GB/T 22586-2018電子學(xué)特性測(cè)量超導(dǎo)體在微波頻率下的表面電阻

ICS7704099

H21..

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T22586—2018

代替

GB/T22586—2008

電子學(xué)特性測(cè)量

超導(dǎo)體在微波頻率下的表面電阻

Electroniccharacteristicmeasurements—Surfaceresistanceof

superconductorsatmicrowavefrequencies

(IEC61788-7:2006,Superconductivity—Part7:Electroniccharacteristic

measurements—Surfaceresistanceofsuperconductorsatmicrowave

frequencies,MOD)

2018-03-15發(fā)布2018-10-01實(shí)施

中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布

中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)

GB/T22586—2018

目次

前言

…………………………Ⅲ

引言

…………………………Ⅳ

范圍

1………………………1

規(guī)范性引用文件

2…………………………1

術(shù)語(yǔ)和定義

3………………1

要求

4………………………1

裝置

5………………………2

測(cè)試系統(tǒng)

5.1……………2

R測(cè)試腔體

5.2S…………………………2

介質(zhì)柱

5.3………………3

測(cè)試步驟

6…………………4

樣品準(zhǔn)備

6.1……………4

系統(tǒng)構(gòu)建

6.2……………4

參考電平的測(cè)試

6.3……………………5

諧振器頻響特性的測(cè)試

6.4……………5

超導(dǎo)薄膜的表面電阻R標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)寶石柱的ε和δ的確定

6.5S、'tan……6

測(cè)試方法的精密度和精確度

7……………7

表面電阻

7.1……………7

溫度

7.2…………………8

樣品和支撐結(jié)構(gòu)

7.3……………………8

樣品的保護(hù)

7.4…………………………9

測(cè)試報(bào)告

8…………………9

被測(cè)樣品的標(biāo)識(shí)

8.1……………………9

R值報(bào)告

8.2S……………9

測(cè)試條件報(bào)告

8.3………………………9

附錄資料性附錄與第章第章相關(guān)的附加資料

A()1~8……………10

附錄規(guī)范性附錄改進(jìn)型鏡像介質(zhì)諧振器法

B()………19

附錄資料性附錄與附錄相關(guān)的附加資料

C()B………25

參考文獻(xiàn)

……………………28

圖使用制冷機(jī)測(cè)試R隨溫度變化特性的裝置圖

1S……………………2

圖典型的R測(cè)試腔體示意圖

2S…………3

圖T溫度下的插入損耗IA諧振頻率f和半功率點(diǎn)帶寬f

3(K),0Δ…………………5

圖反射系數(shù)S和S

4(1122)…………………6

圖表中術(shù)語(yǔ)的定義

54……………………8

Ⅰ

GB/T22586—2018

圖各種測(cè)量微波表面電阻R方法結(jié)構(gòu)示意圖

A.1S…………………10

圖兩端由兩片沉積在介質(zhì)基片上的超導(dǎo)薄膜短路圓柱形介質(zhì)諧振器的幾何結(jié)構(gòu)

A.2……………12

圖模式的uν和Wν關(guān)系的計(jì)算結(jié)果

A.3TE01p--…………………13

圖測(cè)量Rδ的標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)柱的電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)

A.4S、tan……………………13

圖三種形式的諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖

A.5………………14

圖設(shè)計(jì)平行超導(dǎo)薄膜兩端短路的諧振器的模式圖[20]

A.6TE011……15

圖設(shè)計(jì)平行超導(dǎo)薄膜兩端短路的諧振器的模式圖[20]

A.7TE013……16

圖閉合式諧振器的模式圖

A.8TE011……………………17

圖閉合式諧振器的模式圖

A.9TE013……………………18

圖測(cè)試系統(tǒng)示意圖

B.1…………………19

圖典型的改進(jìn)型鏡像介質(zhì)諧振器法諧振裝置安裝示意圖

B.2………20

圖測(cè)試探頭加載被測(cè)樣品示意圖

B.3…………………20

圖耦合結(jié)構(gòu)示意圖

B.4…………………21

圖金腔結(jié)構(gòu)示意圖

B.5…………………22

圖校準(zhǔn)探頭與測(cè)試探頭裝配良好時(shí)的牛頓環(huán)示意圖

B.6……………24

圖測(cè)試探頭加載校準(zhǔn)探頭示意圖

C.1…………………26

圖測(cè)試探頭加載金屬板示意圖

C.2……………………27

圖測(cè)試探頭加載超導(dǎo)樣品示意圖

C.3…………………27

表時(shí)標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)寶石介質(zhì)柱的典型尺寸

112GHz、18GHz、22GHz……4

表時(shí)超導(dǎo)薄膜的尺寸

212GHz、18GHz、22GHz……………………4

表矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的參數(shù)

