光導天線、照相機、成像裝置以及計測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光導天線、照相機、成像裝置、以及計測裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，具有10GHz以上30THz以下的頻率的電磁波亦即太赫茲波受到關注。太赫茲波能夠使用于例如成像、分光計測等各種計測、非破壞檢查等。
[0003]產(chǎn)生該太赫茲波的太赫茲波產(chǎn)生裝置例如具有產(chǎn)生具有亞皮秒(幾百飛秒)左右的脈沖寬度的光脈沖的光脈沖產(chǎn)生裝置、和通過被照射由光脈沖產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的光脈沖來產(chǎn)生太赫茲波的光導天線(Photo Conductive Antenna:PCA)。
[0004]例如專利文獻I中記載了一種具備半絕緣性GaAs基板、半絕緣性GaAs基板上利用低溫MBE (分子束外延生長)法所形成的GaAs (LT 一 GaAs)層、和形成在LT 一 GaAs層上的一對電極的光導天線。并且，專利文獻I中記載了由LT 一 GaAs層激勵出的自由載流子被偏壓的電場加速而使電流流動，因該電流的變化而產(chǎn)生太赫茲波。
[0005]期望在上述那樣的光導天線中所產(chǎn)生的太赫茲波的強度較大，由此，能夠實現(xiàn)例如檢測靈敏度較高的照相機、成像裝置、計測裝置。
[0006]專利文獻1:日本特開2009 - 124437號公報
[0007]已知在光導天線中所產(chǎn)生的太赫茲波的強度取決于光導天線中載流子移動的(渡越)層的載流子迀移率。即，該層的載流子迀移率越大，在光導天線中所產(chǎn)生的太赫茲波的強度越大。
[0008]在專利文獻I的光導天線中，由于LT 一 GaAs層的載流子迀移率(電子迀移率)小到100cm2/Vs?150cm2/Vs，所以存在不能夠產(chǎn)生光電流的時間變化小、強度較大的太赫茲波的情況。因此，存在無法實現(xiàn)檢測靈敏度較高的照相機、成像裝置、計測裝置的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的幾個方式的目的之一在于提供一種與以往相比提高載流子迀移率、產(chǎn)生強度較大的太赫茲波的光導天線。另外，本發(fā)明的幾個方式的目的之一在于提供一種包括上述光導天線的照相機、成像裝置、以及計測裝置。
[0010]本發(fā)明所涉及的光導天線是被照射光脈沖而產(chǎn)生太赫茲波的光導天線，包括:第I層，其被照射上述光脈沖而形成載流子；第2層，其位于上述第I層上方、且具有比上述第I層的載流子迀移率大的載流子迀移率；以及第I電極以及第2電極，其位于上述第2層上方、且向上述第2層施加電壓。
[0011]在這樣的光導天線中，分別設置形成載流子的層、和載流子因施加電壓而移動的層。因此，在這樣的光導天線中，能夠在第I層形成多數(shù)的載流子，并且載流子能夠在載流子迀移率較大的第2層中移動。因此，在這樣的光導天線中，能夠提高載流子移動的層的載流子迀移率，并能夠產(chǎn)生(放射)強度較大的太赫茲波。
[0012]此外，在本發(fā)明所涉及的記載中，例如“特定物(以下，稱為“A”)的“上方”形成其它特定物(以下，稱為“B”)”等使用“上方”這個用語的情況下，作為包括在A上直接形成B的情況、和在A上經(jīng)由其它物形成B的情況，使用“上方”這個用語。
[0013]在本發(fā)明所涉及的光導天線中，上述第I層可以由半絕緣性基板構成。
[0014]在這樣的光導天線中，能夠產(chǎn)生強度較大的太赫茲波。
[0015]在本發(fā)明所涉及的光導天線中，上述第I層可以由GaAs構成。
[0016]在這樣的光導天線中，能夠在第I層形成多數(shù)的載流子。
[0017]在本發(fā)明所涉及的光導天線中，上述第I層可以由硅構成。
[0018]在這樣的光導天線中，例如與第I層由GaAs構成的情況相比，能夠廉價地形成基板，并且能夠以通用的半導體制造工序形成，所以能夠實現(xiàn)低成本化。
[0019]在本發(fā)明所涉及的光導天線中，上述第2層可以由以碳為主成分的材料構成。
[0020]在這樣的光導天線中，能夠產(chǎn)生強度較大的太赫茲波。
[0021]在本發(fā)明所涉及的光導天線中，上述第2層可以由石墨烯構成。
[0022]在這樣的光導天線中，與使用由LT - GaAs層、半絕緣性GaAs構成的層作為載流子移動的層的情況相比，能夠提高載流子移動的層的載流子迀移率。
[0023]在本發(fā)明所涉及的光導天線中，上述第2層可以包括碳納米管。
[0024]在這樣的光導天線中，與使用由LT - GaAs層、半絕緣性GaAs構成的層作為載流子移動的層的情況相比，能夠提高載流子移動的層的載流子迀移率。
