用于測量深低溫強磁場下樣品表面態(tài)的反射式諧振腔的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于測量深低溫強磁場下樣品表面態(tài)的反射式諧振腔，反射式諧振腔主要由同軸電纜組件、微波隔板和面板安裝式連接器、諧振腔蓋板、諧振腔、銅片A、銅片B、螺絲A、螺絲B等組成。反射式諧振腔的主要特征在于利用同軸電纜將微波導入深低溫、強磁場環(huán)境的諧振腔中，實現(xiàn)了微波測量與深低溫、強磁場輸運測量的結(jié)合。該系統(tǒng)為對諸如拓撲絕緣體等二維納米結(jié)構(gòu)材料表面態(tài)的深低溫磁輸運研究提供了一種有效工具。
【專利說明】用于測量深低溫強磁場下樣品表面態(tài)的反射式諧振腔
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及一種反射式諧振腔，特別涉及一種用于測量樣品表面態(tài)的反射式諧振腔，通過在極低溫、強磁場下利用測量反射式諧振腔的品質(zhì)因子(Q因子)的方法，在不破壞、無接觸的條件下對諧振腔中的樣品表面態(tài)進行表征以及研究材料表面態(tài)對微波的反應特性等。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導體材料與器件相關(guān)的測試手段中，磁輸運是一種重要而基礎的研究手段，用以研究材料的載流子濃度，類型和遷移率等基本信息。而在深低溫的條件下，眾多量子效應呈現(xiàn)出來，作為對經(jīng)典電導的修正，電導的量子效應反映出材料的自旋特性等物理信息，這些特性可能在新一代的物理器件一自旋電子學器件中得到應用，因此具有重要的研究價值。對電導的量子效應進行研究已經(jīng)成為一門新的學科，研究的現(xiàn)象包括磁阻振蕩、量子霍爾效應、弱局域與反弱局域效應、量子隧穿等。
[0003]目前這些研究大部分采用傳統(tǒng)的電學測試方法，因此受到諸如材料襯底電導、三維方向上的載流子、樣品腐蝕不易和可能破壞樣品、以及樣品電極制備不易等制約。本專利采用測量反射式諧振腔的品質(zhì)因子(Q因子)的方法來進行測量，避免了上述幾點對實驗結(jié)果的影響，為極低溫、強磁場下對諸如拓撲絕緣體等二維納米結(jié)構(gòu)材料磁輸運測試和自旋共振研究提供了良好的研究工具，是研究二維納米結(jié)構(gòu)和構(gòu)造相干電子學器件的有力工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本專利的目的是提供一種反射式諧振腔，可以通過一種無接觸、不破壞的微波測量方法，來研究樣品的表面態(tài)性質(zhì)。
[0005]本專利的技術(shù)方案如下:
[0006]測試系統(tǒng)由同軸電纜組件101、微波隔板和面板安裝式連接器102、諧振腔蓋板103、諧振腔104、銅片A105、銅片B106、螺絲A107、螺絲B108組成，基本結(jié)構(gòu)見附圖1。
[0007]所述的微波隔板和面板安裝式連接器102與同軸電纜組件101相連，其末端有一天線，可用于發(fā)射微波和接收微波，微波隔板和面板安裝式連接器102下端天線對準諧振腔蓋板103中間孔洞，并用螺絲B108固定；諧振腔蓋板103短邊兩個三等分點上各有一個螺孔，與諧振腔104兩端螺孔對應，通過螺絲A107與諧振腔104固定；諧振腔蓋板103正中央有一小孔，微波通過微波隔板和面板安裝式連接器102的天線發(fā)射端通過小孔進入諧振腔104，經(jīng)諧振腔104反射后原路返回；銅片A105、銅片B106放置于諧振腔104內(nèi)調(diào)節(jié)諧振腔大小。
[0008]所述的同軸電纜組件101工作頻率范圍應與諧振腔104諧振頻率相對應，其損耗、駐波、機械相位穩(wěn)定性應符合測試要求；同軸電纜組件101連接器采用公頭，可與微波隔板和面板安裝式連接器102的母頭連接器直接相連。[0009]所述的微波隔板和面板安裝式連接器102的工作頻率應能滿足包含諧振腔104的諧振頻率。
[0010]所述的諧振腔104形狀為中空有底圓柱形，中間挖空一長方體，形成諧振腔，四周可為圓弧狀；兩邊有支架，可用螺絲B108固定于測試所需位置；另兩側(cè)邊上朝上有螺孔，可將諧振腔蓋板103固定于其上；制作材料選用紫銅，表面鍍銀。
[0011]所述的銅片A105和銅片B106大小與諧振腔104對應，可正好豎直放置在諧振腔104內(nèi)以調(diào)節(jié)其諧振腔的大小，從而調(diào)節(jié)諧振腔104的諧振頻率，實現(xiàn)不同頻率微波下的測量。
[0012]所述的螺絲A107及螺絲B108采用銅質(zhì)螺絲。
[0013]本專利的優(yōu)點在于:本專利利用了微波的趨膚效應，從而解決了傳統(tǒng)電學輸運測試時樣品體電導的干擾，采用無接觸、不破壞的方法進行測量，方法簡單方便，可對樣品直接進行測量。避免了以往微波輻射下測試時微波加熱對樣品測試結(jié)果的影響，實現(xiàn)了利用微波進行電學輸運特性和自旋特性的原位研究，為諸如拓撲絕緣體等二維納米結(jié)構(gòu)材料表面態(tài)磁輸運研究提供了 一種有效工具。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1:反射式諧振腔組裝示意圖。圖中各部分為:同軸電纜組件101、微波隔板和面板安裝式連接器102、諧振腔蓋板103、諧振腔104、銅片A105、銅片B106、螺絲A107、螺絲B108。
