分、以及太赫兹波耦合天线部分，其中:太赫兹波耦合天线部分为耦合特定频率的天线，同时作为接触电极与所述晶体管部分的纳米结构栅极相连接；太赫兹波耦合天线部分位于所述晶体管部分的源极和漏极两侦牝分别从两瓣天线之间引出源极和漏极的接触电极；晶体管部分的纳米结构栅极仅与所述太赫兹波耦合天线双狭缝开口的一侧相连接，晶体管部分的源极和漏极相对于太赫兹波耦合天线是非对称的。
[0029]参照图1和图2，晶体管部分位于对AlGaN/GaN异质结进行干法刻蚀后形成的有源区台面之上，由源极、漏极、纳米结构栅极以及AlGaN/GaN异质结界面处二维电子气沟道构成。AlGaN/GaN异质结包括AlGaN势皇层及GaN层，且GaN层位于AlGaN势皇层之下；源极和漏极分别从有源区台面之上嵌入有源区台面并穿过AlGaN/GaN异质结界面处的二维电子气沟道，源极或漏极与AlGaN层之间均是欧姆接触；纳米结构栅极形成于有源区台面之上且位于源极与漏极之间，该纳米结构栅极与AlGaN层是肖特基接触，用于对源极与漏极间沟道内二维电子气进行调制。
[0030]太赫兹波耦合天线部分包括左右对称的两瓣，分别位于有源区台面两侧，左右对称的这两瓣均与晶体管部分的纳米结构栅极相连接，同时作为纳米结构栅极的接触测试电极。
[0031]源漏接触测试电极及引线部分包括源极测试接触电极、源极引线、漏极测试接触电极和漏极引线，其中:源极引线和漏极引线分别从太赫兹波耦合天线部分的两瓣之间向外延伸，源极引线的一端连接于源接触测试电极，另一端通过金属爬坡与有源区台面之上的晶体管部分的源极相连接，漏极引线的一端连接于漏接触测试电极，另一端通过金属爬坡与有源区台面之上的晶体管部分的漏极相连接。
[0032]太赫兹波耦合天线部分整体成正方形，每一瓣均被挖掉一个矩形窗口，形成狭缝天线结构，狭缝位于靠近晶体管部分一侧，并在靠近纳米结构栅极处形成开口。开口的上端与纳米结构栅极相连，使得与耦合天线相连接的纳米结构栅极相对于源极和漏极不对称，以实现对太赫兹波的探测。太赫兹波耦合天线整体尺寸的长度和宽度范围在200微米至1000微米之间，优选地太赫兹波耦合天线整体尺寸的长度和宽度为500微米；通过改变整体尺寸以及狭缝尺寸来改变天线自身的耦合频率以及阻抗，使得计算的太赫兹波天线金属电极对太赫兹波的阻抗与晶体管纳米结构栅极的输入阻抗相匹配，进而对指定频率太赫兹波的尚效探测。
[0033]本发明是基于阻抗匹配的高电子迀移率晶体管太赫兹探测器，探测器的天线阻抗通过计算模拟，具有双狭缝天线集成晶体管栅极耦合特定频率的太赫兹波，并且天线的阻抗与晶体管自身的阻抗相匹配，实现对太赫兹波的高效探测。
[0034]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种太赫兹波探测器，以氮化镓高电子迀移率晶体管为基本结构，包括晶体管部分、源漏接触测试电极及引线部分、以及太赫兹波耦合天线部分，其中: 所述太赫兹波耦合天线部分为耦合特定频率的天线，同时作为接触电极与所述晶体管部分的纳米结构栅极相连接； 所述太赫兹波耦合天线部分位于所述晶体管部分的源极和漏极两侧，分别从两瓣天线之间引出源极和漏极的接触电极； 所述晶体管部分的纳米结构栅极仅与所述太赫兹波耦合天线的一侧相连接，所述晶体管部分的源极和漏极相对于纳米结构栅极是非对称的。
