SE527452C2 - Method and apparatus for microwave switching - Google Patents

Abstract

A method is disclosed for obtaining a device for control and switching of microwave or radio frequency signals on a substrate material generally adapted for microwave or RF operation. Typically the substrate may be a plate of quarts or similar material, on which an area of a trivalent 'rare earth' metal or an alloy thereof is deposited. This area is subjected to hydrogen and will act as a metal or as a semiconductor depending on the amount of hydrogen present. The area of the trivalent metal then acts as a switch for a microwave or radio frequency signal. An arrangement with hydrogen is provided for switching the trivalent metal area between its states of dihydride conducting metal state and a trihydride semiconducting state. A device for control and switching of Megaherz and Gigahertz radio signals is formed on a substrate for instance provided with strip-lines or corresponding surfaces of gold connecting a trivalent area acting as the switching or controlling element. The opposite surface of the substrate is typically having a deposited layer of a highly conducting metal forming a ground plane. The device will constitute a switched antenna, filter, stub, capacitance, resistor and similar microwave or radio frequency component, respectively.

Description

527 452 Metallhydrider ändras från ett metalliskt tillstånd till ett halvledande eller isolerande tillstånd med ökande vätemängd. Likströmsresistiviteten ökar och optiska egenskaper ändas från att vara reflekterande metalliska till transparent halvledande. Tunna skikt av dessa metaller kan reversibelt omkopplas mellan ett metalliskt och ett halvledande eller isolerande tillstånd. De flesta metallhydrider l det väterlka tillståndet hänförs bäst till halvledare och den terminologin används i fortsättningen. 527 452 Metal hydrides change from a metallic state to a semiconducting or insulating state with increasing hydrogen content. DC resistivity increases and optical properties change from being reflective metallic to transparent semiconductor. Thin layers of these metals can be reversibly switched between a metallic and a semiconducting or insulating state. Most metal hydrides in the aqueous state are best attributed to semiconductors and that terminology will be used hereinafter.

Yttrium är en metall som kan användas. När yttrium exponeras 'för väte ändras det till yttriumdihydrid, som år en metall med lägre resistans än yttrium. Ytterligare exponering för våte ger yttriumtrihydrid, som år en halvledare med stort bandgap. Yttriumdihydrid har en resistivitet på 3>< 10-7 Qm och yttriumtrihydrid har en resistivitet på of 7xlO'4 Qm [1]. De optiska egenskapema ändras från kraftigt reflekterande för yttriumdihydrid, vilket år typiskt för en metall, till transparent, typiskt för en halvledare med stort bandgap. Övergången mellan yttriumdihydrid och -trihydrid är reversibel och denna egenskap används i optiska* omkopplare.Yttrium is a metal that can be used. When yttrium is exposed to hydrogen, it changes to yttrium dihydride, which is a metal with lower resistance than yttrium. Additional exposure to hydrogen gives yttrium trihydride, which is a semiconductor with a large band gap. Yttrium dihydride has a resistivity of 3> <10-7 Qm and yttrium trihydride has a resistivity of 7x10'4 Qm [1]. The optical properties change from strongly re-reflecting for yttrium dihydride, which is typical for a metal, to transparent, typically for a semiconductor with a large band gap. The transition between yttrium dihydride and trihydride is reversible and this property is used in optical * switches.

Flera metalliska material kan bilda metallhydrider och har befunnits inneha omkopplingsbara optiska och elektriska egenskaper. 1) Trivalenta metaller som yttrium (Y), skandiumi (Sc), lantan (La), eller legeringar av dessa. i 2) De sällsynta jordartsmetallerna med 'atomnummer 58 - 71 (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) [2]. 3) Mg och legeringar av Mg med sällsynta jordartmetaller [3], [4], [l2]. 4) Multilagerstackar, med skikttjocklekar på 1 - 2 nm, av en trivalent metall och magnesium (Mg) [4]. g 5) Legeringar av Mg och en övergångsmetall [5).Several metallic materials can form metal hydrides and have been found to possess switchable optical and electrical properties. 1) Trivalent metals such as yttrium (Y), scandium (Sc), lanthanum (La), or alloys thereof. i 2) The rare earth metals with atomic numbers 58 - 71 (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) [2]. 3) Mg and alloys of Mg with rare earth metals [3], [4], [l2]. 4) Multilayer stacks, with layer thicknesses of 1 - 2 nm, of a trivalent metal and magnesium (Mg) [4]. g 5) Alloys of Mg and a transition metal [5).

Nedan diskuterar vi yttrium, men vilken metall som helst kan användas, om det inte explicit fastslås annat. 52? 452 Tabell 1 illustrerar förändringen i resistivitet för några omkopplingsbara metallhydrider mellan deras metalliska och halvleclande tillstånd.Below we discuss yttrium, but any metal can be used, unless otherwise explicitly stated. 52? 452 Table 1 illustrates the change in resistivity of some switchable metal hydrides between their metallic and semi-leaky states.

Skikttjocklekama och täckskikten med en katalytiskt aktiv metall ges också.The layer thicknesses and the cover layers with a catalytically active metal are also given.

D står för deuterium.D stands for deuterium.

Tabell 1 Metall <-> Resistivitet Skikttjocklek Tåckskikt Referens Halvledare [mQçm] [nm] YH2 <-+ YHs 0.03 -> 5 300 Pd, 15 [6] flm YH1.9 <-> YH2_9 0.025 -> 50 Pd, 10 [1] 70* nm YD1.9 <-> YD2_9 0.035 -+ 50 Pd, 10 [1] 90* ' nm LaMg <-> 0.07 -> 5 584 Pd, AlOx [3] LaMgHzß MggNi H 0.06 -> 9 232 _ Pd, 2nm - [7] Mg2NiH4 LaH2 <-> LaI-'Ia 0¿04 -> 32 500 Pd, 20nm [8] * Värden kompenserade för resistiviteten hos täckskiktet Omkopplingen av metallhydriderna mellan av och på beror på utbytet av väte. Om yttrium exponeras för molekylärt väte vid rumstemperatur och atmosfårstqrck, bildas yttriumhydrid. Först bildas yttriumdihydrid, som är metalliskt, och med ytterligare hydrering bildas yttriumtrihydrid, som är en halvledare.Table 1 Metal <-> Resistivity Layer thickness Mist layer Reference Semiconductor [mQçm] [nm] YH2 <- + YHs 0.03 -> 5 300 Pd, 15 [6] flm YH1.9 <-> YH2_9 0.025 -> 50 Pd, 10 [1 ] 70 * nm YD1.9 <-> YD2_9 0.035 - + 50 Pd, 10 [1] 90 * 'nm LaMg <-> 0.07 -> 5 584 Pd, AlOx [3] LaMgHzß MggNi H 0.06 -> 9 232 _ Pd , 2nm - [7] Mg2NiH4 LaH2 <-> LaI-'Ia 0¿04 -> 32 500 Pd, 20nm [8] * Values compensated for the resistivity of the cover layer The switching of the metal hydrides between on and off depends on the exchange of hydrogen. If yttrium is exposed to molecular hydrogen at room temperature and atmospheric pressure, yttrium hydride is formed. First, yttrium dihydride, which is metallic, is formed, and with further hydrogenation, yttrium trihydride, which is a semiconductor, is formed.

