本發(fā)明屬于探測器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太赫茲波探測器及其制備方法。

背景技術(shù)：

太赫茲（terahertz，thz）輻射是對(duì)一個(gè)特定波段的電磁輻射的統(tǒng)稱，通常是指頻率在0.1thz~10thz（波長在3mm~30um）范圍內(nèi)的電磁波，它在電磁波譜中位于微波和紅外輻射之間。在電子學(xué)領(lǐng)域里，這一波段的電磁波又被稱做毫米波和亞毫米波；而在光譜學(xué)領(lǐng)域，它也被稱為遠(yuǎn)紅外線。

太赫茲輻射之所以引起我們濃厚的興趣，是因?yàn)樗哂泻芏嗒?dú)特的性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用前景。太赫茲波輻射源具有：寬頻性、透視性、安全性等特性，所以它在物理、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)領(lǐng)域，以及有無損成像、安全檢查、光譜分析和雷達(dá)通訊方面有著重要的應(yīng)用前景。

和太赫茲輻射源一樣，太赫茲探測也是太赫茲科技中的另一關(guān)鍵技術(shù)，也是太赫茲技術(shù)應(yīng)用投入到實(shí)際應(yīng)用的另一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，太赫茲信號(hào)探測技術(shù)從原理上可分為相干脈沖時(shí)域連續(xù)波探測技術(shù)和非相干直接能量探測技術(shù)兩類?；谙喔杉夹g(shù)的太赫茲脈沖時(shí)域連續(xù)波探測技術(shù)采用與太赫茲脈沖生成相類似的方式進(jìn)行相干探測，一類探測方法稱為太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)；另一類在太赫茲波低頻端選用超外差式探測器。主要探測方法有熱輻射探測法、傅里葉變換光譜法、時(shí)域光譜法、外差式探測法以及太赫茲量子阱紅外光子探測。在太赫茲波段的開發(fā)和利用中，探測太赫茲信號(hào)具有舉足輕重的意義。因?yàn)?，一方面，由于太赫茲輻射源輸出功率低，頻率范圍內(nèi)熱輻射背景噪聲大、水蒸汽衰減嚴(yán)重等因素的影響，從目標(biāo)反射回來的太赫茲輻射信號(hào)更低，與較短波長的光學(xué)波段電磁波相比，太赫茲波光子能量低，背景噪聲通常占據(jù)顯著地位。這就要求太赫茲探測器具有很高的探測靈敏度和頻率分辨率，另一方面，隨著太赫茲技術(shù)在各領(lǐng)域特別是軍事領(lǐng)域中的深入開展，不斷提高探測靈敏度成為必然的要求。

由于目前太赫茲光源的輻射功率普遍都比較低，而現(xiàn)有的太赫茲波探測器普遍具有響應(yīng)速度慢（熱釋電探測器）、探測頻率窄（肖特基二極管）、靈敏度差（golaycell探測器）和需要低溫工作（測輻射熱計(jì)）的缺點(diǎn)，因此發(fā)展一種高速、高靈敏度、高信噪且在室溫條件下可以工作的太赫茲波探測器尤為重要。

在前期的探測器中，三極子耦合天線同時(shí)作為源、漏和柵電極跟hemt器件集成，柵極天線跟源極天線在同一平面內(nèi)，金屬柵極對(duì)柵下2deg處的橫向電場起到了較大的屏蔽作用，導(dǎo)致天線的耦合效率不高和器件響應(yīng)度低。

因此，研究人員長久以來一直渴望發(fā)展出一種較成熟的靈敏度高，探測頻率寬，體積小，高速，廉價(jià)，室溫工作的商用太赫茲探測器，以大幅推動(dòng)thz技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種太赫茲波探測器及其制備方法，以鋁鎵氮/鎵氮高電子遷移率場效應(yīng)晶體管（hemt）為基本結(jié)構(gòu)，該場效應(yīng)晶體管中的二維電子氣具有較高的電子濃度和遷移率，得到在室溫條件下對(duì)thz波實(shí)現(xiàn)高速、高靈敏度、高信噪比探測的波譜探測裝置，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波的探測。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種太赫茲波探測器的制備方法，包括以下步驟：

（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、二辛基錫、九水合硝酸鋁、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氫氧化鉀甲醇溶液與過氧苯甲酸叔丁酯；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；