[0015]圖2:反射式諧振腔腔內(nèi)俯視圖。圖中各部分為:諧振腔104、銅片A105、銅片B106、螺絲 A107。
【具體實施方式】
[0016]下面根據(jù)專利內(nèi)容和【專利附圖】

【附圖說明】給出本專利的一個較好的實例，結(jié)合實例進一步說明本專利技術(shù)細節(jié)、結(jié)構(gòu)特征和功能特點。但此實例并不限制本專利范圍，合乎專利內(nèi)容和【專利附圖】

【附圖說明】中描述的實例均應包含在本專利范圍內(nèi)。
[0017]同軸電纜組件101采用使用頻率高、低損耗低駐波、機械相位穩(wěn)定性好的Microcoax UFB311A同軸電纜，工作頻率范圍為DC?26.5GHz。
[0018]微波隔板和面板安裝式連接器102采用R0D-SMA-KFD (母頭)，工作頻率范圍為DC ?18GHz ο
[0019]諧振腔蓋板103、諧振腔104和銅片A105、銅片B106均采用紫銅材料，外部鍍銀防
止氧化。
[0020]諧振腔蓋板103長25mm，寬21mm，厚度為3mm，短邊上各有兩個螺孔，通過螺絲A107與諧振腔104固定，諧振腔蓋板103正中央則有一直徑1.27mm的小孔，用于微波的傳輸。
[0021]諧振腔104外部下半部為圓柱形，高Ilmm,外部圓直徑為31mm,上半部為伸出支架，長30mm，用于將諧振腔104固定與測試處；內(nèi)部則挖空形成一長方形諧振腔，長寬俱為20mm,深9.5mm,為了加工方便，四角各有一直徑3mm的四分之一圓。諧振腔蓋板103、銅片A105和銅片B106則須與諧振腔104的大小對應。[0022]銅片A105和銅片B106可豎直放置于諧振腔101中，通過調(diào)整其大小來改變其諧振頻率。諧振腔的最小諧振頻率為
【權(quán)利要求】
1.一種用于測量深低溫強磁場下樣品表面態(tài)的反射式諧振腔，包括:同軸電纜組件(101)、微波隔板和面板安裝式連接器(102)、諧振腔蓋板(103)、諧振腔(104)、銅片A(105)、銅片B (106)、螺絲A (107)和螺絲B (108)，其特征在于: 所述的微波隔板和面板安裝式連接器(102)與同軸電纜組件(101)相連，其末端有一天線，可用于發(fā)射微波和接收微波，微波隔板和面板安裝式連接器(102)下端天線對準諧振腔蓋板(103)中間孔洞，并用螺絲B (108)固定；諧振腔蓋板(103)短邊兩個三等分點上各有一個螺孔，與諧振腔(104)兩端螺孔對應，通過螺絲A (107)與諧振腔(104)固定；諧振腔蓋板(103)正中央有一小孔，微波通過微波隔板和面板安裝式連接器(102)的天線發(fā)射端通過小孔進入諧振腔(104)，經(jīng)諧振腔(104)反射后原路返回；銅片A (105)、銅片B (106)放置于諧振腔(104)內(nèi)調(diào)節(jié)諧振腔大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測量深低溫強磁場下樣品表面態(tài)的反射式諧振腔，其特征在于:所述的同軸電纜組件(101)工作頻率范圍應與諧振腔(104)諧振頻率相對應，其損耗、駐波、機械相位穩(wěn)定性應符合測試要求；同軸電纜組件(101)連接器采用公頭，可與微波隔板和面板安裝式連接器(102)的母頭連接器直接相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測量深低溫強磁場下樣品表面態(tài)的反射式諧振腔，其特征在于:所述的微波隔板和面板安裝式連接器(102)的工作頻率應能滿足包含諧振腔(104)的諧振頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測量深低溫強磁場下樣品表面態(tài)的反射式諧振腔，其特征在于:所述的諧振腔(104)形狀為中空有底圓柱形，中間挖空一長方體，形成諧振腔，四周可為圓弧狀；兩邊有支架，可用螺絲B (108)固定于測試所需位置；另兩側(cè)邊上朝上有螺孔，可將諧振腔蓋板(103)固定于其上；制作材料選用紫銅，表面鍍銀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測量深低溫強磁場下樣品表面態(tài)的反射式諧振腔，其特征在于:所述的銅片A (105)和銅片B (106)大小與諧振腔(104)對應，可正好豎直放置在諧振腔(104)內(nèi)以調(diào)節(jié)其諧振腔的大小，從而調(diào)節(jié)諧振腔(104)的諧振頻率，實現(xiàn)不同頻率微波下的測量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測量深低溫強磁場下樣品表面態(tài)的反射式諧振腔，其特征在于:所述的螺絲A (107)及螺絲B (108)采用銅質(zhì)螺絲。
【文檔編號】H01P7/06GK203536550SQ201320623759
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】俞國林, 呂蒙, 徐勇剛, 常志剛, 劉新智, 林鐵, 孫雷, 褚君浩 申請人:中國科學院上海技術(shù)物理研究所