[0025]在本發(fā)明所涉及的光導天線中，可以包括位于上述第2層與上述第I電極之間、以及上述第2層與上述第2電極之間的絕緣層。
[0026]在這樣的光導天線中，能夠提高耐壓。其結果在這樣的光導天線中，能夠具有較高的可靠性。
[0027]本發(fā)明所涉及的太赫茲波產(chǎn)生裝置包括產(chǎn)生上述光脈沖的光脈沖產(chǎn)生裝置；以及被照射上述光脈沖而產(chǎn)生上述太赫茲波的本發(fā)明所涉及的光導天線。
[0028]在這樣的太赫茲波產(chǎn)生裝置中，由于包括本發(fā)明所涉及的光導天線，所以能夠產(chǎn)生強度較大的太赫茲波。
[0029]本發(fā)明所涉及的照相機包括產(chǎn)生上述光脈沖的光脈沖產(chǎn)生裝置；被照射上述光脈沖而產(chǎn)生上述太赫茲波的本發(fā)明所涉及的光導天線；對從上述光導天線射出且透過對象物的上述太赫茲波或者被對象物反射的上述太赫茲波進行檢測的太赫茲波檢測部；以及對上述太赫茲波檢測部的檢測結果進行存儲的存儲部。
[0030]在這樣的照相機中，由于包括本發(fā)明所涉及的光導天線，所以能夠具有較高的檢測靈敏度。
[0031]本發(fā)明所涉及的成像裝置包括產(chǎn)生上述光脈沖的光脈沖產(chǎn)生裝置；被照射上述光脈沖而產(chǎn)生上述太赫茲波的本發(fā)明所涉及的光導天線；對從上述光導天線射出且透過對象物的上述太赫茲波或者被對象物反射的上述太赫茲波進行檢測的太赫茲波檢測部；以及基于上述太赫茲波檢測部的檢測結果來生成上述對象物的圖像的圖像形成部。
[0032]在這樣的成像裝置中，由于包括本發(fā)明所涉及的光導天線，所以能夠具有較高的檢測靈敏度。
[0033]本發(fā)明所涉及的計測裝置包括產(chǎn)生上述光脈沖的光脈沖產(chǎn)生裝置；被照射上述光脈沖而產(chǎn)生上述太赫茲波的本發(fā)明所涉及的光導天線；對從上述光導天線射出且透過對象物的上述太赫茲波或者被對象物反射的上述太赫茲波進行檢測的太赫茲波檢測部；以及基于上述太赫茲波檢測部的檢測結果來計測上述對象物的計測部。
[0034]在這樣的計測裝置中，由于包括本發(fā)明所涉及的光導天線，所以能夠具有較高的檢測靈敏度。
【附圖說明】
[0035]圖1是示意性地表示本實施方式所涉及的光導天線的剖視圖。
[0036]圖2是示意性地表示本實施方式所涉及的光導天線的俯視圖。
[0037]圖3是示意性地表示本實施方式所涉及的光導天線的制造工序的剖視圖。
[0038]圖4是示意性地表示本實施方式所涉及的光導天線的制造工序的剖視圖。
[0039]圖5是示意性地表示本實施方式所涉及的光導天線的制造工序的剖視圖。
[0040]圖6是示意性地表示本實施方式的第I變形例所涉及的光導天線的剖視圖。
[0041]圖7是示意性地表示本實施方式的第2變形例所涉及的光導天線的剖視圖。
[0042]圖8是表示本實施方式所涉及的太赫茲波產(chǎn)生裝置的構成的圖。
[0043]圖9是表示本實施方式所涉及的成像裝置的框圖。
[0044]圖10是示意性地表示本實施方式所涉及的成像裝置的太赫茲波檢測部的俯視圖。
[0045]圖11是表示對象物在太赫茲頻段的頻譜的圖。
[0046]圖12是表示對象物的物質A、B以及C的分布的圖像的圖。
[0047]圖13是表示本實施方式所涉及的計測裝置的框圖。
[0048]圖14是表示本實施方式所涉及的照相機的框圖。
[0049]圖15是示意性地表示本實施方式所涉及的照相機的立體圖。
【具體實施方式】
[0050]以下，使用附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。此外，以下說明的實施方式并沒有不當?shù)叵薅夹g方案所記載的本發(fā)明的內(nèi)容。另外，以下說明的構成的全部并非是本發(fā)明的必須構成要件。
[0051]1.光導天線
[0052]首先，參照附圖，對本實施方式所涉及的光導天線進行說明。圖1是示意性地表示本實施方式所涉及的光導天線100的剖視圖。圖2是示意性地表示本實施方式所涉及的光導天線100的俯視圖。此外，圖1是圖2的I 一 I線剖視圖。
[0053]光導天線100如圖1以及圖2所示，包括第I層10、第2層20、第I電極30、和第2電極32。光導天線100通過被照射光脈沖P而產(chǎn)生太赫茲波T。
[0054]此外，所謂光脈沖是指短時間內(nèi)強度急劇變化的光。光脈沖P的脈沖寬度(半值全寬度FWHM)并未特別限定，但例如是Ifs(飛秒)以上800fs以下。另外，所謂太赫茲波是指頻率為10GHz以上30THz以下的電磁波，特別是指300GHz以上3THz以下的電磁波。
[0055]第I層10例如由半絕緣性基板構成。此處，半絕緣性基板是指由化合物半導體構成的基板、高電阻(例如，比電阻為17 Ω.Cm以上)的基板。具體而言，構成第I層10的半絕緣性基板是不包含(不摻雜)雜質的GaAs基板。即，具體而言，第I層10由GaAs構成。構成第I