（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、正硅酸乙酯，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000～40000rpm；濃縮物的流量為80～90ml/min；

（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入單硬脂酸甘油酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入石蠟，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；

（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；

（5）在耐熱基底上依次涂覆隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體，得到襯底；每次涂覆后室溫干燥；

（6）在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；然后制備有源區(qū)臺(tái)面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極，從而得到太赫茲波探測器。

本發(fā)明還公開了一種太赫茲波探測裝置的制備方法，包括以下步驟：

（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、二辛基錫、九水合硝酸鋁、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氫氧化鉀甲醇溶液與過氧苯甲酸叔丁酯；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；

（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、正硅酸乙酯，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000～40000rpm；濃縮物的流量為80～90ml/min；

（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入單硬脂酸甘油酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入石蠟，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；

（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；

（5）在耐熱基底上依次涂覆隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體，得到襯底；每次涂覆后室溫干燥；

（6）在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；然后制備有源區(qū)臺(tái)面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極，從而得到太赫茲波探測器；將太赫茲波探測器進(jìn)行封裝，得到太赫茲波探測裝置。

本發(fā)明還公開了一種太赫茲波探測系統(tǒng)的制備方法，包括以下步驟：

（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、二辛基錫、九水合硝酸鋁、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氫氧化鉀甲醇溶液與過氧苯甲酸叔丁酯；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；

（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、正硅酸乙酯，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000～40000rpm；濃縮物的流量為80～90ml/min；

（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入單硬脂酸甘油酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入石蠟，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；

（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；

（5）在耐熱基底上依次涂覆隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體，得到襯底；每次涂覆后室溫干燥；

（6）在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；然后制備有源區(qū)臺(tái)面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極，從而得到太赫茲波探測器；將太赫茲波探測器進(jìn)行封裝，得到太赫茲波探測裝置；將太赫茲波探測裝置與支架、電腦、指示燈組合，得到太赫茲波探測系統(tǒng)。

本發(fā)明中，創(chuàng)造性在于襯底的制備，完全顛覆了現(xiàn)有技術(shù)的襯底，后續(xù)在襯底上進(jìn)一步的操作，比如在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；然后制備有源區(qū)臺(tái)面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極都屬于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)需要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不會(huì)對(duì)本發(fā)明技術(shù)效果產(chǎn)生影響；將太赫茲波探測器進(jìn)行封裝，得到太赫茲波探測裝置的操作也可根據(jù)芯片環(huán)氧封裝進(jìn)行；將太赫茲波探測裝置與支架、電腦、指示燈組合，得到太赫茲波探測系統(tǒng)可根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)、電腦連線操作。利用太赫茲波探測系統(tǒng)可準(zhǔn)確、穩(wěn)定的檢測環(huán)境中的太赫茲波。

本發(fā)明中，六氯銥酸銨、二辛基錫、九水合硝酸鋁、乙醇、丙酸、氫氧化鉀甲醇溶液、過氧苯甲酸叔丁酯、乙酸錳、硝酸鈷、水、三茂釤的質(zhì)量比為15∶45∶38∶150∶80∶50∶3∶20∶30∶100∶2；離心沉淀物、聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵、4,4-二氨苯基甲烷、正硅酸乙酯的質(zhì)量比為15∶55∶5∶0.1∶40∶50；氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂、丙酮、單硬脂酸甘油酯、二苯基硅二醇、石蠟的質(zhì)量比為5∶100∶150∶20∶30∶12；納米粉、隔離層前驅(qū)體的質(zhì)量比為75∶100。

本發(fā)明還公開了一種太赫茲波探測器用襯底的制備方法，包括以下步驟：

（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、二辛基錫、九水合硝酸鋁、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氫氧化鉀甲醇溶液與過氧苯甲酸叔丁酯；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；

（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、正硅酸乙酯，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000～40000rpm；濃縮物的流量為80～90ml/min；

（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入單硬脂酸甘油酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入石蠟，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；

（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；

（5）在耐熱基底上依次涂覆隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體，得到襯底；每次涂覆后室溫干燥。

本發(fā)明還公開了一種太赫茲波探測器用襯底前驅(qū)體的制備方法，包括以下步驟：

（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、二辛基錫、九水合硝酸鋁、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氫氧化鉀甲醇溶液與過氧苯甲酸叔丁酯；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；