Om yttriumtrihydriden inte exponeras för väte, utan exempelvis för luft, kommer vätekoncentratíonen att minska. Yttriumtrihydriden kommer att 10 '15 20 25 30 527 452 ändras tillbaka till yttriumdihydrid. Denna process kommer att gå fortare om provet värms upp.If the yttrium trihydride is not exposed to hydrogen, but for example to air, the hydrogen concentration will decrease. The yttrium trihydride will be changed back to yttrium dihydride. This process will go faster if the sample is heated.

Det molekylära Vätet mäste dissocieras till atomärt väte. Ett täckskikt av en katalytiskt aktiv metall kan användas ovanpå metallfilmen för att gfnna dissociationen.The molecular hydrogen must be dissociated into atomic hydrogen. A cover layer of a catalytically active metal can be used on top of the metal film to smooth the dissociation.

Den katalytiska metallen kan vara palladium (Pd), platina (Pt), nickel (Ni), kobolt (Co) eller legeringar av dessa metaller [4].The catalytic metal can be palladium (Pd), platinum (Pt), nickel (Ni), cobalt (Co) or alloys of these metals [4].

Ett skikt av aluminiumoxid i nanometerorrirådet kan användas mellan metallen och det katalytiska skiktet. Med alumíniumoxidskiktet kan tjockleken hos det katalytiskt aktiva metallagret reduceras till l nm.A layer of alumina in the nanometer tube can be used between the metal and the catalytic layer. With the alumina layer, the thickness of the catalytically active metal layer can be reduced to 1 nm.

Aluminiumoxidskíktet förhindrar att den katalytiskt aktiva metallen diffunderar in i metallhydriden och förhindrar att den senare oxideras, vilket ökar livslängden hos yttriumhydriden [9].The alumina layer prevents the catalytically active metal from diffusing into the metal hydride and prevents the latter from being oxidized, which increases the life of the yttrium hydride [9].

Tjockleken hos yttriumlagret i optiska omkopplare är typiskt 100 - 1000 nm [2], men värden upp till 2000 nm har nämnts [4]. Omkopplingstiden mellan de metalliska och halvledande tillstånden ändras med filmtjocklek och längre för tjockare filmer. För filmer på nägra hundra nanometer är omkopplingstiden tiotals sekunder. Mikrometertjocka filmer kan ha omkopplingstider på flera minuter. Om man använder en legering av en sällsynt _ jordartsmetall med magnesium i- metallhydriden kan omkopplingshastigheten öka [4].The thickness of the yttrium layer in optical switches is typically 100 - 1000 nm [2], but values up to 2000 nm have been mentioned [4]. The switching time between the metallic and semiconducting states changes with film thickness and longer for thicker films. For a few hundred nanometers, the switching time is tens of seconds. Micrometer-thick films can have switching times of fl minutes. Using an alloy of a rare earth metal with magnesium in the metal hydride can increase the switching speed [4].

Vätet kan tillföras inte bara från gasfas utan också från en flytande elektrolyt [6] 'eller en fast elektrolyt [10]. Vätet skulle också kunna tillföras från ett väteplasma eller från en annan metallhydrid [4]. Utbytet av väte kan i värmekontrollerat, eller vara diffusionsdrivet, spänningskontrollerat, kombinationer därav. 10 20 25 30 527 452 n o . 4 en coon . g, z u I 9 z ' o 0 i ' . , n n I 0 . , . e n en o a o ' 'e o n o o o I ' g : 2 I.' , .. sno oo En yttrium film kan deponeras med hjälp av konventionella metoder såsom katodförstoftning (sputtring), vakuumförångning, kemisk gasfasdeponering (CVD), laserablation eller elektroplätering. Ett katalytisk aktivt skikt kan deponeras med hjälp av samma konventionella metoder.The hydrogen can be supplied not only from the gas phase but also from a 'surface electrolyte [6]' or a solid electrolyte [10]. The hydrogen could also be supplied from a hydrogen plasma or from another metal hydride [4]. The exchange of hydrogen can be in heat-controlled, or diffusion-driven, voltage-controlled, combinations thereof. 10 20 25 30 527 452 n o. 4 and coon. g, z u I 9 z 'o 0 i'. , n n I 0. ,. e n en o a o '' e o n o o o I 'g: 2 I.' , .. sno oo A yttrium film can be deposited using conventional methods such as sputtering, vacuum evaporation, chemical gas phase deposition (CVD), laser ablation or electroplating. A catalytically active layer can be deposited using the same conventional methods.

Substratet för optiska kopplare skulle allmänt vara glas eller kvarts.The substrate for optical couplers would generally be glass or quartz.

SAMMANFATNING AV UPPFINNINGEN Ett förfarande visas för att erhålla en anordning för kontroll och omkoppling av rníkrovågs eller radiosignaler. Till att börja med tillhandahålls ett substrat med elektriska egenskaper anpassade för användning av mikrovågs eller radiofrekvenser (RF). Substratet kan typiskt vara en tunn kvartsplatta eller ett liknande material, på vilken en yta av exempelvis en trivalent metall skapas. Denna yta utsätts i en föredragen utföringsform för väte och fungerar som en metall eller en halvledare beroende på mängden närvarande väte. Ytan, exempelvis av en trivalent metall, kan fungera som en högfrekvenskontrollanordning eller brytare, när den används i mikrovågs eller radiofrekvenskretsar. Dessutom tillhandahålls anordningen för kontroll eller omkoppling av mikrovågs- eller radiofrekvenssigrialer _med ett verktyg för att omkoppla en sådan trivalent metallyta mellan dess metalliska dihydridulisrånd och dess hævuadande trihydfidfiustånd.SUMMARY OF THE INVENTION A method is shown for obtaining a device for controlling and switching microwave or radio signals. To begin with, a substrate is provided with electrical properties adapted for the use of microwave or radio frequencies (RF). The substrate can typically be a thin quartz plate or a similar material, on which a surface of, for example, a trivalent metal is created. This surface is exposed to hydrogen in a preferred embodiment and acts as a metal or semiconductor depending on the amount of hydrogen present. The surface, for example of a trivalent metal, can function as a high frequency control device or switch, when used in microwave or radio frequency circuits. In addition, the device for controlling or switching microwave or radio frequency signals is provided with a tool for switching such a trivalent metal surface between its metallic dihydridulis stripe and its high trihydric state.