3………………7

表藍(lán)寶石介質(zhì)柱參數(shù)

4……………………8

表耦合孔尺寸

B.1………………………21

表藍(lán)寶石介質(zhì)柱的尺寸和加工要求

B.2………………21

表屏蔽腔各部分尺寸

B.3………………22

Ⅱ

GB/T22586—2018

前言

本標(biāo)準(zhǔn)按照給出的規(guī)則起草

GB/T1.1—2009。

本標(biāo)準(zhǔn)代替高溫超導(dǎo)薄膜微波表面電阻測(cè)試與相比

GB/T22586—2008《》。GB/T22586—2008,

主要技術(shù)變化如下

:

增加了附錄規(guī)范性附錄給出了改進(jìn)型鏡像介質(zhì)諧振器法應(yīng)用校準(zhǔn)技術(shù)測(cè)量單片高

———B(),“”“”

溫超導(dǎo)薄膜微波表面電阻R的方案本方案采用的是模式改進(jìn)型鏡像藍(lán)寶石介質(zhì)

(S)。TE011+δ

諧振器法通過(guò)校準(zhǔn)單片超導(dǎo)薄膜的R值可以通過(guò)一次測(cè)量得到本方案在滿(mǎn)足測(cè)量變異

,,S。

系數(shù)低于的前提下能大幅度提高測(cè)試效率適合大批量工業(yè)化的測(cè)試

20%,,;

增加了附錄資料性附錄給出了與附錄相關(guān)的一些附加資料如改進(jìn)型鏡像介質(zhì)諧振

———C(),B,“

器法的理論推導(dǎo)等

”。

本標(biāo)準(zhǔn)使用重新起草法修改采用超導(dǎo)電性第部分電子學(xué)特性測(cè)量超導(dǎo)

IEC61788-7:2006《7:

體在微波頻率下的表面電阻與相比主要技術(shù)性差異如下

》,IEC61788-7:2006,:

增加了規(guī)范性附錄及資料性附錄附錄是另一種供選擇的方案

———BC。B。

本標(biāo)準(zhǔn)還做了下列編輯性修改

:

本標(biāo)準(zhǔn)的名稱(chēng)中去掉了超導(dǎo)電性第部分字樣以便與現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)系列一致

———“7:”,。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)科學(xué)院提出

。

本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)超導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口

(SAC/TC265)。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位電子科技大學(xué)清華大學(xué)南京大學(xué)中國(guó)科學(xué)院物理研究所

:、、、。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人曾成羅正祥補(bǔ)世榮魏斌吉爭(zhēng)鳴孫亮

:、、、、、。

本標(biāo)準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為

:

———GB/T22586—2008。

Ⅲ

GB/T22586—2018

引言

自從一些鈣鈦礦結(jié)構(gòu)銅氧化合物發(fā)現(xiàn)以來(lái)國(guó)際上對(duì)氧化物高溫超導(dǎo)體開(kāi)展了廣泛的研究與開(kāi)發(fā)

,

工作在高磁場(chǎng)設(shè)備低損耗能量傳輸電子學(xué)和許多其他技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用正在取得很大的進(jìn)步

,、、。

在電子學(xué)的許多領(lǐng)域特別是在通信領(lǐng)域微波無(wú)源器件例如超導(dǎo)濾波器正在發(fā)展之中并且已

,,,,,

經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)階段[1,2]

。

用于微波諧振器濾波器天線(xiàn)和延遲線(xiàn)的超導(dǎo)材料具有損耗非常低的優(yōu)點(diǎn)超導(dǎo)材料損耗特性對(duì)

