一種具有新型材料結(jié)構(gòu)的半球形透鏡矩陣太赫茲波源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半球形透鏡矩陣太赫茲波源。特別是涉及一種由多個(gè)具有新型材料結(jié)構(gòu)的單管太赫茲波源組成矩陣和一個(gè)共平面透鏡組成的具有新型材料結(jié)構(gòu)的半球形透鏡矩陣太赫茲波源。
【背景技術(shù)】
[0002]由于0.3-10太赫茲波能夠很強(qiáng)的穿透像塑料、紙、木料、人體、大氣等一類物質(zhì)，因此它可以廣泛應(yīng)用于安保掃描、射電天文、生物遙感、生產(chǎn)監(jiān)控等領(lǐng)域，具體分類可以包括郵件掃描、紙類生產(chǎn)、塑料焊接檢測(cè)、古畫分析、人體透視、食品質(zhì)量檢測(cè)、皮膚癌分類等。要實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)必須提供功率較大的太赫茲波源或太赫茲發(fā)生器，同時(shí)要配備經(jīng)濟(jì)而高質(zhì)量的太赫茲波檢測(cè)器和成像設(shè)備包括太赫茲照相機(jī)。
[0003]由于太赫茲波處于遠(yuǎn)紅外波段，其熱效很強(qiáng)，故其探測(cè)器基本上可分為兩類，一類屬于利用其熱效應(yīng)制成的探測(cè)器，如熱功率計(jì)(bolometer)、熱電探測(cè)器(pyroelectricdetector)等；另一類是利用其光波性質(zhì)的探測(cè)器，如光電探測(cè)器(photo-conductivedetector)和肖特基二極管(SBD)等。而這些探測(cè)器應(yīng)用的前提是有一個(gè)大功率的太赫茲波源充當(dāng)光源。
[0004]單管太赫茲波源由于結(jié)構(gòu)限制，功率有限，而且想要提高單管的太赫茲波源的功率對(duì)設(shè)計(jì)和工藝的要求都非常高，以目前的工藝條件很難達(dá)到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種在當(dāng)前的工藝條件下，無需增加工藝難度，即可將RTO的功率提高十幾倍至幾十倍的具有新型材料結(jié)構(gòu)的半球形透鏡矩陣太赫茲波源。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種具有新型材料結(jié)構(gòu)的半球形透鏡矩陣太赫茲波源，包括有半球形透鏡，所述的半球形透鏡的下表面設(shè)置有由多個(gè)RTO發(fā)射單元構(gòu)成的RTO矩陣，所述的RTO矩陣位于半球形透鏡下表面的圓心處。
[0007]所述的RTO矩陣是由2X2?32X32個(gè)RTO發(fā)射單元構(gòu)成的矩陣。
[0008]所述的RTO發(fā)射單元包括有超窄雙阱的RTD器件，所述的超窄雙阱的RTD器件的集電區(qū)金屬電極上連接有第一微帶貼片天線，所述的超窄雙阱的RTD器件的發(fā)射區(qū)金屬電極上連接有第二微帶貼片天線，所述的第一微帶貼片天線和第二微帶貼片天線的上端面位于同一水平面上，所述的超窄雙阱的RTD器件分別與所述的第一微帶貼片天線之間的空間以及與第二微帶貼片天線之間的空間均填充有二氧化硅鈍化層，所述的超窄雙阱的RTD器件包括有由下至上依次形成的襯底、緩沖層和發(fā)射區(qū)電極接觸層，所述發(fā)射區(qū)電極接觸層上分別形成有發(fā)射區(qū)和發(fā)射區(qū)金屬電極，所述發(fā)射區(qū)上由下至上依次形成有發(fā)射區(qū)隔離層、第一勢(shì)皇、第一勢(shì)阱、子勢(shì)阱、第二勢(shì)阱、第二勢(shì)皇、集電區(qū)隔離層、集電區(qū)、集電區(qū)電極接觸層和集電區(qū)金屬電極。
[0009]所述的襯底為半絕緣InP襯底，厚度為100 — 300 ym，所述的緩沖層由Ina53Gaa47As 層構(gòu)成，厚度為 200nmo
[0010]所述的發(fā)射區(qū)電極接觸層、發(fā)射區(qū)、集電區(qū)和集電區(qū)電極接觸層是由摻Si濃度達(dá)到ZWO19cnT3Ina53Gaa47As層構(gòu)成，其中發(fā)射區(qū)電極接觸層的厚度為400nm，發(fā)射區(qū)的厚度為20nm，集電區(qū)的厚度為15nm，集電區(qū)電極接觸層的厚度為8nm。