En typisk trivalent metall att använda bland de sällsynta jordartsmetallerna år tillexempel ett deponerat skikt av yttrium, exponerat för vätgas eller för en elektrolyt innehållande väte, som med den trivalenta metallen bildar antingen dihydrid- eller trihydridtillståndet. Också legeringar med andra lantanider eller sällsynta jordartsmetaller kan vara kandidater för ett omkopplingsbart skikt för RF eller mikrovågor.A typical trivalent metal to use among the rare earth metals is, for example, a deposited layer of yttrium, exposed to hydrogen gas or to an electrolyte containing hydrogen, which with the trivalent metal forms either the dihydride or trihydride state. Alloys with other lanthanides or rare earth metals can also be candidates for a switchable layer for RF or microwaves.

En funktionell utföringsform av anordningen för kontroll eller omkoppling av mikrovågs- eller radiofrekvenssignaler skapas på ett substrat, vilket exempelvis förses med 'strip-lines' eller motsvarande ytor av guld, som 10 15 20 25 30 527 452 sammanbinder en trivalent yta som fungerar som det omkopplande eller kontrollerande elementet, till en lämplig. in- eller utgång. Substratets motsatta yta har typiskt ett deponerat skikt av en väl ledande metall, exempelvis guld, som bildar ett jordplan. Sålunda kommer anordningen att utgöra en kontrollanordning eller omkopplare för exempelvis en antenn, ett filter, ett stubbelement, en kapacitans, ett motstånd eller liknande mikrovàgs- eller radiofrekvenskomponent.A functional embodiment of the device for controlling or switching microwave or radio frequency signals is created on a substrate, which is for instance provided with 'strip-lines' or corresponding surfaces of gold, which connect a trivalent surface which functions as the switching or controlling element, to a suitable one. input or output. The opposite surface of the substrate typically has a deposited layer of a well-conducting metal, such as gold, which forms a ground plane. Thus, the device will constitute a control device or switch for, for example, an antenna, a filter, a stub element, a capacitance, a resistor or a similar microwave or radio frequency component.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppñnningen, och dess ytterligare ändamål och fördelar, kan bäst förstås genom hänvisning till följande detaljerade beskrivning, tillsamman med medföljande ritningar, i vilka: FIG. 1 år en schematisk vy sedd ovanífrán av en anordning för kontroll eller omkoppling av radiofrekvens- och mikrovågsöverförings- egenskaper, FIG. 2 är ett schematisk tvärsnitt av anordningen i FIG. 1, FIG. 3 är en schematisk vy sedd ovanifrän av en »enkel mikrovågs- anordning för impedansmatchning eller för att bilda en avstämbar antennanordning genom en omkopplíngsbar metallhydrid, FIG. 4 visar amplitudeni hos spidningsparameter S21 mot frekvens f för den omkopplingsbara anordningen i FIG. 1 med skiktet i dess metalliska fas (fet heldragen linje) och i dess halvledande fas (fet streckad linje) i jämförelse med en obrutcn irransmissionsledning av guld (tunn heldragen linje) och bruten jtranmissionsledning med ett luftgap av samma längd som metallhydridens (tunn streckad linje) för det experimentella frekvensområdet 10 MHz till 40 GHz, FIG. 5 visar en förstorad del av FIG. 4 i frekvensområdet 20 till 40 GHz, 10 20 25 30 527 452 FIG. 6 visar amplituden hos spridningsparameter S11 mot frekvens för anordníngen i FIG. 1 med skíktet i dess metalliska fas (fet heldragen linje) och i dess halvledande fas (fet streckad linje) i jämförelse med en obruten transmissionsledning av guld (tunn heldragen linje) och bruten tranmissionsledning med ett luftgap av samma längd som metallhydridens (tunn streckad linje) för det experimentella frekvensområdet 10 MHz till 40 GHz, FIG. 7 visar amplituden hos spridningsparametern S21 i dB mot tid i sekunder under hydrering vid en frekvens av 5 GHz, FIG. 8 visar arriplituden hos spridningspararnetern S11 mot frekvens för den omkopplingsbara anordníngen i FIG. 3 med metallhydriden i det metalliska tillståndet (heldragen linje), i halvledande fas (punkt-streckad linje) och två mellanliggande faserl(streckad linje och punktad linje), samt FIG. 9 visar amplituden hos spridningsparametern S21 mot frekvens för den omkopplingsbara anordníngen i FIG. 3 med metallhydriden i det metalliska tillståndet (heldragen linje), i halvledande fas (punkt-streckad linje) och två mellanliggande faser (streckad linje och punktad linje).BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention, and its further objects and advantages, may best be understood by reference to the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic view seen from above of a device for controlling or switching radio frequency and microwave transmission characteristics, FIG. 2 is a schematic cross-section of the device of FIG. 1, FIG. 3 is a schematic top view of a simple microwave device for impedance matching or for forming a tunable antenna device by a switchable metal hydride, FIG. 4 shows the amplitude in the spreading parameter S21 against frequency f of the switchable device in FIG. 1 with the layer in its metallic phase (bold solid line) and in its semiconducting phase (bold dashed line) in comparison with an unbroken transmission line of gold (thin solid line) and broken transmission line with an air gap of the same length as the metal hydride (thin dashed line). ) for the experimental frequency range 10 MHz to 40 GHz, FIG. 5 shows an enlarged part of FIG. 4 in the frequency range 20 to 40 GHz, 10 20 25 30 527 452 FIG. 6 shows the amplitude of scattering parameter S11 against frequency of the device in FIG. 1 with the layer in its metallic phase (bold solid line) and in its semiconducting phase (bold dashed line) in comparison with an unbroken transmission line of gold (thin solid line) and a broken transmission line with an air gap of the same length as the metal hydride (thin dashed line) ) for the experimental frequency range 10 MHz to 40 GHz, FIG. 7 shows the amplitude of the scattering parameter S21 in dB against time in seconds during hydrogenation at a frequency of 5 GHz, FIG. 8 shows the arriplitude of the spreading parameter S11 against frequency of the switchable device in FIG. 3 with the metal hydride in the metallic state (solid line), in the semiconductor phase (dotted line) and two intermediate phases1 (dashed line and dotted line), and FIG. 9 shows the amplitude of the scattering parameter S21 against frequency of the switchable device in FIG. 3 with the metal hydride in the metallic state (solid line), in the semiconductor phase (dotted line) and two intermediate phases (dashed line and dotted line).

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Ett förfarande och en anordning visas för kontroll och omkoppling av- signalöverföringsegenskaper inom radio och mikrovågsfrekvensorrirådena.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A method and apparatus are shown for controlling and switching signal transmission characteristics within the radio and microwave frequency ranges.

Det baseras på förändringen mellan ett' metalliskt tillstånd och ett halvledande tillstånd, som förekommerli metallhydrider när väte byts ut.It is based on the change between a metallic state and a semiconducting state, which occurs in metal hydrides when hydrogen is replaced.

