一种基于微带线耦合的动态电感探测器

本发明涉及一种半导体，尤其是一种基于微带线耦合的动态电感探测器。

背景技术：

1、国内红外探测器技术起步较晚，发展相对滞后，目前我国基于半导体的近红外探测器技术主要在暗电流、读出噪声等关键指标上达不到天文科学应用的要求；而新型的基于超导的动态电感探测器（kinetic inductance detector，kid）技术具有灵敏度高，更低噪声，反应时间快，频率覆盖范围广，易于集成等特点，国际上也受到重视。

2、而在近红外波段，已实际应用上动态电感探测器的天文望远镜设备均在国外，且都是通过共面波导传输线实现固有频域多路复用读出。但共面波导在加工上需要架桥来抑制其他共面波导模式。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可以大大简化探测器加工制造过程的基于微带线耦合的动态电感探测器。

2、为实现上述目的，本发明一种基于微带线耦合的动态电感探测器，包括耦合微带线、谐振器阵列，其中，谐振器阵列的谐振频率分布从4.899ghz到6.194ghz，频率间隔为12.57mhz，谐振器阵列均通过电容耦合到耦合微带线上，形成不需要架桥的探测器。

3、进一步，所述耦合微带线包括上层超导材料、中层的高电阻硅片、下层的铝膜接地层。

4、进一步，所述耦合微带线的宽度为6微米。

5、进一步，所述上层超导材料为18纳米厚的铝薄膜，表面电感ls为2ph/sq；高电阻硅片厚度为150微米，介电常数为11.7；所述铝膜接地层厚度为200纳米。

6、进一步，所述谐振器阵列包括8行、13列，共104个谐振器，所述谐振器阵列的品质因子q值范围为：25.3k-51.0k。

7、进一步，所述谐振器包括交指电容、感光电感、外框，其中，交指电容包含19对手指，通过调整手指对的长度来改变谐振频率；交指电容上连接有感光电感作为感光区域；交指电容、感光电感的整体外部设置有用于减少串扰的外框。

8、进一步，所述交指电容、感光电感的线宽均为1微米，间距均为0.5微米。

9、进一步，所述谐振器阵列中相邻两行之间的间距为185.5微米，相邻两列之间的间距为200微米。

10、进一步，所述耦合微带线的特征阻抗值为136欧姆，所述探测器还包括阻抗变换段，所述探测器中，所述耦合微带线依次连接阻抗变换段、所述谐振器阵列、阻抗变换段。

11、进一步，所述阻抗变换段中采用切比雪夫多节匹配变换器。

12、本发明基于微带线耦合的动态电感探测器，其中微带线耦合不需要架桥，可以大大简化探测器加工制造过程，可达到串扰值在50khz内。

技术特征：

1.一种基于微带线耦合的动态电感探测器，其特征在于，包括耦合微带线、谐振器阵列，其中，谐振器阵列的谐振频率分布从4.899ghz到6.194ghz，频率间隔为12.57mhz，谐振器阵列均通过电容耦合到耦合微带线上，形成不需要架桥的探测器。

2.如权利要求1所述的基于微带线耦合的动态电感探测器，其特征在于，所述耦合微带线包括上层超导材料、中层的高电阻硅片、下层的铝膜接地层。

3.如权利要求1所述的基于微带线耦合的动态电感探测器，其特征在于，所述耦合微带线的宽度为6微米。

4.如权利要求2所述的基于微带线耦合的动态电感探测器，其特征在于，所述上层超导材料为18纳米厚的铝薄膜，表面电感ls为2ph/sq；高电阻硅片厚度为150微米，介电常数为11.7；所述铝膜接地层厚度为200纳米。

5.如权利要求1所述的基于微带线耦合的动态电感探测器，其特征在于，所述谐振器阵列包括8行、13列，共104个谐振器，所述谐振器阵列的品质因子q值范围为：25.3k-51.0k。

6.如权利要求5所述的基于微带线耦合的动态电感探测器，其特征在于，所述谐振器包括交指电容、感光电感、外框，其中，交指电容包含19对手指，通过调整手指对的长度来改变谐振频率；交指电容上连接有感光电感作为感光区域；交指电容、感光电感的整体外部设置有用于减少串扰的外框。

7.如权利要求6所述的基于微带线耦合的动态电感探测器，其特征在于，所述交指电容、感光电感的线宽均为1微米，间距均为0.5微米。

8.如权利要求1所述的基于微带线耦合的动态电感探测器，其特征在于，所述谐振器阵列中相邻两行之间的间距为185.5微米，相邻两列之间的间距为200微米。

9.如权利要求1所述的基于微带线耦合的动态电感探测器，其特征在于，所述耦合微带线的特征阻抗值为136欧姆，所述探测器还包括阻抗变换段，所述探测器中，所述耦合微带线依次连接阻抗变换段、所述谐振器阵列、阻抗变换段。

10.如权利要求9所述的基于微带线耦合的动态电感探测器，其特征在于，所述阻抗变换段中采用切比雪夫多节匹配变换器。

技术总结
本发明公开了一种基于微带线耦合的动态电感探测器，包括耦合微带线、谐振器阵列，其中，谐振器阵列的谐振频率分布从4.899GHz到6.194GHz，频率间隔为12.57MHz，谐振器阵列均通过电容耦合到耦合微带线上，形成不需要架桥的探测器。本发明基于微带线耦合的动态电感探测器，其中微带线耦合不需要架桥，可以大大简化探测器加工制造过程，可达到串扰值在50kHz内。

技术研发人员：余诗玲,段然,舒诗博,杨丽慧,张晓航,李菂,宋谦,段帷,冯志伟
受保护的技术使用者：中国科学院国家天文台
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15