（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、正硅酸乙酯，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000～40000rpm；濃縮物的流量為80～90ml/min；

（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入單硬脂酸甘油酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入石蠟，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；

（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；

（5）所述太赫茲波探測器用襯底前驅(qū)體包括隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體。

本發(fā)明還公開了上述制備方法得到的產(chǎn)品。

所述氫氧化鉀甲醇溶液中氫氧化鉀的質(zhì)量濃度為4.5%；所述聚乙烯醇的分子量為1500～2000。本發(fā)明通過加入聚乙烯醇的同時(shí)加入雙氧水、四苯基卟啉鐵，除了增加納米粉表面活性之外，更重要的是對(duì)聚乙烯醇的分子量有所減少即對(duì)聚乙烯醇的分子鏈有一定的降解作用，這對(duì)后續(xù)導(dǎo)電納米粉與樹脂混合后，提高金屬氧化物的分散性能以及連續(xù)性能有關(guān)鍵幫助，尤其是避免聚乙烯醇對(duì)整體性能的影響，充分發(fā)揮了聚乙烯醇在導(dǎo)電粉體表面結(jié)合其他化合物提高活性以及增加相容性從而體現(xiàn)良好電性能的優(yōu)點(diǎn)，增加了外延制備過程燒結(jié)效果。

本發(fā)明中，隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體在耐熱基底上的厚度分別為50微米、500微米、260微米；在外延制備鎵氮過程中，各層發(fā)生明顯變化，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，隔離層前驅(qū)體先固化形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)一定的力學(xué)強(qiáng)度，然后碳化，加強(qiáng)層前驅(qū)體納米粉與有機(jī)體系交互形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并與上下層產(chǎn)生化學(xué)鍵作用力使得三層融為一體，后續(xù)有機(jī)層碳化、納米粉形成致密結(jié)構(gòu)，支撐層前驅(qū)體發(fā)生氧化物互溶，并最終形成致密結(jié)構(gòu)，特別的致密材料中以導(dǎo)電氧化復(fù)合物為主，同時(shí)含有的石墨烯、碳納米管以及硅元素提高了其力學(xué)強(qiáng)度，從而可以支撐上方材料；厚度的優(yōu)選，既保證得到的襯底剝離耐熱基底后具備優(yōu)異的力學(xué)性能以及電性能，又保證外延制備過程不會(huì)出現(xiàn)有機(jī)物流動(dòng)導(dǎo)致的污染、位移等問題，從而制備的器件中，樣品表面形貌良好，外延薄膜不存在裂紋，n型背底濃度低于10²cm^-3。

本發(fā)明限定各組分用量以及工藝參數(shù)，一方面因?yàn)樵诒景l(fā)明之前沒有可參考文獻(xiàn)，更沒有理論指導(dǎo)，第二方面因?yàn)楫愘|(zhì)體尤其用于檢測器件的異質(zhì)體的制備過程十分關(guān)鍵，是器件性能的基礎(chǔ)，直接影響器件應(yīng)用價(jià)值，第三方面因?yàn)楸景l(fā)明限定的條件制備的襯底用于器件制備，取得的技術(shù)效果非常好，尤其是隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體三層材料的配合，既解決了異質(zhì)結(jié)支撐的問題，又避免了現(xiàn)有基底比如藍(lán)寶石存在的缺陷，還因?yàn)榧{米粉的使用，使得襯底力學(xué)性能強(qiáng)，電性能好。

現(xiàn)有技術(shù)著眼于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于基礎(chǔ)制備研究極少，少部分研究僅僅在異質(zhì)體生長方面。鎵氮的熔點(diǎn)和飽和蒸汽壓高，很難采用通常的方法制備出體單晶。目前在國際上鎵氮生長基本是采用異質(zhì)外延制備，在藍(lán)寶石襯底上外延鎵氮材料，是制作光電子器件的通用辦法；mocvd技術(shù)制備鎵氮過程中，三甲基鎵做為mo源，nh3做為n源并以h2和n2或者這種兩種氣體的混合氣體為載氣，將反應(yīng)物載入反應(yīng)腔并在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)薄膜材料的分子團(tuán)，在襯底表面上吸附、成核、生長，最后形成所需的外延層。由于鎵氮與藍(lán)寶石襯底的晶格失配和熱失配都很大，生長的樣品表面形貌很差,外延薄膜存在裂紋，n型背底濃度通常在10¹⁸cm^-3以上。材料襯底的選擇對(duì)外延鋁鎵氮/鎵氮晶體質(zhì)量影響很大，對(duì)器件的性能和可靠性產(chǎn)生重要影響，這也是現(xiàn)有技術(shù)太赫茲波探測器成熟緩慢的主要原因。