[0011]所述的發(fā)射區(qū)隔離層厚度為2nm。
[0012]所述的第一勢(shì)皇和第二勢(shì)皇是由AlAs層構(gòu)成，厚度為1.2nm。
[0013]所述的第一勢(shì)阱、第二勢(shì)阱和集電區(qū)隔離層是由Ina53Gaa47As層構(gòu)成，其中，第一勢(shì)阱和第二勢(shì)阱的厚度為1.2nm，集電區(qū)隔離層的厚度為2nm。
[0014]所述的子勢(shì)講是由InAs層構(gòu)成，厚度為1.2nm。
[0015]所述的集電區(qū)金屬電極和發(fā)射區(qū)金屬電極材質(zhì)為金屬，厚度均為100-300nm。
[0016]本發(fā)明的一種具有新型材料結(jié)構(gòu)的半球形透鏡矩陣太赫茲波源，單管RTO由共振隧穿二極管RTD和微帶貼片天線兩部分組成，或者由RTD、波導(dǎo)和錐形縫隙天線或失調(diào)饋送縫隙天線三部分組成。波導(dǎo)的寬度與振蕩器的寬度不同，這樣就在振蕩器與波導(dǎo)之間形成駐波。RTD位于通過熱沉與振蕩器的上電極相連，同時(shí)可以通過改變RTD在振蕩器中的位置，來實(shí)現(xiàn)振蕩器在不同頻段的振蕩。波導(dǎo)由于傳輸高頻電磁波，并且損耗極小，太赫茲波經(jīng)過波導(dǎo)后最終進(jìn)過縫隙天線或微帶貼片天線發(fā)射出去，這樣就實(shí)現(xiàn)了芯片之間的水平或垂直通信。在當(dāng)前的工藝條件下，無需增加工藝難度，即可將RTO的功率提高十幾倍至幾十倍。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是RTO發(fā)射單元的俯視圖；
[0020]圖4是RTO發(fā)射單元的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5是本發(fā)明中超窄雙阱的RTD器件的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6是本發(fā)明中超窄雙阱的RTD器件的俯視圖。
[0023]圖中
[0024]A:半球形透鏡B:RT0矩陣
[0025]1:超窄雙阱的RTD器件 2:第一矩形微帶貼片天線
[0026]3:第二矩形微帶貼片天線 4:二氧化硅鈍化層
[0027]11:襯底12:緩沖層
[0028]13:發(fā)射區(qū)電極接觸層 14:發(fā)射區(qū)
[0029]15:發(fā)射區(qū)隔離層16:第一勢(shì)皇
[0030]17:第一勢(shì)阱18:子勢(shì)阱
[0031]19:第二勢(shì)阱110:第二勢(shì)皇
[0032]111:集電區(qū)隔離層112:集電區(qū)
[0033]113:集電區(qū)電極接觸層 114:集電區(qū)金屬電極
[0034]115:發(fā)射區(qū)金屬電極
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的一種具有新型材料結(jié)構(gòu)的半球形透鏡矩陣太赫茲波源做出詳細(xì)說明。
[0036]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的一種具有新型材料結(jié)構(gòu)的半球形透鏡矩陣太赫茲波源，包括有半球形透鏡A，所述的半球形透鏡A的下表面設(shè)置有由多個(gè)RTO發(fā)射單元構(gòu)成的RTO矩陣B，即將多個(gè)RTO發(fā)射單元設(shè)計(jì)成集成陣列，所述的RTO矩陣B位于半球形透鏡A下表面的圓心處。考慮偏置電壓引出的引線接觸點(diǎn)布局最佳化等，所述的RTO矩陣B是由2X2?32X32個(gè)RTO發(fā)射單元構(gòu)成的矩陣。
[0037]如圖3、圖4所示，所述RTO發(fā)射單元包括有超窄雙阱的RTD器件1，所述的超窄雙阱的RTD器件I的集電區(qū)金屬電極上連接有第一微帶貼片天線2，所述的超窄雙阱的RTD器件I的發(fā)射區(qū)金屬電極上連接有第二微帶貼片天線3，所述的第一微帶貼片天線2和第二微帶貼片天線3的上端面位于同一水平面上，所述的超窄雙阱的RTD器件I分別與所述的第一微帶貼片天線2之間的空間以及與第二微帶貼片天線3之間的空間均填充有二氧化硅鈍化層4。
[0038]所述的第一微帶貼片天線2和第二微帶貼片天線3均可