太赫兹铁电谐振器制造技术

本公开涉及太赫兹铁电谐振器，并且具体涉及一种将具有异质结构的器件用作用于电路的电子或太赫兹电磁波的谐振器的方法。异质结构包括至少一个介电层和至少一个铁电层。至少一个铁电层包括多个铁电极化畴。多个铁电极化畴形成极化图案。极化图案被适配于执行具有太赫兹频率范围中的谐振频率的振荡。该方法包括通过该器件在功能上耦合极化图案的振荡与电路的电子或太赫兹电磁波的振荡。的电子或太赫兹电磁波的振荡。的电子或太赫兹电磁波的振荡。

【技术实现步骤摘要】
太赫兹铁电谐振器


[0001]本公开涉及电谐振器电路，尤其涉及集成电路的电谐振器。

技术介绍

[0002]半导体行业的发展目标是使集成电子电路小型化以及提高其开关频率和速度。传统的硅基集成电路在某些时候可达到开关频率的基本极限，该基本极限由器件的电容和电感并且由信号传输期间的能量损耗决定。更快的电路和可替代的传输路径的概念是所期望的。已经提出了经由电磁波而非电子传输的信号传输。从现在的千兆赫兹电子学发展到未来的太赫兹电子学可以允许使用相同或类似的集成电子元件来以类似的频率进行电子信号处理和电磁波信号传输。因此，用于耦合太赫兹电路与电磁场的集成元件是所期望的。
[0003]太赫兹电磁信号传输以及尤其是接收也可以用于诸如医疗成像和安全筛查的现有应用，或用于长距离信号传输，例如用于航空航天工业以及太空或卫星数据通信。
[0004]现有的太赫兹集成电子元件(如信号传输和接收所需的谐振器)包括裂环式和裂盘式谐振器。这些结构的尺寸由太赫兹波长来确定，并且远大于硅基集成电路的典型关键尺寸。期望做出改进，以实现太赫兹振荡器和谐振器的小型化，以及太赫兹振荡器和谐振器与小型化集成电路的协同集成。