現(xiàn)有在藍(lán)寶石上采用兩步法生長鋁鎵氮/鎵氮，即先在低溫制備緩沖層再高溫生長鋁鎵氮/鎵氮，可以稍微提高生長效果；但是提高有限，而且造成成本升高、步驟繁瑣、資源消耗，因?yàn)榈谝徊揭残枰诔^500度的高溫下進(jìn)行，關(guān)鍵是如果第一步存在缺陷會(huì)嚴(yán)重影響第二步，效果不如直接在藍(lán)寶石上制備。本發(fā)明首先在常溫下設(shè)計(jì)一層隔離層位于耐熱基底上，再涂覆加強(qiáng)層以及支撐層，然后在支撐層上高溫一步外延生長鋁鎵氮/鎵氮，在生長過程中，加強(qiáng)層以及支撐層同時(shí)發(fā)生燒結(jié)形成致密結(jié)構(gòu)，既可以支撐鋁鎵氮/鎵氮又可以解決現(xiàn)有襯底與鎵氮不匹配的問題，隔離層為聚合物層，外延制備過程分解為碳材料，限定厚度條件下與致密結(jié)構(gòu)融為一體，與耐熱基底無作用力，既可以實(shí)現(xiàn)與耐熱基底的剝離，又可以具備低的電阻，耐熱基底作用簡單，僅僅起到前期支撐，生長完成后，即可移除，可選任何表面光滑、可承受外延溫度的材料。

本發(fā)明的材料具有禁帶寬、成鍵離子性強(qiáng)以及晶體中存在強(qiáng)烈的自發(fā)極化效應(yīng)等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的mesfet器件相比，本發(fā)明的hemts具有較高的二維電子氣濃度，濃度高達(dá)10¹⁴cm²，而且由于勢阱中的電子與施主雜質(zhì)在空間上是分離的，電子遷移率得以大大地提高，表現(xiàn)為hemt器件具有高跨導(dǎo)、高飽和電流以及高截止頻率的優(yōu)良特性。

基于本發(fā)明制作的異質(zhì)結(jié)，在常溫下可具有5000cm²/vs的高電子遷移率，這使其在高頻微波器件制造中比現(xiàn)有器件更具優(yōu)勢；二維電子氣密度很高，通?？蛇_(dá)10¹⁴cm²，是現(xiàn)有hemt的10倍，這主要是由于本發(fā)明基材料都是強(qiáng)極化材料，自發(fā)極化效應(yīng)和由晶格失配引起的壓電極化效應(yīng)在界面造成了大量的固定正電荷，這直接導(dǎo)致了高面密度二維電子氣的形成。

高速仍然是微電子的追求目標(biāo)；高溫、大功率、抗輻照等還是沒有很好解決的問題。本發(fā)明的器件具有能隙更寬、飽和電子速率更高、擊穿電壓更大、介電常數(shù)更小、導(dǎo)熱性能更好等特點(diǎn)，其化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定、耐高溫、耐腐蝕，非常適合于制作抗輻射、高頻、大功率和高密度集成的電子器件以及藍(lán)、綠光和紫外光電子器件；不僅具有輸出功率大，截止頻率高的優(yōu)點(diǎn)，還具備對(duì)惡劣工作條件的承受能力，可望在傳統(tǒng)器件所不能勝任的高溫、強(qiáng)輻射環(huán)境中得到應(yīng)用。所有這些優(yōu)良的性質(zhì)，很好的彌補(bǔ)了現(xiàn)有半導(dǎo)體器件由于本身固有的缺點(diǎn)導(dǎo)致的問題。