» Figur 1 illustrerar en utföringsform av en anordning i enlighet med det föreliggande uppfinningsmässiga förfarandet. Anordningen kan användas för 10 15 20 25 30 527 452 so» nu on c co o o o o c o o c n 0 u o acc c o I I I o c 0 o u o i c a o kontroll eller omkoppling av radiofrekvens och mikrovägssignalutbredning.Figure 1 illustrates an embodiment of a device in accordance with the present inventive method. The device can be used for control or switching of radio frequency and microwave signal propagation.

Substratet 4 är en 1 mm tjock kvartsplatta. Ovanpå substratet finns två remsor av guld, 1 och 2, vilka ansluter till en central ytdel 3. I den belysande utföringsformen är remsornas bredd 2,4 mm. Bägge remsorna har en längd av 23,4 mm och en tjocklek av 10 um. Mellan de två guldremsorna 1 och 2 finns ett yttriumhydridskikt 3. Bredden för yttriumhydridskiktet är 2,4 mm, längden är 3,7 mm och tjockleken 1 um. Remsoma 1 och 2 bildar en transmissionsledning, som får olika egenskaper beroende på tillståndet hos yttriumhydriden i den korta remsan 3. Ovanpå yttriumhydridskiktet finns det ett 5 nm täckskikt av en katalytisk metall, i detta fall palladium.The substrate 4 is a 1 mm thick quartz plate. On top of the substrate there are two strips of gold, 1 and 2, which connect to a central surface part 3. In the illustrative embodiment, the width of the strips is 2.4 mm. Both strips have a length of 23.4 mm and a thickness of 10 μm. Between the two gold strips 1 and 2 there is a yttrium hydride layer 3. The width of the yttrium hydride layer is 2.4 mm, the length is 3.7 mm and the thickness is 1 μm. Strips 1 and 2 form a transmission line, which has different properties depending on the state of the yttrium hydride in the short strip 3. On top of the yttrium hydride layer there is a 5 nm cover layer of a catalytic metal, in this case palladium.

Figur 2 visar ett tvärsnitt av den omkopplingsbara anordningen i Figur 1.Figure 2 shows a cross section of the switchable device in Figure 1.

Hänvisningsnumren 1, 2, 3 och 4 hänvisar till samma delar som i Figur 1.Reference numerals 1, 2, 3 and 4 refer to the same parts as in Figure 1.

Substratets botten 5 år ett jorclplan av guld. Transmissionsledningarna konstruerades att ha en karakteristisk impedans på 50 Q.The bottom of the substrate is 5 years a ground plane of gold. The transmission lines were designed to have a characteristic impedance of 50..

Vid mätningen anslöts en analysator för 10 MHz - 40 GHz till anslutningsändarna på remsorna 1 och 2 i Figur 1 och Figur 2.During the measurement, a 10 MHz - 40 GHz analyzer was connected to the connection ends of strips 1 and 2 in Figure 1 and Figure 2.

En något mer komplicerad anordning visas i Figur 3. Den liknar den som beskrivs i Figur 1 och Figur 2, men mönstret i metallskiktet är inte det för en enkel transmissionsledning, utan snarare ett mönster ämnat att ge ett kraftigt frekvensberoende i ett smalare frekvensområde, jämfört med anordningen i Figur 1. Hänvisningsnumren 1, 2, 3 och 4 motsvarar de i Figur 1 och Figur 2. Hänvisningsnummer 1 och 2 visar ånyo anslutningarna där analysatom för 10 MHz - 40 GHz var ansluten för den orda mätningen.A slightly more complicated device is shown in Figure 3. It is similar to that described in Figure 1 and Figure 2, but the pattern in the metal layer is not that for a simple transmission line, but rather a pattern intended to give a strong frequency dependence in a narrower frequency range, compared with the device in Figure 1. Reference numbers 1, 2, 3 and 4 correspond to those in Figure 1 and Figure 2. Reference numbers 1 and 2 again show the connections where the analyzer for 10 MHz - 40 GHz was connected for the word measurement.

Amplituden hos spridningsparametern S21 (transmissionskoefficienten) för den omkopplingsbara anordningen i Figur 1 illustreras i Figur 4. När metallhydriden är i sitt metalliska tillstånd verkar anordningen som en allmän transmissionsledning. Transmissionen minskar för frekvenser över 10 GHz. Samma uppträdande ses för transmissionsledningen av rent guld, 20 25 30 527 452 o o oc: oc och beror följaktligen inte på förluster i metallhydriden, utan snarare i den experimentella uppställningen. Sålunda skulle inte frekvensområdet för en tillämpning vara begräsad till de här presenterade. Når metallhydriden i befmner sig i sitt halvledande tillstånd minskar transmissionen signifikant över hela frekvensområdet De maxima och minima som ses i alla kurvorna beror på provets geometri snarare än materialegenskaper.The amplitude of the scattering parameter S21 (transmission coefficient) of the switchable device in Figure 1 is illustrated in Figure 4. When the metal hydride is in its metallic state, the device acts as a general transmission line. The transmission decreases for frequencies above 10 GHz. The same behavior is seen for the transmission line of pure gold, and consequently not due to losses in the metal hydride, but rather in the experimental setup. Thus, the frequency range of an application would not be limited to those presented here. When the metal hydride is in its semiconductor state, the transmission decreases significantly over the entire frequency range. The maxima and minima seen in all the curves depend on the geometry of the sample rather than material properties.

För tydlighets skull visas en detalj av de data som presenterades i Figur 4 i Figur 5, i vilken S21 (transmissionkoefficienten) ges mot frekvens i ornrådet 20 - 40 GHz. Även om data är brusiga och det finns struktur beroende på geometrieffekter finns en klar skillnad mellan de metalliska och halvledande tillstånden hos metallhydriden. De omkopplingsbara egenskaperna liknar de som en skillnad som ses mellan en ren guldledning och en transmissionledning med ett luftgap, som också illustreras i Figur 5.For the sake of clarity, a detail of the data presented in Figure 4 is shown in Figure 5, in which S21 (transmission coefficient) is given against frequency in the range 20 - 40 GHz. Although the data is noisy and there is structure due to geometric effects, there is a clear difference between the metallic and semiconducting states of the metal hydride. The switchable properties are similar to those seen between a pure gold line and a transmission line with an air gap, which is also illustrated in Figure 5.

Amplituden hos spridningsparametem S11 (reflektionskoefficienten) mot frekvens visas i Figur 6. När metallhydriden är i sitt metalliska tillstånd är reflektionen nästan så låg som den för transmissionsledningen av.guld. I sitt halvledande tillstånd ökar reflektionen dramatiskt and liknar den för en transmissionsledning med ett luftgap.The amplitude of the scattering parameter S11 (response coefficient) versus frequency is shown in Figure 6. When the metal hydride is in its metallic state, the response is almost as low as that of the transmission line of gold. In its semiconductor state, the reaction increases dramatically and is similar to that of a transmission line with an air gap.

