y., Wang, G., Song, A. M. (2008). Material and process considerations for terahertz planar nanodevices. Materials Science in Semiconductor Processing, 11 (5-6), 407–410. doi: https://doi.org/10.1016/j.mssp.2008.09.015
  14. Song, A. M. (2004). Room-temperature Ballistic Nanodevices, Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, 9, 371–389. Available at: https://personalpages.manchester.ac.uk/staff/A.Song/publications/Enn.pdf
  15. Lewén, R., Maximov, I., Shorubalko, I., Samuelson, L., Thylén, L., Xu, H. Q. (2002). High frequency characterization of a GaInAs/InP electronic waveguide T-branch switch. Journal of Applied Physics, 91 (4), 2398–2402. doi: https://doi.org/10.1063/1.1429801
  16. Worschech, L., Fischer, F., Forchel, A., Kamp, M., Schweizer, H. (2001). High Frequency Operation of Nanoelectronic Y-Branch at Room Temperature. Japanese Journal of Applied Physics, 40 (Part 2, No. 8B), L867–L868. doi: https://doi.org/10.1143/jjap.40.l867
  17. Warns, C., Menzel, W., Schumacher, H. (1998). Transmission lines and passive elements for multilayer coplanar circuits on silicon. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 46 (5), 616–622. doi: https://doi.org/10.1109/22.668672
  18. Chezhimbayeva, K., Konyrova, M., Kumyzbayeva, S., Kadylbekkyzy, E. (2021). Quality assessment of the contact center while implementation the IP IVR system by using teletraffic theory. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (3 (114)), 64–71. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.244976
  19. Leuther, A., John, L., Iannucci, R., Christoph, T., Aidam, R., Merkle, T., Tessmann, A. (2021). InGaAs HEMT MMIC Technology on Silicon Substrate with Backside Field-Plate. 2020 50th European Microwave Conference (EuMC). doi: https://doi.org/10.23919/eumc48046.2021.9337957
  20. Sinulingga, E. P., Rezazadeh, A. A., Kyabaggu, P. B. (2015). 3D momentum modeling technique and measurements of CPW compact GaAs multilayer MMICs. 2015 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC). doi: https://doi.org/10.1109/apmc.2015.7413232
  21. Zaini, R. I., Sinulingga, E. P., Handasah, U. (2019). Directional Coupler Miniaturization Based on Multilayer Monolithic Microwave Integrated Circuit Technique. 2019 3rd International Conference on Electrical, Telecommunication and Computer Engineering (ELTICOM). doi: https://doi.org/10.1109/elticom47379.2019.8943862
  22. Eid, A., Tehrani, B., Hester, J., Xuanke, H., Tentzeris, M. M. (2018). Nanotechnology-Enabled Additively-Manufactured RF and Millimeter-wave Electronics. 2018 IEEE 13th Nanotechnology Materials and Devices Conference (NMDC). doi: https://doi.org/10.1109/nmdc.2018.8605849
  23. Ramos, A., Varum, T., Matos, J. (2018). Compact Multilayer Yagi-Uda Based Antenna for IoT/5G Sensors. Sensors, 18 (9), 2914. doi: https://doi.org/10.3390/s18092914
  24. Sinulingga, E. P., Kyabaggu, P. B. K., Sedayu, C. D., Rezazadeh, A. A. (2018). Characterization of low impedance 3d coplanar waveguide interconnects for compact MMICs. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 309, 012070. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/309/1/012070
  25. Sinulingga, E. P., Kyabaggu, P. B. K., Rezazadeh, A. A. (2018). Electromagnetic Modelling of MMIC CPWs for High Frequency Applications. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 308, 012051. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/308/1/012051
  26. Alim, M. A., Rezazadeh, A. A., Kyabaggu, P. B. K., Krishnamurthy, L. (2020). Fabrication and characterization of thin film Ni–Cr resistors on MMICs. Semiconductor Science and Technology, 35 (3), 035018. doi: https://doi.org/10.1088/1361-6641/ab714b

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-08-31

Як цитувати

Nurzhaubayeva, G., Chezhimbayeva, K., & Haris, N. (2022). Характеристика високоімпедансної конструкції багатошарової копланарної хвильовидної лінії передачі для інтеграції з нанопристроями . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(5 (118), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263671

Номер

Том 4 № 5 (118) (2022): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Gulsaya Nurzhaubayeva, Katipa Chezhimbayeva, Norshakila Haris

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.