提供一种波导、包括该波导的装置及制造该波导的方法，使用该波导抑制了在初始阶段中或在操作期间在半导体中引起的或由制造工艺等引起的应力和缺陷，从而预期有特性的改进和稳定性。该波导包括：第一导体层和第二导体层，其包括相对于波导模式下的电磁波具有负介电常数实部的负介电常数介质；以及核心层，其与第一导体层和第二导体层接触，并且被放置在第一导体层与第二导体层之间，并且包括半导体部分。包括半导体部分的核心层具有在面内方向上延伸的凹入凸出结构。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】提供一种，使用该波导抑制了在初始阶段中或在操作期间在半导体中引起的或由制造工艺等引起的应力和缺陷，从而预期有特性的改进和稳定性。该波导包括：第一导体层和第二导体层，其包括相对于波导模式下的电磁波具有负介电常数实部的负介电常数介质；以及核心层，其与第一导体层和第二导体层接触，并且被放置在第一导体层与第二导体层之间，并且包括半导体部分。包括半导体部分的核心层具有在面内方向上延伸的凹入凸出结构。【专利说明】本申请是基于申请号为201210148448.9，申请日为2012年5月14日，专利技术名称为“”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种波导、包括所述波导的装置以及制造所述波导的方法。更具体地说，本专利技术涉及一种用于从毫米波带到太赫兹波带(30GHz到30THz)(下文中，又称为太赫兹波)的频带中的电磁波的波导。
技术介绍
在太赫兹波的频带中，存在生物材料、医药、电子材料等的很多有机分子的源自其结构和状态的吸收峰。此外，太赫兹波容易穿透诸如纸张、陶瓷、树脂和布料等材料。近年来，已经对使用太赫兹波的这些特性的成像技术和感测技术进行了研究和开发。例如，期望其对于用于代替X射线装置的安全荧光检查装置、制造工艺中的在线(in-line)无创检查装置等的应用。 作为电流注入型太赫兹波光源，正在研究一种结构，其使用基于半导体量子阱结构中的电子的子带间跃迁的电磁波增益。Appl.Phys.Lett.83，2124(2003)提出了一种太赫兹波带量子级联激光器(quantum cascade laser,下文中，又称为QCL),其中,被称为低损耗波导的双面金属波导(double-side metal waveguide,下文中，又称为DMW)被集成为谐振器。该元件通过在表面等离激元模式下把感应地发射的太赫兹波引导到谐振器结构(谐振器结构中金属放置在由大约1ym厚度的半导体薄膜形成的增益介质之上以及之下)而通过优异光封闭(confinement)和低损耗传播来获得大约3THz的激光振荡。 另一方面，已知多量子阱结构归因于对其施加的应变而改变其特性。在Sensorsand Actuators, A, 143 (2008), 230-236 中，作出这样的报告:谐振隧道二极管(resonanttunnel d1de,下文中，又称为RTD)的特性归因于对其施加的应变而改变。在Sensors andActuators, A, 143 (2008), 230-236中，观测到在接近10MPa的应力时负微分电阻的大约两倍的改变。此外，公开了一种具有如美国专利N0.7，693，198中描述的波导的激光设备。 Appl.Phys.Lett.83, 2124(2003)中公开的DMW具有这样的结构:其中，两个金属层夹住具有大约?ο μ m的厚度的半导体层，并且通过使用金属接合技术等将半导体薄膜转移到不同衬底上来制造DMW。另一方面，其中层叠具有不同晶格常数和不同热膨胀系数的薄膜材料的结构通常已知易于归因于制造工艺而在其中产生残余应力。因此，在常规结构中，归因于制造工艺等的应变或缺陷可能改变作为增益介质的半导体薄膜的特性，从而导致振荡特性的恶化或不稳定性。
技术实现思路