Anordningen som avbildas i Figur 1 och 2 kan omkopplas' mellan det metalliska och det halvledande tillståndet för metallhydriden och följaktligen kan mikrovågstransmissionen och -reflektionen omkopplas som visas i Figur 4, Figur 5 och Figur 6.The device depicted in Figures 1 and 2 can be switched between the metallic and the semiconducting state of the metal hydride, and consequently, the microwave transmission and reaction can be switched as shown in Figure 4, Figure 5 and Figure 6.

Amplituden hos spridningsparametem S21 (transmissionskoefñcienten) vid en frekvens 5 GHz, under införandet av väte för hydriden, visas i Figur , för anordningen som avbildas i Figur 1 och Figur 2. Vid t =_ Os är metallhydriden i sitt metalliska tillstånd och mikrovågssignalen överförs normalt av anordningen. För t > 400s är metallhydriden i sitt halvledande tillstånd och mikrovågssignalen överförs inte längre. Figur 7 ' visar tydligt att 10 20 25 30 527 452 m f transmissionen av mikrovågor kan kontrolleras och avståmmas av en anordning som den i Figur 1. Omkopplingstiden mellan det metalliska tillståndet och det halvledande för denna anordning är ungefär 7 minuter.The amplitude of the scattering parameter S21 (transmission coefficient) at a frequency of 5 GHz, during the introduction of hydrogen for the hydride, is shown in Figure, for the device depicted in Figure 1 and Figure 2. At t = _ Os, the metal hydride is in its metallic state and the microwave signal is normally transmitted of the device. For t> 400s, the metal hydride is in its semiconductor state and the microwave signal is no longer transmitted. Figure 7 'clearly shows that the transmission of microwaves can be controlled and tuned by a device such as that of Figure 1. The switching time between the metallic state and the semiconductor of this device is approximately 7 minutes.

I Figur 8 demonstreras spridningsparameterns S11 (reflektionskoefficienten) amplitud mot frekvens för anordningen i Figur 3.In Figure 8, the amplitude of the scattering parameter S11 (response coefficient) is demonstrated against the frequency of the device in Figure 3.

Spridningsparameterns amplitud S21 (transmissionskoefficienten) mot frekvens för anordningen i Figur 3 visas i Figur 9.The amplitude S21 of the scattering parameter (transmission coefficient) versus frequency of the device in Figure 3 is shown in Figure 9.

Spridningsparameterns S11 amplitud, som visas i Figur 8, har ett kraftigt minimum, vars position kan kontrolleras genom att hydrera metallhydriden i anordningen som avbildas i Figur 3. Sålunda kan anordningen användas för att matcha impedansen. Dessutom kommer anordningen i FIG. 3 att kunna fungera som en antenn med avstämbara egenskaper.The amplitude of the scattering parameter S11, shown in Figure 8, has a strong minimum, the position of which can be controlled by hydrating the metal hydride in the device depicted in Figure 3. Thus, the device can be used to match the impedance. In addition, the device of FIG. 3 to be able to function as an antenna with tunable properties.

I experimenten användes yttriumhydrid och omkopplingen gjordes mellan ett metalliskt yttriumdihydridtillstånd och ett halvledande yttriumtrihydrid- tillstånd. Emellertid skulle, i omkopplande I RF míkrovågsanordning, vilken godtycklig metall, metallhydrid eller legering, som är möjlig att omkoppla mellan ett metalliskt ledande tillstånd och ett en sådan eller isolerande halvledande tillstånd genom att använda exempelvis väte, kunna användas i överensstämmelse med den föreliggande uppfinningen. Sådana material finns i lantanidgruppen i den tredje gruppen i det periodiska systemet. Typiska legeringar skulle till exempel kunna innehålla magnesium (Mg). Ytterligare trivalenta metaller från denna tredje grupp i det periodiska systemet såsom skandium (Se), yttrium (Y), lantan (La) eller legeringar av dessa kommer att var möjliga kandidater att använda i enlighet med den föreliggande uppfinningen.In the experiments, yttrium hydride was used and the switch was made between a metallic yttrium dihydride state and a semiconducting yttrium trihydride state. However, in switching I RF microwave devices, any metal, metal hydride or alloy that is possible to switch between a metallic conductive state and one such or insulating semiconducting state using, for example, hydrogen, could be used in accordance with the present invention. Such materials are found in the lanthanide group in the third group of the periodic table. Typical alloys could contain magnesium (Mg), for example. Additional trivalent metals from this third group in the Periodic Table such as scandium (Se), yttrium (Y), lanthanum (La) or alloys thereof will be possible candidates to use in accordance with the present invention.

Tjockleken hos metallhydriden är inte kritisk. Emellertid borde den inte vara tunnare än 0.1 pm och skulle exempelvis kunna vara 10 pm tjock. 10 20 25 30 527 452 Det katalytiska skiktets tjocklek är inte kritiskt. Det skulle typiskt kunna vara mellan 2 nm och 25 nm.The thickness of the metal hydride is not critical. However, it should not be thinner than 0.1 μm and could, for example, be 10 μm thick. The thickness of the catalytic layer is not critical. It could typically be between 2 nm and 25 nm.

I det aktuella redovisade experimentet användes kvartssubstrat. l en omkopplingsbar anordning skulle vilket som helst substrat som används för plana radiofrekvenstransmissionsledningar eller integrerade mikrovågs- kretsar vara tillämpligt.In the current reported experiment, quartz substrate was used. In a switchable device, any substrate used for planar radio frequency transmission lines or integrated microwave circuits would be applicable.

Tjockleken och bredden hos den plana ledaren och substratets tjocklek är inte specifika för den beskrivna uppfinningen, utan skulle kunna vara de som används i en specifik krets.The thickness and width of the planar conductor and the thickness of the substrate are not specific to the described invention, but could be those used in a specific circuit.

Till det ledande skiktet och ' jordplanet användes guld i det belysande experimentet. I en omkopplingsbar anordning i enlighet med den föreliggande uppfinningen skulle vilket ledande material som helst kunna användas, till exempelkoppar, silver eller aluminium. beskrivna Microstriptransmissionsledningsteknologi användes i det experimentet. I en anordning i enlighet med den föreliggande uppfinningen skulle vilken som helst transmissionsteknologi kunna användas, vilken är lämplig för någorlunda plana ytor, exempelvis strip-lines, koplanara, vågledare eller slitsledare.Gold was used for the conductive layer and the ground plane in the illustrative experiment. In a switchable device in accordance with the present invention, any conductive material could be used, for example copper, silver or aluminum. described Microstrip transmission line technology was used in that experiment. In a device in accordance with the present invention, any transmission technology could be used which is suitable for reasonably flat surfaces, for example strip-lines, coplanar, waveguides or slit conductors.

