宽频远红外探测器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种宽频远红外探测器，包括基底层；所述基底层上设有氮化镓层；所述氮化镓层上设有源电极、漏电极、氮化铝镓层；所述氮化镓层与氮化铝镓层之间设有硫化镓层；所述氮化铝镓层位于源电极、漏电极之间；所述氮化铝镓层上设有1号天线、2号天线、3号天线、栅极；所述1号天线、2号天线、3号天线呈品字形分布；所述1号天线与2号天线结构一致，都为长方体结构；所述1号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述2号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述1号天线的凹槽与2号天线的凹槽相对；所述3号天线为长方体结构；所述长方体上表面设有弧形凸起。可以收集不同方向的电磁波，实现了多向、宽频检测。

Wide-band far infrared detector

The utility model discloses a broadband infrared detector, comprising a substrate layer; a gallium nitride layer on the substrate layer; the gallium nitride layer is arranged on the active electrode, a drain electrode, AlGaN layer; gallium sulfide layer is arranged between the GaN layer and the AlGaN layer; the nitrogen AlGaAs layer located between the source electrode and the drain electrode; the AlGaN layer is arranged on the No. 1 and No. 2 antenna antenna, antenna, Gate No. 3; the No. 1 and No. 2 antenna, antenna 3 antenna in a triangular shape distribution; the No. 1 and No. 2 antenna antenna structure, for the rectangular the structure of the side; No. 1 near the gate of the antenna is provided with a groove; the side of No. 2 near the gate of the antenna is provided with a groove groove; the groove of No. 1 and No. 2 antenna antenna relative; the 3 antenna is a cuboid structure; the rectangular body is provided with an arc-shaped convex surface Play. It can collect electromagnetic waves in different directions, and realize multidirectional and wide-band detection.