現(xiàn)有技術(shù)主要研究異質(zhì)結(jié)以及天線對(duì)器件的影響，對(duì)于襯底產(chǎn)生的影響機(jī)理還不清楚，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉襯底作為器件制備以及結(jié)構(gòu)的重要組成，對(duì)器件的影響很大。可惜的是，由于學(xué)科交叉太大以及電化學(xué)的復(fù)雜性，目前檢測器件領(lǐng)域還沒有脫離基本的藍(lán)寶石、碳化硅基底的研究，本發(fā)明創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)新的襯底用于異質(zhì)結(jié)的制備，無需改變現(xiàn)有器件制備工藝，得到的產(chǎn)品性能優(yōu)異，具有強(qiáng)大的應(yīng)用潛力，并拋磚引玉，希望我國研究人員多學(xué)科交叉，提高檢測器件的各方面性能，避免木桶效應(yīng)，為我國檢測器件的發(fā)展而努力。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明中，創(chuàng)造性在于襯底的制備，完全顛覆了現(xiàn)有技術(shù)的襯底，后續(xù)在襯底上進(jìn)一步的操作，比如在襯底上利用外延法1100℃（可選金屬有機(jī)物化學(xué)氣相外延法、分子束外延法或者氫化物氣相外延法）制備鋁鎵氮/鎵氮層；然后制備有源區(qū)臺(tái)面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極都屬于現(xiàn)有技術(shù)，其參數(shù)設(shè)計(jì)為現(xiàn)有通用設(shè)計(jì)；移除耐熱基底后，將太赫茲波探測器進(jìn)行封裝，得到太赫茲波探測裝置的操作也可根據(jù)芯片環(huán)氧封裝進(jìn)行；將太赫茲波探測裝置與支架、電腦、指示燈組合，得到太赫茲波探測系統(tǒng)可根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)、電腦連線操作。利用太赫茲波探測系統(tǒng)可準(zhǔn)確、穩(wěn)定的檢測環(huán)境中的太赫茲波。

實(shí)施例一

一種太赫茲波探測器的制備方法，包括以下步驟：

（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、二辛基錫、九水合硝酸鋁、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氫氧化鉀甲醇溶液與過氧苯甲酸叔丁酯；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；

（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、正硅酸乙酯，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為40000rpm；濃縮物的流量為90ml/min；

（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入單硬脂酸甘油酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入石蠟，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；

（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；

（5）在清洗的藍(lán)寶石基底上依次涂覆隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體，得到襯底；每次涂覆后室溫干燥；

（6）在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；移除藍(lán)寶石，然后制備有源區(qū)臺(tái)面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極，從而得到太赫茲波探測器。

同時(shí)，對(duì)步驟（5）的襯底進(jìn)行180℃/1小時(shí)的固化，測試發(fā)現(xiàn)td達(dá)到476℃；利用外延法空跑對(duì)步驟（5）的襯底進(jìn)行燒結(jié)，得到致密導(dǎo)電材料，壓縮強(qiáng)度達(dá)到141mpa，彎曲模量達(dá)到6.36gpa，沖擊強(qiáng)度達(dá)到29.2kj/m²，完全可以作為異質(zhì)結(jié)支撐材料，體積電阻率2.7ω·cm；將在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層后，進(jìn)行膨脹系數(shù)測試，異質(zhì)結(jié)層與襯底層誤差小于0.2%；可具有5000cm²/vs的高電子遷移率，二維電子氣密度很高，通常可達(dá)10¹⁴cm²。

對(duì)制備的器件進(jìn)行1.0thz應(yīng)用測試，常溫下，光電流為3.1na，噪聲等功率為185pw/hz^0.5，響應(yīng)度為182ma/w，響應(yīng)時(shí)間為6ps；液氮下，光電流為3.9na，噪聲等功率為26pw/hz^0.5，響應(yīng)度為359ma/w，響應(yīng)時(shí)間為2ps；80℃下，光電流為2.4na，噪聲等功率為275pw/hz^0.5，響應(yīng)度為125ma/w，響應(yīng)時(shí)間為9ps。