Vätet som kontrollerar omkopplingen av anordningen i det beskrivna experimentet erhölls från molekylärt väteli gasfas. Atomärt väte erhölls genom dissociation av molekylärt väte genom tâckskiktets katalytiska metall. I en omkopplíngsbar anordning skulle väte kunna erhållas från en flytande eller fast elektrolyt eller från ett väteplasma. En fast elektrolyt skulle till exempel kunna vara ett protonledande fast ämne; exempelvis zirkoniumoxid. o o o o o o o o o o ooo ooo o o oo oo o oo o o o o o o o oo o o . o o o o o o o o o o o o ooo o o o o o o o o o o , o o o o o o o o o o o o o o oo 10 20 25 30 527 452 De anordningar som beskrivs ovan är enkla för att visa den nya principen så klart som möjligt. De avstämbara eller omkopplingsbara radiofrekvens eller mikrovågsegenskaperna hos metallhydriden skulle uppenbart kunna användas i andra anordningar eller kretsar. De kunde användas antingen i enskilda komponenter eller som del av kretsar som RFIC eller MMIC.The hydrogen controlling the switching of the device in the described experiment was obtained from molecular hydrogen gas phase. Atomic hydrogen was obtained by dissociation of molecular hydrogen through the catalytic metal of the cover layer. In a switchable device, hydrogen could be obtained from a liquid or solid electrolyte or from a hydrogen plasma. For example, a solid electrolyte could be a proton conducting solid; for example zirconia. o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o. The devices described above are simple to demonstrate the new principle as clearly as possible. The tunable or switchable radio frequency or microwave characteristics of the metal hydride could obviously be used in other devices or circuits. They could be used either in individual components or as part of circuits such as RFIC or MMIC.

Omkopplingsbara metallhydrider kan användas för att ändra geometrin hos metallskiktet för enskilda komponenter eller i kretsar som RFIC eller MMIC.Switchable metal hydrides can be used to change the geometry of the metal layer for individual components or in circuits such as RFIC or MMIC.

Olika tillämpningar skulle kräva olika geometrier hos den omkopplingsbara metallhydriden och resten av metallskiktet som används.Different applications would require different geometries of the switchable metal hydride and the rest of the metal layer used.

Frekvensomrädet för tillämpning som använder den föreliggande uppfinningen är inte begränsat till det som ges i presenterade experimentella data. Geometrierna och egenskaperna för de använda material i en specifik tillämpning sätter gränser för frekvensområdet. Fysikaliskt- relevanta frekvensgränser för den föreliggande uppfinningen för att kontrollera transmissionsegenskaper för radiofrekvens eller mikrovägor kunde vara 50 kHz upp till 3000 GHz.The frequency range for application using the present invention is not limited to that given in the presented experimental data. The geometries and properties of the materials used in a specific application set limits on the frequency range. Physically relevant frequency limits for the present invention for controlling the transmission characteristics of radio frequency or microwaves could be 50 kHz up to 3000 GHz.

En tillämpning skulle vara varierbara dämpare. Om en transmissionsledning har en del som år en omkopplingsbar metallhydrid kan dämpningen ändras kontinuerligt med utbytet av väte. Frckvensområdet 'för en sådan anordning förväntas vara brett.One application would be variable dampers. If a transmission line has a part which is a switchable metal hydride, the attenuation can be changed continuously with the exchange of hydrogen. The frequency range of such a device is expected to be wide.

En annan tillämpning skulle vara impedansmatchning. Längden hos ett matchande stubbelement skulle kunna ändras genom att ha en eller flera delar av metallhydrid vid stubbelementets ände, eller i serie längs med stubbelementet. Genom att ha delarna av metallhydrid i det metalliska eller halvledande tillståndet kunde stubbelementets längd ändras och sålunda förändras stubbelementets impedans. Trimning kunde göras på en RFIC eller på en MMIC genom att omkoppla metallhydriden mellan dess metalliska och haiviedande finståna. i 10 20 25 30 527 452 ooo o o oo o oo o ooo o o oo o o oo o o oo ooo oo o o oo o o o o o o o o o o o ooo o o o o o o I o o o o o o o o 6 o o o o o o o o o o o o I o o o o o o oo ooo oo Uppfinningen är lämplig för tillämpningar med' impedansmatchning av _ högeffektskretsar såsom effektförstärkare. En metallhydrid - som är ett material snarare än en aktiv anordning - förväntas uppvisa små olinjäriteter effektnivå och med avseende på RF eller mikrovågssignalens effektförlusterna hos signalen kan göras relativt små.Another application would be impedance matching. The length of a matching stub element could be changed by having one or more parts of metal hydride at the end of the stub element, or in series along the stub element. By having the parts of metal hydride in the metallic or semiconducting state, the length of the stump element could be changed and thus the impedance of the stump element could be changed. Trimming could be done on an RFIC or on an MMIC by switching the metal hydride between its metallic and high-voltage stå nstands. i 10 20 25 30 527 452 ooo o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o A metal hydride - which is a material rather than an active device - is expected to exhibit small nonlinearities power level and with respect to the RF or microwave signal the power losses of the signal can be made relatively small.

En tillämpning kunde vara fasskiftande anordningar. Genom att bilda transmissionsledningar av olika längd kan fasskiftet hos en Överförd eller reflekterad signal kontrolleras; Ytterligare en tillämpning kunde vara avstämbara kondensatorer. Genom att i en radiofrekvenskrets utforma ena eller båda sidorna av en parallell plattkondensator av metallhydrid kan kondensatorns area, och följaktligen också kapacitansen, kontrolleras.One application could be phase shifting devices. By forming transmission lines of different lengths, the phase shift of a transmitted or rejected signal can be controlled; Another application could be tunable capacitors. By designing in one radio frequency circuit one or both sides of a parallel plate capacitor of metal hydride, the area of the capacitor, and consequently also the capacitance, can be controlled.

Ytterligare en tillämpning kunde vara avstämbara motstånd. Genom att i en radiofrekvens eller mikrovågskrets ena eller båda sidorna av kontakterna mot ett resistivt skikt bildas av rnetallhydrigd kan kontakternas bredd, och följaktligen också deras resistans, kontrolleras.Another application could be tunable resistors. Because in a radio frequency or microwave circuit one or both sides of the contacts against a resistive layer are formed by metal hydride, the width of the contacts, and consequently also their resistance, can be controlled.

Ytterligare tillämpningar kunde» vara kopplingsanordningar. Genom att ändra dimensionerna pä transmissionsledningania som bildar anordningen, kan frekvensselektiviteten och kopplingskvoten kontrolleras.Additional applications could »be coupling devices. By changing the dimensions of the transmission lines forming the device, the frequency selectivity and switching ratio can be controlled.

