用于纳米位移器的柔性射频传输线的设计与制备

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柔性传输线已用于高密度互连中,但尚未与微纳米位移器一起使用。我们关注后者是因为我们在研究纳米机械谐振器的物理特性时,使用射频信号驱动谐振器弯曲振动,并利用光学技术来测量其振幅。在该实验中射频传输线用于给谐振器提供射频信号;而纳米位移器用于移动谐振器,以使聚焦激光束能对谐振器的各个位置进行扫描。但是,普通的射频传输线难以弯曲,会阻碍位移器的移动。为了解决该问题,我们设计并制备了可以与纳米位移器配合使用的柔性射频传输线。该传输线是通过在长条形Kapton薄膜表面的铜层上印刷电路而制备的。实验结果表明,在纳米机械谐振器的谐振频率(10 MHz-3 GHz)范围内,它们具有较低的插入损耗。在弯曲和扭转时,其散射参数的频率响应不会发生变化。此外,由于这些传输线具有长度长、宽度窄、厚度薄的特点,它们非常柔软,即使在低于1开尔文的温度下也不会阻碍压电纳米位移器的运动。本文主要的研究内容包括:(1)设计并制备了一种柔性微带线,其线长15 cm,设计特征阻抗为50Ω,实际特征阻抗误差小于1%。当微带线弯曲时其S参数几乎不变。(2)设计并制备了一种柔性共面波导,其线长10 cm、15 cm和20 cm,设计特征阻抗为50Ω,实际特征阻抗误差约为1%。当共面波导弯曲时其S参数几乎不变。(3)在常温和低温下测试了柔性微带线和柔性共面波导的性能。测量结果显示柔性射频传输线能够在室温(293 K)和低于1K的温度下正常工作,且低温下的耗散小于室温。将共面波导连接在纳米位移器上,纳米位移器能正常移动。我们的实验表明该柔性微带线和柔性共面波导能够满足测量二维材料谐振器振动实验的要求。
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