一种用于太赫兹探测器的天线组件制造技术

本发明专利技术涉及电子器件技术领域，具体为一种用于太赫兹探测器的天线组件，包括基于GaNHEMT器件的处理芯片和天线，GaNHEMT的处理芯片和天线场耦合连接；其中，天线包括源极天线、漏极天线和栅极天线，所述源极天线和漏极天线设置在栅极两侧且对称，且栅极天线连接栅极向所述源极天线或漏极天线一侧延伸；所述源极天线和漏极天线长为38

【技术实现步骤摘要】
一种用于太赫兹探测器的天线组件


[0001]本专利技术涉及电子器件
，具体涉及一种用于太赫兹探测器的天线组件。

技术介绍

[0002]太赫兹(Terahertz，THz)辐射是对一个特定波段的电磁辐射的统称，通常是指频率在0.1THz～10THz(波长在3mm～30um)范围内的电磁波，它在电磁波谱中位于微波和红外辐射之间。在电子学领域里，这一波段的电磁波又被称做毫米波和亚毫米波；而在光谱学领域，它也被称为远红外线。太赫兹波辐射源具有：宽频性、透视性、安全性等特性，所以它在物理、化学、生物医学等基础领域，以及有无损成像、安全检查、光谱分析和雷达通讯方面有着重要的应用前景。
[0003]和太赫兹辐射源一样，太赫兹探测也是太赫兹科技中的另一关键技术，也是太赫兹技术应用投入到实际应用的另一关键环节。目前，太赫兹信号探测技术从原理上可分为相干脉冲时域连续波探测技术和非相干直接能量探测技术两类。基于相干技术的太赫兹脉冲时域连续波探测技术采用与太赫兹脉冲生成相类似的方式进行相干探测，一类探测方法称为太赫兹时域光谱技术；另一类在太赫兹波低频端选用超外差式探测器。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。在太赫兹波段的开发和利用中，探测太赫兹信号具有举足轻重的意义。因为，一方面，由于太赫兹辐射源输出功率低，频率范围内热辐射背景噪声大、水蒸汽衰减严重等因素的影响，从目标反射回来的太赫兹辐射信号更低，与较短波长的光学波段电磁波相比，太赫兹波光子能量低，背景噪声通常占据显著地位。这就要求太赫兹探测器具有很高的探测灵敏度和频率分辨率，另一方面，随着太赫兹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。
[0004]由于目前太赫兹光源的辐射功率普遍都比较低，而现有的太赫兹波探测器普遍具有响应速度慢(热释电探测器)、探测频率窄(肖特基二极管)、灵敏度差(Golaycell探测器)的缺点，因此发展一种高速、高灵敏度、高信噪的太赫兹波探测器尤为重要。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种用于太赫兹探测器的天线组件，以解决目前太赫兹波探测器灵敏度差等问题。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0007]一种用于太赫兹探测器的天线组件，包括基于GaNHEMT器件的处理芯片和天线，GaNHEMT的处理芯片和天线场耦合连接；
[0008]其中，天线包括源极天线、漏极天线和栅极天线，所述源极天线和漏极天线设置在栅极两侧且对称，且栅极天线连接栅极向所述源极天线或漏极天线一侧延伸；
[0009]所述基于GaNHEMT器件的处理芯片包括衬底，在衬底一侧依次设置的成核层、过渡层、缓冲层、插入层、势垒层、钝化层；在势垒层上生长有源电极和漏电极，源电极和漏电极
从所述插入层延伸到所述钝化层；钝化层上设置有通孔，势垒层上设置有凹槽；通孔和所述凹槽的开口相连通，形成钝化层和势垒层的界面；界面包括所述钝化层远离势垒层的一面、通孔的侧壁、凹槽的侧壁和所述凹槽的底面；在界面上依次生长有阻挡层、介质层；阻挡层和界面经过氧化处理；凹槽中，生长有栅电极，栅电极部分覆盖所述介质层；介质层和所述栅电极上生长有保护层。
[0010]作为一种可实施方式，所述源极天线和漏极天线长为38
‑
58微米，宽均为4
‑
19微米，优选为所述源极天线和漏极天线长为45.8微米，宽均为10微米；中间栅极长200
‑
900纳米，中间栅极距源极天线和漏极天线的间距均为200
‑
650纳米。
[0011]作为一种可实施方式，所述天线组件采用正负差分输出方式，相邻两个所述天线组件相对放置，相邻两个所述天线组的中间栅极的两侧均为3根天线；其中一个天线组件的源极天线和另一天线组件的漏极天线接到同一电极作为共源极接地；两个漏极分别输出两个探测器的太赫兹响应光电流或响应光电压。
[0012]作为一种可实施方式，所述天线组件的工作换位为液氮环境下77k。
[0013]作为一种可实施方式，所述成核层的材料为AlN，所述成核层的厚度为100
‑
300nm；
[0014]所述过渡层的材料为AlGaN，所述过渡层的厚度为200