En annan typisk tillämpning kunde vara rnikrovågsfilter. Dessa kan implementeras i plana transmissionsledningar. Det kan göras genom att använda stubbelement med bestämda karakteristiska impedanser, eller transmissionsledningar med olika bredd och, sålunda, olika karakteristisk impedans. Andra alternativ är kopplade ledningsñlter eller filter med kapacitiva gap i transmissionsledningen. I alla dessa filtertyper kan den karakteristiska impedansen hos ñltrets element omkopplas eller avstämmas genom att använda en ornkopplingsbar metallhydrid. Metallhydrider kunde, 10 15 20 25 527 452 o o vv: oo sålunda, användas för omkoppling eller trimning av mikrovågsfilter orda av plana transmissionsledningar.Another typical application could be rnikrovågslter. These can be implemented in flat transmission lines. This can be done by using stub elements with definite characteristic impedances, or transmission lines with different widths and, thus, different characteristic impedances. Other alternatives are connected line filters or filters with capacitive gaps in the transmission line. In all these types of filters, the characteristic impedance of the elements of the filter can be switched or tuned by using a disconnectable metal hydride. Metal hydrides could thus be used for switching or trimming microwavers of flat transmission lines.

Ytterligare en tillämpning kunde vara antenner. Kopplingsbara metall- hydrider kunde användas i plana eller slitsantenner för att omkoppla mellan olika antenngeometrier eller för att avståmma antennförstärkningen. En annan antenntillâmpning kunde vara antenners polarisation. Genom att bilda olika antennmönster kommer strukturen att koppla till olika typer av polarisation, antingen för mottagning eller sändning av radiofrekvens- eller mikrovågssignaler. Ytterligare tillämpningar kunde vara fasstyrda gruppantenner. Genom att bilda olika antennmönster kan specifika antennegenskaper uppnås, som fokuserar mottagningen eller sändningen av radiofrekvens- eller mikrovágsignalen i specifika riktningar.Another application could be antennas. Switchable metal hydrides could be used in flat or slit antennas to switch between different antenna geometries or to tune the antenna gain. Another antenna application could be the polarization of antennas. By forming different antenna patterns, the structure will connect to different types of polarization, either for receiving or transmitting radio frequency or microwave signals. Additional applications could be phase controlled group antennas. By forming different antenna patterns, specific antenna characteristics can be achieved, which focus the reception or transmission of the radio frequency or microwave signal in specific directions.

Den särskilda fördelen med den föreliggande uppfinningen är 'att omkopplingen och kontrollfunktionen kan utföras genom en icke-elektrisk påverkan av väteinnehållet hos en komponent som fungerar i enlighet med den ovan visade principen. Så* långt som tekniken har utvecklats hittills finns ingen momentan påverkan av komponenten, men många funktioner är inte beroende av omedelbar påverkan, utan snarare ett icke-elektriskt. förfarande för att erhålla omkoppling eller kontroll.The particular advantage of the present invention is that the switching and control function can be performed by a non-electrical influence on the hydrogen content of a component which operates in accordance with the principle shown above. As far as the technology has developed so far, there is no instantaneous influence of the component, but many functions are not dependent on immediate influence, but rather a non-electric one. procedure for obtaining switching or control.

Det kommer att inses av fackmannen att olika modifieringar och förändringar kan göras av den föreliggande uppfinningen utan att avvika från dess omfattning, vilken definieras genom bifogade patentkrav. 20 [21 [31 * [41 [51 [61 [71 [81 [91 1101 It will be appreciated by those skilled in the art that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from its scope, which is defined by the appended claims. 20 [21 [31 * [41 [51 [61 [71 [81 [91 1101]

[11] 1121 527 452 o v ooo o o oo oooo o oo 0 0 . l o o o o v u u o .I g _ g o o o o o , o o o o o o o , . . ooo o o o o o 0 0 o o o o o o . . o o o o o o o o o o I ß I 0 o o o o o oo ooo oo ooo o o REFERENSER van Gogh et al., Physical Review Letters, vol. 83, pp. 4614 (1999).[11] 1121 527 452 o v ooo o o oo oooo o oo 0 0. l o o o o v u u o .I g _ g o o o o o o, o o o o o o o,. . ooo o o o o o o 0 0 o o o o o o. . o o o o o o o o o o I ß I 0 o o o o o o oo ooo oo ooo o o REFERENCE by Gogh et al., Physical Review Letters, vol. 83, pp. 4614 (1999).

R. Griessen et al., U.S Patent No. 5,635,729. i P. Duine, Patent Application WO 00/ 17706.R. Griessen et al., U.S. Pat. 5,635,729. and P. Duine, Patent Application WO 00/17706.

J. Isídorsson et al., Electrochimica Acta, vol. 46, pp. 2179 (2001).J. Isídorsson et al., Electrochimica Acta, vol. 46, pp. 2179 (2001).

T. J. Richardson, Patent Application WO 02/ 14921 E. S. Kooij et al., Journal of the Electrochemical Society, Vol. 146, pp.299o(1999y 1 _ J. Isídorsson et al., Applied Physics Letters, vol. 80, pp. 2305, (zoozy 1 J. N. Huiberts et al., Nature, vol. 380, pp. 231 (1996). van Gogh et al., Applied Physics Letters, vol. 77, pp. 815 (2000).T. J. Richardson, Patent Application WO 02/14921 E. S. Kooij et al., Journal of the Electrochemical Society, Vol. 146, pp.299o (1999y 1 _ J. Isídorsson et al., Applied Physics Letters, vol. 80, pp. 2305, (zoozy 1 JN Huiberts et al., Nature, vol. 380, pp. 231 (1996). van Gogh et al., Applied Physics Letters, vol. 77, pp. 815 (2000).

R. Arrnitage et al., Applied Physics Letters, vo1.75, pp. 1863, ( 1999).R. Arrnitage et al., Applied Physics Letters, vo1.75, pp. 1863, (1999).

T. J. Richardson et al., Applied Physics Letters, vol. 78, 3047 (2001).T. J. Richardson et al., Applied Physics Letters, vol. 78, 3047 (2001).

Y. Yamamoto et al., Journal of Alloys Coxnpourids, Vol. 330- 332, pp. 352.Y. Yamamoto et al., Journal of Alloys Coxnpourids, Vol. 330- 332, pp. 352.

