Permittivity Measurement of Thin Film Using a Waveguide-type Resonator with a Slot

In this paper, a waveguide-type resonator with a slot is proposed to measure permittivity of thin film from resonant frequency shifting by an attached MUT(Material Under Test). The MUT on the slot shifts resonant frequency by perturbation of electromagnetic field. Amount of shifting resonance frequency is dependent on the permittivity of MUT, and that relation is obtained from numerical simulation. The measured relative permittivity of a thin film with thickness of $65{\mu}m$ is 3.3492 with standard error of ${\pm}0.0605$ in the frequency range of 2 GHz to 3 GHz. Also the proposed method is compared with other measuring methods such as dielectric resonator and waveguide probe systems.

슬랏을 갖는 도파관형 공진기를 이용한 박막 필름의 유전율 측정

본 논문에서는 박막 필름의 유전율 측정이 가능한 슬랏을 갖는 도파관형 공진기를 제안하였으며, 시료에 의한 공진 주파수 천이 현상으로부터 유전율을 측정한다. 이를 위하여 공진기 한 쪽에 얇은 슬랏을 두고, 그 위에 부착된 시료에 의해 공진기 내부 전자기장 분포가 섭동되어 공진 주파수 천이 현상이 발생될 수 있도록 하였다. 유전율에 따른 공진 주파수 천이량은 수치 해석을 통하여 계산하였으며, 이를 기반으로 2~3 GHz 대역에서 $65{\mu}m$ 두께의 박막 필름 유전율을 측정하였다. 측정 결과, 유전율은 평균 $3.3492{\pm}0.0605$(표준오차)를 보였으며, 유전체 공진기나 도파관 프로브 방법과 같은 다른 측정법들과 상호 비교를 통해 제안 방법의 유효성을 검증하였다.