已经鉴于上述问题作出了本专利技术。根据本专利技术的波导包括:第一导体层和第二导体层，其包括相对于波导模式下的电磁波具有负介电常数实部的负介电常数介质；以及核心层，其与第一导体层和第二导体层接触，并且被放置在第一导体层与第二导体层之间，并且包括半导体部分。包括半导体部分的核心层具有在面内方向上延伸的凹入凸出结构，此夕卜，满足以下要求中的至少一个: (I)凹入凸出结构被布置在与在波导模式下的电磁波的传播方向垂直的方向上，并且具有多个凸出部分。 (2)凹入凸出结构具有小于λ g/2的节距长度，其中，Ag=A /ne, λ是所述电磁波的波长，ne是波导的等效折射率；以及 (3)凹入凸出结构具有小于10ym的节距长度。 根据本专利技术的波导具有其中包括半导体部分的核心层在面内方向上延伸的凹入凸出结构。因此，即使使用不同材料(例如负介电常数介质的第一导体层、包括半导体部分的核心层、以及负介电常数介质的第二导体层)的层叠结构，归因于由微小(minute)凹入凸出结构引起的减小应力的效应，由晶格常数差或热膨胀系数差产生的应变减小了。 更具体地说，存在以下三种情况:(I)凹入凸出结构被布置在与在波导模式下的电磁波的传播方向垂直的方向上，并且具有多个凸出部分；(2)凹入凸出结构可以具有小于λ g/2的节距长度，其中，Xg=X /ne, λ是电磁波的波长，ne是波导的等效折射率；以及(3)凹入凸出结构可以具有小于100 μ m的节距长度。 因此，抑制了归因于制造工艺等的应变或缺陷或在初始状态中或操作期间在半导体中产生的应变或缺陷，并且因此，可预期特性(比如振荡特性)的改进和稳定。例如，可以提供一种在尺寸方面容易制造并且在太赫兹波的频带中稳定地工作的半导体元件、以及一种制造该半导体元件的方法。 根据参照附图的示例性实施例的以下描述，本专利技术的更多特征将变得清楚。 【专利附图】【附图说明】 图1A、图1B和图1C是示出根据本专利技术的实施例和示例I的元件的视图。 图2A、图2B和图2C是示出根据本专利技术的示例2的元件的视图。 图3A、图3B、图3C1、图3C2、图3C3、图3C4、图3D1、图3D2、图3D3和图3D4是示出根据本专利技术的制造波导的方法的示例的视图。 图4A、图4B和图4C是示出根据本专利技术的示例3的元件的视图。 图5是示出根据本专利技术示例3的元件的结构分析结果的图。 图6A、图6B和图6C是示出根据本专利技术的示例3的元件的修改示例的视图。 图7是示出使用根据本专利技术的实施例和示例的元件的应用示例的视图。 【具体实施方式】 本专利技术涉及一种波导，其特征在于:核心层，与用于限定波导的负介电常数介质的两个导体层接触并且放置在所述两个导体层之间，并且包括半导体部分，核心层具有在面内方向上延伸的凹入凸出结构。此外，满足以下要求中的至少一个:(I)凹入凸出结构设置为使得在与波导模式下的电磁波的传播方向垂直的方向上延伸；(2)凹入凸出结构具有小于λ g/2的节距长度，其中，Xg=X /ne, λ是电磁波的波长，ne是波导的等效折射率；以及(3)凹入凸出结构具有小于100 μ m的节距长度。凹入凸出结构可以是在厚度方向上穿过核心层的分隔槽、通过在厚度方向上向下挖所述核心层到中途所获得的盲槽、核心层中提供的中空部分等。当半导体部分包括具有如下述的电磁波增益的有源层时，关于效果，优选的是，盲槽被挖掘从而穿过有源层，但是即使盲槽在到达有源层之前停止，也获得特定级别的效果。此外，作为槽或中空部分的凹入部分可以是原样的空间，但可以通过用电介质或绝缘体填充空间而形成为间隔物。在待放置于上面的导体层的形状的强度、稳定性等方面，后一种情况是优选的。根据本专利技术，使用通过在凹入凸出结构的一端的失配错位(misfitdislocat1n)等减小应力的效果，并且因此，只要可以如此产生应变减小，就可以在核心层中形成任何种类的凹入凸出结构。根据本专利技术的波导可以用作本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种波导(107)，包括：第一导体层(103)和第二导体层(104)，所述第一导体层(103)和第二导体层(104)包括相对于波导模式下的电磁波具有负介电常数实部的负介电常数介质；以及核心层(108)，其与所述第一导体层和所述第二导体层接触并且被放置在所述第一导体层与所述第二导体层之间，其特征在于，核心层包括多个半导体部分(101)和间隔物(102)，多个半导体部分(101)中的每一个都具有岛形状，其中在核心层的面内方向上，间隔物(102)被布置在相邻的半导体部分(101)之间。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：小山泰史，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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