【技术实现步骤摘要】
本专利技术特别涉及一种单片集成探测芯片及提高耦合探测效率的方法，属于微纳制造。
技术介绍
1、太赫兹波因为具有微波、红外以及x射线等已经被广泛应用的其它波段电磁波所不具备的高透射性、低能量性、高分辨率等特性引起了人们广泛的关注。太赫兹技术发展的关键任务是发展高灵敏度、可阵列化的太赫兹探测器，但目前探测器的灵敏度不够高，并且探测需要在相对较为严格的环境下进行，以确保信号质量和测量准确性，可能考虑的如温度和湿度、电磁屏蔽效应、低振动环境、实验室内干净的环境和仪器校准等因素，这使得太赫兹技术的应用受到了很大的阻碍。
2、本案专利技术人近年来开展了场效应晶体管太赫兹波混频探测器的研究，先后实现了太赫兹波的高灵敏度探测器和太赫兹波调制器，在自混频直接探测器及其阵列化和外差混频探测器方面取得了重要进展，建立的混频探测物理模型准确指导了混频器的设计开发，所研制的室温太赫兹波混频探测器技术处于国际先进水平。
3、探测器上太赫兹天线的集成使得场效应晶体管探测器可以实现高灵敏度探测，但是依然存在一些问题需要进行优化以继续提升探测灵敏度。一是由于太赫兹波段的电磁波波长较长，受衍射极限的限制，光斑不能聚焦到很小，光斑大小远大于探测器的有效吸收面积，使得很大一部分入射功率得不到有效利用，限制了探测器对入射太赫兹光的有效吸收率。二是受衬底干涉的影响，探测器的频段响应一致性差。将探测器与准光学元件超半球硅透镜和波导集成，可很好地解决上述问题。超半球硅透镜可以有效地将太赫兹光斑尺寸降低一个量级，使其与入射太赫兹波波长相当，提高光斑的能量
4、采用超半球硅透镜和喇叭波导都能将太赫兹波的光斑尺寸有效缩小一个量级，从而使太赫兹天线处的电场增益得到有效提高，提高太赫兹探测器的工作效率。然而这种超半球硅透镜和喇叭波导相对于太赫兹探测器体积较大，并且超球面和波导的结构只能通过机械打磨制备，而且不利于太赫兹器件的小型化和系统的阵列化集成。因此，可以使用波导缝隙天线与探测器阵列集成，太赫兹波经过缝隙直接传输到探测器上，从而实现外差混频阵列探测。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种单片集成探测芯片及提高耦合探测效率的方法，提高了耦合探测效率、制备精度、集成度，减少了链路中的复杂性，降低了加工成本，优化了天线辐射性能，从而克服现有技术中的不足。
2、为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
3、本专利技术一方面提供了一种提高探测器耦合探测效率的方法，包括：
4、同步在衬底的第一表面形成探测器结构、在衬底的第二表面形成耦合结构，所述耦合结构用于将电磁波耦合至探测器结构，其中，所述第一表面和所述第二表面背对设置。
5、本专利技术另一方面还提供了一种由所述提高探测器耦合探测效率的方法获得的一体化耦合的单片集成探测芯片。
6、与现有技术相比，本专利技术的优点包括：
7、1)本专利技术提供的一体化耦合的单片集成探测芯片可以在原位将多个组件进行一体化耦合制备，避免了多个部件之间的组装和对准等工艺步骤，从而降低了制备成本和制备周期，提高了集成度、制备质量与耦合效率。
8、2)本专利技术采用一体化耦合制备可以减少组件之间的光学接口，减少光学损失，提高光学性能，同时，一体化制备还可以精确控制探测器、衬底和耦合结构之间的距离和相对位置，以获得更好的光学匹配，提高检测的准确性和灵敏度。
9、3)本专利技术采用的一体化耦合的单片集成探测的芯片制备好再与机械加工的波导腔体组装，可以有效解决波导缝隙天线采用机械加工时缝隙面厚度不可忽略的问题。
10、4)本专利技术提供的一体化耦合的单片集成探测芯片可以使得器件之间的信号传输更加稳定，耦合效率更高，从而提高整个系统的性能和可靠性。
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1.一种提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于，包括：在所述衬底的第一表面形成多个探测器结构，从而形成探测器阵列。
3.根据权利要求1或2所述提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于：所述探测器结构包括太赫兹探测器结构，所述电磁波包括太赫兹波。
4.根据权利要求1所述提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于，包括：在所述衬底的第二表面形成耦合结构前体，并将所述耦合结构前体加工形成所述耦合结构，或者，直接将耦合结构与所述衬底的第二表面结合。
5.根据权利要求1或4所述提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于：所述耦合结构包括图形化的金属薄层。
6.根据权利要求5所述提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于：所述图形化的金属薄层为波导缝隙天线。
7.根据权利要求6所述提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于：所述波导缝隙天线的缝隙面与所述衬底的第二表面一体化耦合.
8.根据权利要求6所述提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于：
9.一种由权利要求1-8中任一项所述提高探测器耦合探测效率的方法获得的一体化耦合的单片集成探测芯片。
10.根据权利要求9所述一体化耦合的单片集成探测芯片，其特征在于：所述一体化耦合的单片集成探测芯片包括太赫兹波探测器芯片。
...【技术特征摘要】
1.一种提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于，包括：在所述衬底的第一表面形成多个探测器结构，从而形成探测器阵列。
3.根据权利要求1或2所述提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于：所述探测器结构包括太赫兹探测器结构，所述电磁波包括太赫兹波。
4.根据权利要求1所述提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于，包括：在所述衬底的第二表面形成耦合结构前体，并将所述耦合结构前体加工形成所述耦合结构，或者，直接将耦合结构与所述衬底的第二表面结合。
5.根据权利要求1或4所述提高探测器耦合探测效率的方法，其特征在于：所述耦合结构包...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚文伟，孙建东，秦华，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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