【技术实现步骤摘要】
宽频远红外探测器
本技术属于电磁波探测器领域，具体涉及一种宽频远红外探测器。
技术介绍
远红外介于红外与微波之间，通常指的是波长在0.03mm～3mm（0.1THz～10THz）区间的电磁波，是电磁波谱上由电子学向光子学过渡的特殊区域，也是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区域，具有重要的科学价值和应用价值，在电磁频谱上，其两侧的红外和微波技术已经非常成熟，但是远红外技术还不完善；究其原因，主要是缺乏有效的产生和检测手段。目前主要探测方法有热辐射探测法、傅里叶变换光谱法、时域光谱法、外差式探测法以及太赫兹量子阱红外光子探测。随着远红外技术在各领域特别是军事领域中的深入开展，不断提高探测灵敏度成为必然的要求，这就要求探测器具有很高的探测灵敏度和频率分辨率，基于不同材料和不同探测原理的探测器也应运而生；天线是影响检测结果和检测频率的关键结构，即使形状接近但略有偏差，也会导致不同的检测结果。
技术实现思路
本技术公开了一种宽频远红外探测器，在优化设计检测头的基础上，首次公开了集成型核心探测部件，可以收集不同方向的电磁波，实现了多向、宽频检测，保证检测结果不受电磁波方向干扰，解决了现有技术需要探测器垂直于或者平行于电磁波才可以最大化检测的问题。本技术采用如下技术方案：一种宽频远红外探测器，包括基底层；所述基底层上设有氮化镓层；所述氮化镓层上设有源电极、漏电极、氮化铝镓层；所述氮化镓层与氮化铝镓层之间设有硫化镓层；所述氮化铝镓层位于源电极、漏电极之间；所述氮化铝镓层上设有1号天线、2号天线、3号天线、栅极；所述1号天线、2号天线、3号天线呈品字形分布；所述1号天线与2号天线结构一致，都为长方体结构；所述1号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述2号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述1号天线的凹槽与2号天线的凹槽相对；所述3号天线为长方体结构；所述长方体上表面设有弧形凸起。本技术还公开了一种宽频远红外探测器用天线结构，包括源电极、漏电极、1号天线、2号天线、3号天线、栅极；所述1号天线、2号天线、3号天线呈品字形分布；所述1号天线与2号天线结构一致，都为长方体结构；所述1号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述2号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述1号天线的凹槽与2号天线的凹槽相对；所述3号天线为长方体结构；所述长方体上表面设有弧形凸起。本技术还公开了一种远红外宽频探测装置，包括透镜、探测器、信号放大器；所述探测器包括基底层；所述基底层上设有氮化镓层；所述氮化镓层上设有源电极、漏电极、氮化铝镓层；所述氮化镓层与氮化铝镓层之间设有硫化镓层；所述氮化铝镓层位于源电极、漏电极之间；所述氮化铝镓层上设有1号天线、2号天线、3号天线、栅极；所述1号天线、2号天线、3号天线呈品字形分布；所述1号天线与2号天线结构一致，都为长方体结构；所述1号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述2号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述1号天线的凹槽与2号天线的凹槽相对；所述3号天线为长方体结构；所述长方体上表面设有弧形凸起。本技术中，栅极位于天线中间位置，从而可以避免误差，达到探测准确的效果；所述1号天线的凹槽与2号天线的凹槽相对，可以理解为1号天线的凹槽对着2号天线，2号天线的凹槽对着1号天线，从而两根天线的凹槽相对。其中透镜、信号放大器等为常规部件，源电极、漏电极与引线电极的结合也是常规手段，本技术主要通过天线结构的设计结合硫化镓层达到探测准确、宽频的效果，通过金属氧化物层的优化，提高探测精度。本技术中，天线为规则方体设有凹槽后得到，各表面根据实际状态符合几何定义，比如长方体的侧面是指面积最小的面，即宽与高组成的一个面；天线设置的凹槽为贯通凹槽，即设置的凹槽贯通凹槽所处的面。本技术中，所述3号天线的弧形凸起为贯通弧形凸起，凸起长度与3号天线长度一至；3号天线作为本技术的创造性所在，不但提高了不同入射角的测量精度，解决了现有技术一般依靠垂直或者平行才可以获得高精度的缺陷，而且实现了本技术的探测器宽频的效果。与同期申请的另一篇梯形体相比，本技术制作上简易一些，实际性能稍差一些。本技术中，基底层与氮化镓层间设有金属氧物层，现有技术着眼于结构设计，对于基础研究极少，少部分研究仅仅在异质体生长方面。镓氮的熔点和饱和蒸汽压高，很难采用通常的方法制备出体单晶。目前在国际上镓氮生长基本是采用异质外延制备，在蓝宝石衬底上外延镓氮材料，是制作光电子器件的通用办法；MOCVD技术制备镓氮过程中，三甲基镓做为MO源，NH3做为N源并以H2和N2或者这种两种气体的混合气体为载气，将反应物载入反应腔并在一定温度下发生反应，生成相应薄膜材料的分子团，在衬底表面上吸附、成核、生长，最后形成所需的外延层。由于镓氮与蓝宝石衬底的晶格失配和热失配都很大，生长的样品表面形貌很差，外延薄膜存在裂纹，n型背底浓度通常在1018cm-3以上。材料衬底的选择对外延铝镓氮/镓氮晶体质量影响很大，对器件的性能和可靠性产生重要影响，本技术设置金属氧化物层，厚度为260～330纳米，可以缓解现有技术缺陷，解决匹配性问题，n型背底浓度小于1011cm-3。本技术在氮化镓层与氮化铝镓层之间设有硫化镓层，厚度为1.5～1.8纳米，与传统的MESFET器件相比，本专利技术的HEMTs具有较高的二维电子气浓度，浓度高达1014cm2，而且由于势阱中的电子与施主杂质在空间上是分离的，电子迁移率得以大大地提高，可具有3680cm2/Vs的高电子迁移率。本技术中，在源电极，外侧面设有焊点，在漏电极外侧面设有焊点；用于电极的引线的焊接，实现焊接方便牢固的目的，避免现有熔接或者无焊点焊接带来的焊接复杂问题，外侧面为远离栅极的一侧面，用于焊接引线。本技术中，所述1号天线凹槽的深度为1号天线长度的5～7%，所述2号天线凹槽的深度为2号天线长度的5～7%，所述3号天线弧形凸起的高度为3号天线高度的15～18%；所述1号天线凹槽的宽度为1号天线宽度的5～8%，所述2号天线凹槽的宽度为2号天线宽度的5～8%，所述3号天线弧形凸起的最大宽度为3号天线的宽度。本技术中，1号天线的凹槽为方形凹槽，2号天线的凹槽为方形凹槽，对电磁波有良好的频率响应，而且耦合效率高，耗散小。本技术中，所述氮化镓层的厚度为1.5～1.7微米；所述氮化铝镓层的厚度为35～40纳米。众所周知，在电磁波探测器方面，主要的影响因素为天线，申请人围绕天线结构做出两种创新方案，本技术公开了新的天线结构，达到了检测准确、检测频率宽的效果；另外各层之间的匹配性也会对检测结果产生影响，本技术设计了金属氧化物层以及硫化镓层，达到了n型背底浓度小、二维电子气浓度高、电子迁移率高的效果，从而为检测结果的准确提供保障。附图说明图1为实施例一宽频远红外探测器结构示意图；图2为实施例一宽频远红外探测器天线结构示意图；图3为实施例一1号天线结构示意图；图4为实施例一3号天线结构示意图；图5为实施例三宽频远红外探测器结构示意图；其中，基底层1、氮化镓层2、源电极3、漏电极4、氮化铝镓层5、硫化镓层6、1号天线7、2号天线8、3号天线9、栅极10、金属氧物层11。具体实施方式实施例一参见图1-4，一种宽频远红外探测器，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽频远红外探测器，包括基底层；所述基底层上设有氮化镓层；所述氮化镓层上设有源电极、漏电极、氮化铝镓层；所述氮化镓层与氮化铝镓层之间设有硫化镓层；所述氮化铝镓层位于源电极、漏电极之间；所述氮化铝镓层上设有1号天线、2号天线、3号天线、栅极；所述1号天线、2号天线、3号天线呈品字形分布；所述1号天线与2号天线结构一致，都为长方体结构；所述1号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述2号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述1号天线的凹槽与2号天线的凹槽相对；所述3号天线为长方体结构；所述长方体上表面设有弧形凸起。

【技术特征摘要】
1.一种宽频远红外探测器，包括基底层；所述基底层上设有氮化镓层；所述氮化镓层上设有源电极、漏电极、氮化铝镓层；所述氮化镓层与氮化铝镓层之间设有硫化镓层；所述氮化铝镓层位于源电极、漏电极之间；所述氮化铝镓层上设有1号天线、2号天线、3号天线、栅极；所述1号天线、2号天线、3号天线呈品字形分布；所述1号天线与2号天线结构一致，都为长方体结构；所述1号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述2号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述1号天线的凹槽与2号天线的凹槽相对；所述3号天线为长方体结构；所述长方体上表面设有弧形凸起。2.根据权利要求1所述宽频远红外探测器，其特征在于，所述1号天线的凹槽为贯通凹槽；所述2号天线的凹槽为贯通凹槽。3.根据权利要求1所述宽频远红外探测器，其特征在于，所述3号天线的弧形凸起为贯通弧形凸起。4.根据权利要求1所述宽频远红外探测器，其特征在于，所述基底层与氮化镓层间设有金属氧物层。5.根据权利要求4所述宽频远红外探测器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙云飞，班建民，陶重犇，姜莉，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32