技术实现思路

[0005]鉴于上述技术问题，需要一种用于将电路的电子或太赫兹电磁波的太赫兹波谱范围中的振荡与谐振器(尤其是可以并入小型化集成电路的谐振器)进行耦合的改进的方法。
[0006]该目的通过根据独立权利要求1所述的方法来实现。独立权利要求8提供了一种用作谐振器的具有异质结构的器件。独立权利要求15提供了一种制造具有异质结构、适于用作谐振器的器件的方法。从属权利要求涉及优选实施例。
[0007]在第一方面，本公开涉及一种将具有异质结构的器件用作用于电路的电子或用于太赫兹电磁波的谐振器的方法。异质结构包括至少一个介电层和至少一个铁电层。至少一个铁电层包括形成极化图案的多个铁电极化畴。极化图案适于执行具有太赫兹频率范围中的谐振频率的振荡。该方法包括通过该器件在功能上耦合极化图案的振荡与电路的电子或太赫兹电磁波的振荡。
[0008]具有包括至少一个介电层和至少一个铁电层的异质结构的器件可以集成到小型化集成电路中，这可以提供优于诸如裂环谐振器和裂盘谐振器的现有太赫兹谐振器的优点。特别地，器件的横向面积可以被小型化，例如被小型化到当今半导体器件的关键尺寸。此外，可以使用层沉积技术的成熟技术来沉积至少一个铁电层和/或至少一个介电层。对于小型化有利的是，器件中可以省略用于提供大量电感的元件。
[0009]有利地，至少一个铁电层和至少一个介电层可以由绝缘材料形成，该绝缘材料可以对远低于或远高于谐振频率的频率下的振荡或者处于极化图案、电路的电子或太赫兹电磁波的振荡频率的振荡(例如，电磁波)显示出非常小的响应。这可以抑制否则可能因对高
得多或低得多的频率下的振荡(例如，电磁波)的响应而产生的不期望的响应和噪声。
[0010]在本公开的上下文中，异质结构可以包括三明治状异质结构或堆叠式异质结构、多层结构和/或超晶格。
[0011]谐振频率可以选自异质结构和/或极化图案的多个谐振频率。特别地，谐振频率可以对应于异质结构和/或极化图案的多个谐振频率中的主谐振频率。
[0012]另外，至少一个铁电层和/或至少一个介电层的绝缘材料可以降低跨器件的不期望的电短路的风险。有利地，器件的极化图案具有太赫兹波谱范围中的谐振频率，可以根据特定应用的要求(例如通过选择至少一个铁电层或至少一个介电层的合适厚度、或者通过选择至少一个铁电层和至少一个介电层的合适材料组成)来调整该谐振频率。谐振频率可以有利地用于极化图案的振荡与电路的电子或太赫兹电磁波的振荡之间的谐振耦合。谐振耦合提供了特别高效的耦合。
[0013]在本公开的上下文中，太赫兹频率范围可以包括至少0.05THz(特别是至少0.1THz或至少0.2THz)的频率。
[0014]在本公开的上下文中，太赫兹频率范围可以包括高达20THz(特别是高达10THz或高达3THz)的频率。
[0015]极化图案的振荡可以具有第二太赫兹频率范围中的振荡频率。
[0016]电路的电子或太赫兹电磁波的振荡可以具有第二太赫兹频率范围中的耦合频率。
[0017]第二太赫兹频率范围可以包括至少0.05THz(特别是至少0.1THz或至少0.2THz)的频率。
[0018]第二太赫兹频率范围可以包括高达20THz(特别是高达10THz或高达3THz)的频率。
[0019]极化图案的振荡和/或电路或太赫兹电磁波的具有与极化图案的谐振频率相差不太远的振荡频率或耦合频率的振荡的可以有利地允许极化图案的振荡与电路或太赫兹电磁波的振荡之间的高效耦合。
[0020]极化图案的振荡可以具有振荡频率，并且电路的电子或太赫兹电磁波的振荡可以具有耦合频率，并且该耦合频率可以与该振荡频率相匹配。
[0021]根据本公开的实施例，振荡频率与谐振频率相匹配。
[0022]所产生的谐振耦合可以允许极化图案的振荡与电路的电子或太赫兹电磁波的振荡之间的特别高效的耦合。
[0023]根据实施例，耦合频率与谐振频率相匹配。
[0024]所产生的谐振耦合可以允许极化图案的振荡与电路的电子或太赫兹电磁波的振荡之间的特别高效的耦合。
[0025]匹配的频率可以彼此之间偏差至多2倍(特别是至多1.5倍、或至多1.1倍)。
[0026]根据实施例，异质结构可以包括多个铁电层。多个铁电层可以包括至少三个铁电层(特别是至少五个、十个、二十个或五十个铁电层)。
[0027]特别地，至少一个铁电层可以是多个铁电层中的至少一个铁电层。至少一个铁电层可以是或者包括多个铁电层中最厚的铁电层或多个铁电层中最薄的铁电层。
[0028]多个铁电层中的每个铁电层可以包括形成极化图案的多个铁电极化畴。
[0029]根据实施例，多个铁电层中的每一层可以具有相同的最大铁电层厚度。特别地，多个铁电层中的每一层可以例如沿着与异质结构相交的线(特别是沿着沿与至少一个铁电层
垂直的方向与异质结构相交的线)具有相同的铁电层厚度。
[0030]可替代地或另外地，异质结构可以包括多个介电层。多个介电层可以包括至少三个介电层(特别是至少五个、十个、二十个或五十个介电层)。
[0031]特别地，至少一个介电层可以是多个介电层中的至少一个介电层。至少一个介电层可以是或者包括多个介电层中最厚的介电层或多个介电层中最薄的介电层。
[0032]根据实施例，多个介电层中的每一层可以具有相同的最大介电层厚度。特别地，多个介电层中的每一层可以例如沿着与异质结构相交的线(特别是沿着沿与至少一个介电层垂直的方向与异质结构相交的线)具有相同的介电层厚度。
[0033]异质结构可以包括多个介电层中的介电层和多个铁电层中的铁电层的交替堆叠序列。
[0034]可替代地或另外地，异质结构可以包括具有多个铁电层中的至少两个连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将具有异质结构(200，210)的器件(100)用作用于电路(800，900，920，1000)的电子或用于太赫兹电磁波(602，702，1002，1202)的谐振器的方法，其中：所述异质结构(200，210)包括至少一个介电层(104)和至少一个铁电层(106)，其中：所述至少一个铁电层(106)包括形成极化图案的多个铁电极化畴(108，110)，并且其中，所述极化图案被适配于执行具有太赫兹频率范围中的谐振频率的振荡；并且其中，所述方法包括：通过所述器件(100)在功能上耦合所述极化图案的振荡与所述电路(800，900，920，1000)的电子或所述太赫兹电磁波的(602，702，1002，1202)的振荡。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括将所述器件(100)用作所述太赫兹电磁波(602，702，1002，1202)的接收器或传输器的部件。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法进一步包括将所述器件(100)用作RC电路(900，920)的部件。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法进一步包括将所述器件(100)用作低通滤波器(1100，1120)、高通滤波器(1100，1110)或带通滤波器的部件。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：将所述器件(100)用作时钟的部件。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述器件(100)进一步包括第二异质结构(200，210)，所述第二异质结构包括至少一个第二介电层(104)和至少一个第二铁电层(106)，其中，所述至少一个第二铁电层(106)包括形成第二极化图案的第二多个铁电极化畴(108，110)，并且其中，所述第二极化图案被适配于执行具有所述太赫兹频率范围中的第二谐振频率的第二振荡；其中，应用所述器件(100)进一步包括：将所述异质结构(200，210)用作被适配于生成瞬态太赫兹电磁波(602，702，1002)的传输器的部件；以及将所述第二异质结构(200，210)用作用于接收所述瞬态太赫兹电磁波(602，702，1002，1202)的接收器的部件。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：将所述器件(100)用作太赫兹光学器件(100)的部件，以用于操纵所述太赫兹电磁波(1202，1204，1206)并且用于控制至少一个太赫兹光学参数。8.一种具有异质结构(200，210)的器件(100)，所述器件被适配于用作用于电路(800，900，920，1000)的电子或用于太赫兹电磁波(602，702，1002，1202)的谐振器，其中：所述异质结构(200，210)包括至少一个介电层(104)和至少一个铁电层(106)，其中：所述至少一个铁电层(106)包括形成极化图案的多个铁电极化畴(108，110)，并且所述极化图案被适配于执行具有太赫兹频率范围中的谐振频率的...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：特拉量子股份公司，
类型：发明
国别省市：