Claims (14)

10 20 25 30 527 452 PATENT KRAV10 20 25 30 527 452 PATENT CLAIMS 1. Förfarande för att erhålla en anordning för kontroll eller omkoppling av mikrovågs- eller radiofrekvenssignaler, kännetecknat av stegen tillhandahållande av ett substratmaterial (4) som har elektriska egenskaper anpassade för mikrovågs- eller radiofrekvensanvândning, skapande av en area (3) med en tunn film av ett material som kommer att verka som en ledare eller som en isolerande halvledare beroende på mängden väte föreliggande i den tunna filmen, anslutning av arean (3) för den tunna filmen i serie med åtminstone en anslutning (1) till en mikrovågs- eller radiofrekvent koppling, och tillhandahållande av ett verktyg för att omkoppla arean (3) av den tunna filmen mellan ett ledande metalliskt tillstånd och ett halvledande tillstånd genom att variera väteinnehållet.Method for obtaining a device for controlling or switching microwave or radio frequency signals, characterized by the steps of providing a substrate material (4) having electrical properties adapted for microwave or radio frequency use, creating an area (3) with a thin film of a material which will act as a conductor or as an insulating semiconductor depending on the amount of hydrogen present in the thin film, connecting the area (3) of the thin film in series with at least one connection (1) to a microwave or radio frequency coupling, and providing a tool for switching the area (3) of the thin film between a conductive metallic state and a semiconductive state by varying the hydrogen content. 2. Förfarande i enlighet med krav 1, kännetecknat av de ytterligare stegen att den tunna filmen tillhandahålls fràn en trivalent metall såsom skandium (Se), yttrium (Y), lantan (La), eller legeringar av dessa.A method according to claim 1, characterized by the further steps of providing the thin film from a trivalent metal such as scandium (Se), yttrium (Y), lanthanum (La), or alloys thereof. 3. Förfarande i enlighet med krav 1, känneteclmat av det ytterligare steget deponering av den tunna filmen som en plan ledare för att reagera med väte för att skapa antingen en ledande dihydrid eller en isolerande halvledande trihydrid genom närvaro av väteA method according to claim 1, characterized in that the further step of depositing the thin film as a planar conductor to react with hydrogen to create either a conductive dihydride or an insulating semiconducting trihydride by the presence of hydrogen 4. Förfarande i enlighet med krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget _ användning, för tillförande väte, av ett elektrolytrnaterial som tillför nödvändigt väte i en inkapsling för en omkopplings- och kontrollfunktion. 20 25 30 527 452 n i .5 ' ~. -A method according to claim 1, characterized by the further step of using, for supplying hydrogen, an electrolyte material which supplies necessary hydrogen in an encapsulation for a switching and control function. 20 25 30 527 452 n i .5 '~. - 5. - Förfarande i enlighet med krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget tillhandahållande av substratmaterialet med ett väl ledande jordplan på en undre sida av substratet motsatt till en sida vilken bår arean med tunn film använd för omkopplings-och kontrollfunktionen.A method according to claim 1, characterized by the further step of providing the substrate material with a well conductive ground plane on a lower side of the substrate opposite to a side which carries the area with thin film used for the switching and control function. 6. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget med användning av, som den tunna filrnen, ett material från gruppen bestående av lantanider, eller en legering av dessa, som kan omkopplas mellan ett ledande tillstånd och ett isolerande halvledande tillstånd genom att ändra väteinnehållet i metallfilmen (3).Process according to claim 1, characterized by the further step using, as the thin film, a material from the group consisting of lanthanides, or an alloy thereof, which can be switched between a conductive state and an insulating semiconducting state by changing the hydrogen content of the metal film (3). 7. Radiofrekvent omkopplings- och kontrollanordning, kännetecknad av g ett substraunaterial (4), som har elektriska egenskaper anpassade för mikrovågs- eller (RF) radiofrekvensanvändning; en area av en tunn ñlm (3), vilken med väte kommer att fungera som en ledare eller som en isolerande halvledare beroende på mängden av närvarande väte, där arean av den tunna filmen (3)gär ansluten i serie med minst en anslutning till en mikrovâgs- eller radiofrekvenskoppling; och ett arrangemang för att med väte omkoppla den tunna filmen (3) mellan ett ledande metalliskt tillstånd och ett isolerande halvledande tillstånd. 'Radio frequency switching and control device, characterized by g a substrate material (4), having electrical properties adapted for microwave or (RF) radio frequency use; an area of a thin elm (3), which with hydrogen will act as a conductor or as an insulating semiconductor depending on the amount of hydrogen present, where the area of the thin elm (3) is connected in series with at least one connection to a microwave or radio frequency switching; and an arrangement for hydrogen switching the thin film (3) between a conductive metallic state and an insulating semiconducting state. ' 8. Anordning enligt krav 7, kännetecknacl av att den tunna filmen är en 'sällsynt jordartsmetall' eller en legering därav, deponerad på substratmaterialet (4) för att reagera med väte och skapa ett ledande tillstånd hos den tunna filmen eller ett isolerande halvledande tillstånd hos den tunna ñlmen. 10 15 20 25 30 527 452Device according to claim 7, characterized in that the thin film is a 'rare earth metal' or an alloy thereof, deposited on the substrate material (4) to react with hydrogen and create a conductive state of the thin film or an insulating semiconducting state of the thin ñlmen. 10 15 20 25 30 527 452 9. Anordning enligt krav 7, Jrännetecknad av att substratet (4) är försett med ett väl ledande jordplan (5) på substratets undersida motsatt den sida som har arean med den tunna filmen, som används för den omkopplande och kontrollerande funktionen.Device according to claim 7, characterized in that the substrate (4) is provided with a well-conducting ground plane (5) on the underside of the substrate opposite the side having the area with the thin film used for the switching and controlling function. 10. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att substratet (4) är försett med stripline-ledare, alternativt mikrostriplíne-ledare, för att använda en mikrovågssignalkontrollfunktion i GHz frekvensområdet.Device according to claim 7, characterized in that the substrate (4) is provided with stripline conductor, or alternatively microstripline conductor, for using a microwave signal control function in the GHz frequency range. 11. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att den tunna filmen år av en trivalent metall såsom skandium (Sc), yttrium (Y), lantan (La) eller legeringar av dessa.Device according to claim 7, characterized in that the thin film is of a trivalent metal such as scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La) or alloys thereof. 12. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att en deponerad trivalent tunn metallfilm omkopplas mellan ett ledande dihydridtillstånd och ett halvledande trihydridtillstånd genom närvaro av väte.Device according to claim 7, characterized in that a deposited trivalent thin metal fi lm is switched between a conductive dihydride state and a semiconductive trihydride state by the presence of hydrogen. 13. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att en kretskomponent för rriikrovågs- eller radiofrekvenser bildas som tillhandahåller ett variabelt parametervärde baserat på en variation av väteinnehållet.Device according to claim 7, characterized in that a circuit component for microwave or radio frequencies is formed which provides a variable parameter value based on a variation of the hydrogen content. 14. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att den tunna filmen är magnesium (Mg) eller en legering av magnesium med en 'sällsynt jordartsmetall' eller en övergångsmetall deponerad på substratmaterialet.Device according to claim 7, characterized in that the thin film is magnesium (Mg) or an alloy of magnesium with a 'rare earth metal' or a transition metal deposited on the substrate material.