2.根据权利要求1所述的太赫兹波探测器，其特征在于，所述晶体管部分位于对AlGaN/GaN异质结进行干法刻蚀后形成的有源区台面之上，由源极、漏极、纳米结构栅极以及AlGaN/GaN异质结界面处二维电子气沟道构成。
3.根据权利要求2所述的太赫兹波探测器，其特征在于，所述AlGaN/GaN异质结包括AlGaN势皇层及GaN层，且GaN层位于AlGaN势皇层之下； 源极和漏极分别从有源区台面之上嵌入有源区台面并穿过AlGaN/GaN异质结界面处的二维电子气沟道，源极或漏极与AlGaN层之间均是欧姆接触； 纳米结构栅极形成于有源区台面之上且位于源极与漏极之间，该纳米结构栅极与AlGaN层是肖特基接触，用于对源极与漏极间沟道内二维电子气进行调制。
4.根据权利要求1所述的太赫兹波探测器，其特征在于，所述太赫兹波耦合天线部分包括左右对称的两瓣，分别位于有源区台面两侧，左右对称的这两瓣均与晶体管部分的纳米结构栅极相连接，同时作为纳米结构栅极的接触测试电极。
5.根据权利要求4所述的太赫兹波探测器，其特征在于，所述源漏接触测试电极及引线部分包括源极测试接触电极、源极引线、漏极测试接触电极和漏极引线，其中: 源极引线和漏极引线分别从太赫兹波耦合天线部分的两瓣之间向外延伸，源极引线的一端连接于源接触测试电极，另一端通过金属爬坡与有源区台面之上的晶体管部分的源极相连接，漏极引线的一端连接于漏接触测试电极，另一端通过金属爬坡与有源区台面之上的晶体管部分的漏极相连接。
6.根据权利要求4所述的太赫兹波探测器，其特征在于，所述太赫兹波耦合天线部分整体成正方形，每一瓣均被挖掉一个矩形窗口，形成狭缝天线结构，狭缝位于靠近晶体管部分一侧，并在靠近纳米结构栅极处形成开口。
7.根据权利要求6所述的太赫兹波探测器，其特征在于，所述开口的上端与纳米结构栅极相连，使得与耦合天线相连接的纳米结构栅极相对于源极和漏极不对称，以实现对太赫兹波的探测。
8.根据权利要求6所述的太赫兹波探测器，其特征在于，所述太赫兹波耦合天线整体尺寸的长度和宽度范围在200微米至1000微米之间，通过改变整体尺寸以及狭缝尺寸来改变天线自身的耦合频率以及阻抗，使得计算的太赫兹波天线金属电极对太赫兹波的阻抗与晶体管纳米结构栅极的输入阻抗相匹配，进而对指定频率太赫兹波的高效探测。
9.根据权利要求8所述的太赫兹波探测器，其特征在于，所述太赫兹波耦合天线整体尺寸的长度和宽度为500微米。
【专利摘要】本发明公开了一种太赫兹波探测器，以氮化镓高电子迁移率晶体管为基本结构，包括晶体管部分、源漏接触测试电极及引线部分、太赫兹波耦合天线部分，其中：所述太赫兹波耦合天线部分为耦合特定频率的天线，同时作为接触电极与所述晶体管部分的纳米结构栅极相连接；所述太赫兹波耦合天线部分位于所述晶体管部分的源极和漏极两侧，分别从两瓣天线之间引出源极和漏极的接触电极；所述晶体管部分的纳米结构栅极仅与所述太赫兹波耦合天线双狭缝开口的一侧相连接，所述晶体管部分的源极和漏极相对于太赫兹波耦合天线是非对称的。本发明通过使探测器天线的金属电极对入射太赫兹波的阻抗与晶体管栅极输入阻抗相匹配，实现对太赫兹波的高效、高灵敏度探测。
【IPC分类】G01J1-42
【公开号】CN104596641
【申请号】CN201510029446
【发明人】白龙, 颜伟, 杨富华
【申请人】中国科学院半导体研究所
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月21日