上述六氯銥酸銨、二辛基錫、九水合硝酸鋁、乙醇、丙酸、氫氧化鉀甲醇溶液、過氧苯甲酸叔丁酯、乙酸錳、硝酸鈷、水、三茂釤的質(zhì)量比為15∶45∶38∶150∶80∶50∶3∶20∶30∶100∶2；離心沉淀物、聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵、4,4-二氨苯基甲烷、正硅酸乙酯的質(zhì)量比為15∶55∶5∶0.1∶40∶50；氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂、丙酮、單硬脂酸甘油酯、二苯基硅二醇、石蠟的質(zhì)量比為5∶100∶150∶20∶30∶12；納米粉、隔離層前驅(qū)體的質(zhì)量比為75∶100；氫氧化鉀甲醇溶液中氫氧化鉀的質(zhì)量濃度為4.5%；所述聚乙烯醇的分子量為1500～2000；隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體在耐熱基底上的厚度分別為50微米、500微米、260微米。

實(shí)施例二

一種太赫茲波探測器的制備方法，包括以下步驟：

（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、二辛基錫、九水合硝酸鋁、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氫氧化鉀甲醇溶液與過氧苯甲酸叔丁酯；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；

（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、正硅酸乙酯，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000rpm；濃縮物的流量為80ml/min；

（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入單硬脂酸甘油酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入石蠟，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；

（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；

（5）在清洗的藍(lán)寶石上依次涂覆隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體，得到襯底；每次涂覆后室溫干燥；

（6）在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；移除藍(lán)寶石，然后制備有源區(qū)臺(tái)面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極，從而得到太赫茲波探測器。

同時(shí)，對(duì)步驟（5）的襯底進(jìn)行180℃/1小時(shí)的固化，測試發(fā)現(xiàn)td達(dá)到474℃；利用外延法空跑對(duì)步驟（5）的襯底進(jìn)行燒結(jié)，得到致密導(dǎo)電材料，壓縮強(qiáng)度達(dá)到142mpa，彎曲模量達(dá)到6.34gpa，沖擊強(qiáng)度達(dá)到29.3kj/m²，完全可以作為異質(zhì)結(jié)支撐材料，體積電阻率2.7ω·cm；將在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層后，進(jìn)行膨脹系數(shù)測試，異質(zhì)結(jié)層與襯底層誤差小于0.2%；可具有5000cm²/vs的高電子遷移率，二維電子氣密度很高，通?？蛇_(dá)10¹⁴cm²。

對(duì)制備的器件進(jìn)行1.0thz應(yīng)用測試，常溫下，光電流為3.0na，噪聲等功率為187pw/hz^0.5，響應(yīng)度為181ma/w，響應(yīng)時(shí)間為6ps；液氮下，光電流為3.9na，噪聲等功率為28pw/hz^0.5，響應(yīng)度為357ma/w，響應(yīng)時(shí)間為2ps；80℃下，光電流為2.4na，噪聲等功率為276pw/hz^0.5，響應(yīng)度為123ma/w，響應(yīng)時(shí)間為9ps。

上述六氯銥酸銨、二辛基錫、九水合硝酸鋁、乙醇、丙酸、氫氧化鉀甲醇溶液、過氧苯甲酸叔丁酯、乙酸錳、硝酸鈷、水、三茂釤的質(zhì)量比為15∶45∶38∶150∶80∶50∶3∶20∶30∶100∶2；離心沉淀物、聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵、4,4-二氨苯基甲烷、正硅酸乙酯的質(zhì)量比為15∶55∶5∶0.1∶40∶50；氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂、丙酮、單硬脂酸甘油酯、二苯基硅二醇、石蠟的質(zhì)量比為5∶100∶150∶20∶30∶12；納米粉、隔離層前驅(qū)體的質(zhì)量比為75∶100；氫氧化鉀甲醇溶液中氫氧化鉀的質(zhì)量濃度為4.5%；所述聚乙烯醇的分子量為1500～2000；隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體在耐熱基底上的厚度分別為50微米、500微米、260微米。

采用現(xiàn)有藍(lán)寶石基底，利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；然后制備有源區(qū)臺(tái)面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極，從而得到太赫茲波探測器，進(jìn)行1.0thz應(yīng)用測試，常溫下，光電流為2.1na，噪聲等功率為10nw/hz^0.5，響應(yīng)度為106ma/w，響應(yīng)時(shí)間為12ps；液氮下，光電流為2.5na，噪聲等功率為1nw/hz^0.5，響應(yīng)度為287ma/w，響應(yīng)時(shí)間為6ps；80℃下，光電流為1.1na，噪聲等功率為196nw/hz^0.5，響應(yīng)度為37ma/w，響應(yīng)時(shí)間為58ps。