‑
1000nm；
[0015]所述缓冲层的材料为GaN或AlGaN，所述缓冲层的厚度为100
‑
2000nm。
[0016]所述势垒层的材料为AlGaN、InAlN、AlN或者InAlGaN，所述势垒层的厚度为5
‑
50nm；
[0017]所述衬底材料为蓝宝石；所述势垒层材料为AlGaN；所述栅电极材料为Pt/Au；所述源电极、漏电极材料为Ti/Al/Ni/Au。
[0018]作为一种可实施方式，所述天线组件集成超半球硅透镜，所述超半球硅透镜的直径为12毫米，延展长度为8.3毫米，所述天线组件集成于所述超半球硅透镜中心。
[0019]作为一种可实施方式，所述天线组件集成超半球硅透镜，所述超半球硅透镜的直径为6毫米，延展长度为8.15毫米，所述天线组件集成于所述超半球硅透镜中心。
[0020]作为一种可实施方式，所述天线组件集成喇叭直波导，太赫兹波从喇叭直波导入射，至所述天线组件，所述喇叭直波导长度为13.5毫米，波导口为0.56毫米*0.28毫米的矩形口。
[0021]作为一种可实施方式，所述天线为方形天线。
[0022]作为一种可实施方式，太赫兹光经过两个离轴抛面镜的准直汇聚，聚焦至所述天线组件。
[0023]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的用于太赫兹探测器的天线组件，实现在室温下提升探测器灵敏度一个数量级，室温下噪声等效功率达8pW/Hz
0.5
以下；将天线组件与超半球硅透镜或者喇叭直波导集成，提升太赫兹波的吸收率，灵敏度得到提升。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0025]需要说明的是，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不是对本专利技术的限制，在本专利技术的构思前提下本方法的简单改进，都属于本专利技术要求保护的范围。
[0026]一种用于太赫兹探测器的天线组件，包括基于GaNHEMT器件的处理芯片和天线，
GaNHEMT的处理芯片和天线场耦合连接；
[0027]其中，天线包括源极天线、漏极天线和栅极天线，所述源极天线和漏极天线设置在栅极两侧且对称，且栅极天线连接栅极向所述源极天线或漏极天线一侧延伸；
[0028]所述基于GaNHEMT器件的处理芯片包括衬底，在衬底一侧依次设置的成核层、过渡层、缓冲层、插入层、势垒层、钝化层；在势垒层上生长有源电极和漏电极，源电极和漏电极从所述插入层延伸到所述钝化层；钝化层上设置有通孔，势垒层上设置有凹槽；通孔和所述凹槽的开口相连通，形成钝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于太赫兹探测器的天线组件，其特征在于，包括基于GaNHEMT器件的处理芯片和天线，GaNHEMT的处理芯片和天线场耦合连接；其中，天线包括源极天线、漏极天线和栅极天线，所述源极天线和漏极天线设置在栅极两侧且对称，且栅极天线连接栅极向所述源极天线或漏极天线一侧延伸；所述基于GaNHEMT器件的处理芯片包括衬底，在衬底一侧依次设置的成核层、过渡层、缓冲层、插入层、势垒层、钝化层；在势垒层上生长有源电极和漏电极，源电极和漏电极从所述插入层延伸到所述钝化层；钝化层上设置有通孔，势垒层上设置有凹槽；通孔和所述凹槽的开口相连通，形成钝化层和势垒层的界面；界面包括所述钝化层远离势垒层的一面、通孔的侧壁、凹槽的侧壁和所述凹槽的底面；在界面上依次生长有阻挡层、介质层；阻挡层和界面经过氧化处理；凹槽中，生长有栅电极，栅电极部分覆盖所述介质层；介质层和所述栅电极上生长有保护层。2.根据权利要求1所述的用于太赫兹探测器的天线组件，其特征在于，所述源极天线和漏极天线长为38
‑
58微米，宽均为4
‑
19微米，中间栅极长200
‑
900纳米，中间栅极距源极天线和漏极天线的间距均为200
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650纳米。3.根据权利要求1所述的用于太赫兹探测器的天线组件，其特征在于，所述天线组件采用正负差分输出方式，相邻两个所述天线组件相对放置，相邻两个所述天线组的中间栅极的两侧均为3根天线；其中一个天线组件的源极天线和另一天线组件的漏极天线接到同一电极作为共源极接地；两个漏极分别输出两个探测器的太赫兹响应光电流或响应光电压。4.根据权利要求1所述的用于太赫兹探测器的天线组件，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙云飞，阙妙玲，陈丽香，孙佳惟，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：