、、。

新材料的開(kāi)發(fā)和對(duì)超導(dǎo)微波器件的設(shè)計(jì)都非常重要超導(dǎo)材料微波表面電阻R和表面電阻隨溫度

,。S

的變化特性是設(shè)計(jì)低損耗微波器件所需要的重要參數(shù)

,。

高溫超導(dǎo)薄膜的最新進(jìn)展即它的R值比一般金屬低幾個(gè)數(shù)量級(jí)增加了對(duì)該特性進(jìn)行可

(HTS),S,

靠測(cè)量技術(shù)的需求[3,4]傳統(tǒng)測(cè)量鈮和其他低溫超導(dǎo)材料R的方法是用被測(cè)材料制作一個(gè)三維諧振

。S:

腔測(cè)試其Q值通過(guò)計(jì)算電磁場(chǎng)在腔內(nèi)的分布可以求得R值另外一種技術(shù)是在一個(gè)較大的腔體內(nèi)

,,S。

放入一個(gè)小樣品這種技術(shù)有許多形式但是由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的腔體總損耗計(jì)算高溫超導(dǎo)薄膜的損耗時(shí)通

。,,

常都包含了所引入的不確定度

。

最好的高溫超導(dǎo)薄膜是生長(zhǎng)在平坦單晶襯底上的外延薄膜到目前為止在彎曲表面上還未能生長(zhǎng)

,,

出高質(zhì)量的薄膜對(duì)高溫超導(dǎo)薄膜R測(cè)量技術(shù)的要求是可以用小的平坦的樣品不需要對(duì)樣品做任

。S:;

何加工不會(huì)損壞或改變樣品高重復(fù)性高靈敏度低至銅表面電阻的千分之一動(dòng)態(tài)范圍大高至銅

;;;();(

的表面電阻中等功率輸入時(shí)可激勵(lì)高的內(nèi)部功率溫度變化范圍寬

);;(4.2K~150K)。

在數(shù)種確定微波表面電阻的方法[5,6,7]中我們選擇了介質(zhì)諧振器法因?yàn)榈侥壳盀橹惯@種方法是

,,,

最受歡迎和最實(shí)用的特別是藍(lán)寶石諧振器是一種測(cè)試高溫超導(dǎo)材料微波表面電阻R的極好工

。,S

具[8,9]由于改進(jìn)型鏡像介質(zhì)諧振器法具有直接測(cè)試單片超導(dǎo)薄膜微波表面電阻的能力且其測(cè)量變

。,

異系數(shù)與雙介質(zhì)諧振器法相當(dāng)這種方法也是我們推薦的因此本標(biāo)準(zhǔn)將其作為一種替代方法在附錄

,,B

中給出

。

本標(biāo)準(zhǔn)給出的測(cè)試方法也可應(yīng)用于包括低臨界溫度材料在內(nèi)的其他平板狀超導(dǎo)塊材

。

本標(biāo)準(zhǔn)目的是給目前在電子學(xué)和超導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域工作的工程師提供一個(gè)適當(dāng)?shù)牡玫秸J(rèn)可的

,、

技術(shù)

。

本標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的測(cè)試方法是建立在凡爾賽先進(jìn)材料和標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目確定超導(dǎo)薄膜特性預(yù)標(biāo)準(zhǔn)

VAMAS()

化工作的基礎(chǔ)之上的

。

Ⅳ

GB/T22586—2018

電子學(xué)特性測(cè)量

超導(dǎo)體在微波頻率下的表面電阻

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在微波頻率下利用雙諧振器法測(cè)試超導(dǎo)體表面電阻的方法測(cè)試目標(biāo)是在諧振頻率

,

下R隨溫度的變化改進(jìn)型鏡像介質(zhì)諧振器法作為另外一種可選用的方法在附錄中給出

S。,,B。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于表面電阻的測(cè)試范圍如下

:

頻率f

———:8GHz<<30GHz;

測(cè)試分辨率f

———:0.01mΩ(=10GHz)。

測(cè)試報(bào)告給出在測(cè)試頻率下的表面電阻值并且給出利用Rf2的關(guān)系折合到的值

,S∝10GHz。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的凡是注日期的引用文件僅注日期的版本適用于本文

。,

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改單適用于本文件

。,()。

國(guó)際電工