具有陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的太赫茲波探測器的制造方法
【專利說明】具有陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的太赫茲波探測器
[0001]本發(fā)明涉及具有陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的太赫茲波探測器，屬于半導體紅外探測領(lǐng)域，是一種可調(diào)諧的高效、高靈敏度室溫太赫茲探測器的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，特別適用于太赫茲波段的高靈敏度共振探測。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲(THz)波定義在0.1 THz?10 THz，介于微波和紅外線之間，具有極其重要的學術(shù)價值和實用意義。太赫茲波的產(chǎn)生可由光學、電子學和超快光電子學等技術(shù)實現(xiàn)。太赫茲波的探測從技術(shù)角度劃分，主要有相干探測和非相干探測兩種。受太赫茲輻射源輸出功率低，以及受傳輸損耗和熱輻射噪聲等因素的影響，太赫茲探測信號通常比較微弱。太赫茲科學技術(shù)的進步急切需要發(fā)展高靈敏度的太赫茲波探測器。在此背景下，多種太赫茲波探測器被研制。測輻射熱計是一種非相干檢測探測器，僅能探測器輻射功率大小，而不能記錄THz輻射的相位信息。同時為了降低熱噪聲的影響，需要在低溫下工作。熱釋電探測器結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，并可在常溫條件下工作，但其響應時間取決于新平衡溫度的建立過程，不能測量快速變化的太赫茲輻射信號。高萊探測器響應頻段寬，噪聲等效功率低，響應度高且能在室溫條件下工作，其缺點是對振動敏感，穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供具有陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的太赫茲波探測器，主要解決現(xiàn)有太赫茲波探測器低靈敏度和低效率的問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
具有陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的太赫茲波探測器，包括從下往上依次設(shè)置的襯底11、緩沖層12、導電溝道層13、勢皇層14、光柵柵極16，以及設(shè)于勢皇層14兩側(cè)的漏金屬電極17，所述緩沖層12、導電溝道層13、勢皇層14組成具有條形陣列結(jié)構(gòu)的陣列導電溝道結(jié)構(gòu)，所述光柵柵極由一個以上的柵極組成，并且每個柵極的徑向與陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的條形陣列的徑向垂直。
[0005]所述陣列導電溝道結(jié)構(gòu)為由緩沖層12、導電溝道層13、勢皇層14形成的脊型條形陣列結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)為上述3層都是脊型。
[0006]或者，所述緩沖層、導電溝道層、勢皇層中的其中一層或兩層形成脊型條形陣列結(jié)構(gòu)，當只有導電溝道層形成脊型條形陣列結(jié)構(gòu)時，導電溝道層位于緩沖層與勢皇層之間形成埋層結(jié)構(gòu)。
[0007]進一步地，所述陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的條形寬度為100 nm-3 mm，陣列周期寬度為150 nm-10 mm，周期數(shù)為 3-50。
[0008]再進一步地，所述光柵柵極的厚度為10nm-500nm，單個柵極的寬度為10nm-3mm，周期長度為20nm-10mm，周期數(shù)為1_50。
[0009]再進一步地，所述陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的可填充介質(zhì)，填充介質(zhì)為Si02、Hf02、Zr02或Y2O3，也可不填充介質(zhì)。
[0010]漏金屬電極17的制作方式有兩種，第一種為:所述漏金屬電極17制作在勢皇層14兩側(cè)端部并且底部制作在導電溝道層13上。
[0011]在該種方式時，所述襯底的材料為藍寶石、多晶硅、S12, HfO2, ZrO2S Y2O3中的一種；緩沖層為藍寶石、多晶硅、Si02、Hf02、Zr02或Y 203中的一種；導電溝道層為二維電子氣，其載體材料為石墨烯；勢皇層為Si02、HfO2, ZrO2S Y 203中的一種。
[0012]第二種為:還包括設(shè)于勢皇層14兩側(cè)上方的帽層15，所述漏金屬電極17制作在該帽層上。
[0013]在該種方式時，所述襯底的材料為GaAs或者InP，該種材料與第一種的襯底材料一樣，都具有耐腐蝕、不導電的共性；緩沖層為非摻雜的高阻i_ InGaAs ;導電溝道層為二維電子氣，其載體材料為1-1nGaAs ;勢皇層為delta-摻雜的1-1nAlAs，勢皇層還包含1-1nP截至層；帽層材料為n-1nGaAs。
[0014]本發(fā)明公開的上述具有陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的太赫茲波探測器可以是太赫茲波共振探測器，也可以是太赫茲波非共振探測器。將為獲得高效、高靈敏度的室溫太赫茲波探測器提供新思路。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明的緩沖層、導電溝道層、勢皇層組成具有條形陣列結(jié)構(gòu)的陣列導電溝道結(jié)構(gòu)，利用陣列導電溝道結(jié)構(gòu)對導電溝道層中二維電子氣的調(diào)控，以及陣列導電溝道結(jié)構(gòu)與光柵柵極組成對二維等離子體波調(diào)控的二維等離子晶體結(jié)構(gòu)，增強陣列導電溝道結(jié)構(gòu)中二維電子氣對太赫茲波的響應，有望實現(xiàn)對太赫茲波的共振探測，從而具有陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的高效、高靈敏度太赫茲波探測器，解決了現(xiàn)有太赫茲波探測器的低靈敏度和低效率問題。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明-實施例1具有陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的太赫茲波探測器的側(cè)視圖。
[0017]圖2為本發(fā)明-實施例1具有陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的太赫茲波探測器的俯視圖。
[0018]圖3為本發(fā)明-實施例2具有陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的太赫茲波探測器的側(cè)視圖。
[0019]圖4為本發(fā)明-實施例2具有陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的太赫茲波探測器的俯視圖。
[0020]上述附圖中，附圖標記對應的部件名稱如下:
11-襯底，12-緩沖層，13-導電溝道層，14-勢皇層，15-帽層，16-光柵柵極，17-漏金屬電極，18-陣列導電溝道結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例
[0022]如圖1和圖2所示，具有陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的太赫茲波探測器，包括從下往上(圖中Z軸方向)依次設(shè)置的襯底11、緩沖層12、導電溝道層13、勢皇層14、光柵柵極16，以及設(shè)于勢皇層14兩側(cè)的漏金屬電極17，緩沖層12、導電溝道層13、勢皇層14組成具有條形陣列結(jié)構(gòu)的陣列導電溝道結(jié)構(gòu)，光柵柵極由一個以上的柵極組成，并且每個柵極的徑向與陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的條形陣列的徑向垂直，漏金屬電極17制作在勢皇層14兩側(cè)端部并且底部制作在導電溝道層13上。
[0023]在本實施例中，陣列導電溝道結(jié)構(gòu)18為由緩沖層12、導電溝道層13、勢皇層14形成的脊型條形陣列結(jié)構(gòu)，或陣列導電溝道結(jié)構(gòu)為只由導電溝道層13形成的脊型條形陣列埋層結(jié)構(gòu)，導電溝道層13位于緩沖層12與勢皇層14之間形成埋層結(jié)構(gòu)，并且陣列導電溝道結(jié)構(gòu)的條形