一种提升太赫兹探测器响应度的器件

本发明涉及电子器件，具体涉及一种提升太赫兹探测器响应度的器件。

背景技术：

1、太赫兹波指的是频率范围在0.1thz-10thz的电磁波，对应的频率波段。太赫兹科学是对太赫兹波进行研究的科学，太赫兹波能够穿透许多东西。一个世纪以前，太赫兹在红外天文学研究领域有所涉及，但在科研和民用方面并没有引起广泛的重视。

2、而太赫兹波具有许多其他频段电磁波没有的优越特性，其广阔和诱人的发展前景也正因为此，它的几个基本特点如下：

3、(1)穿透性高，太赫兹波对大部分的非极性物质表现出良好的穿透性，因此可以用于不透明物体的扫描，能够用于透视成像，可以有效解决x射线以及超声波成像技术目前存在的一些问题。另外在火灾现场进行援救时，以及在混乱的战场上通信等情况下，太赫兹波依靠它的穿透性能够在这样的环境中进行损耗很低的传输，因而能够具备潜在的发展优势。

4、(2)带宽很宽，因此太赫兹波段内涵盖了大量的物理和化学信息，对于大部分的极性分子和生物大分子，它们的振动频率都处在太赫兹波段范围，所以太赫兹波可以被用在检测物体的组成成分，辨别它们的物理化学特性等方面。

5、(3)将太赫兹波用来检测物质的安全系数是比较高的，因为和其它波段的电磁波相比，它的量子能量及黑体温度是很低的，在检测过程中能够很好地保持物质的完整性。

6、(4)脉冲周期短，典型太赫兹脉冲具有皮秒级的脉宽，因此太赫兹波可以用于分辨时间和采样技术。于此同时太赫兹波的信噪比高出远红外脉冲信噪比几个数量级，所以对远红外背景噪声有一定的抑制作用。

7、(5)具有良好的方向性，因此太赫兹波常被用在战争中进行短距离的通信，以保证信息传输过程中方向的稳定和可靠，防止信息的泄露。

8、太赫兹技术在发展上遇到了阻碍，主要困难在于缺少有效的探测器和发射源。

9、近些年来，随着无线通信的迅速发展，无线通信系统对微波功率放大器的要求进一步提高。基于异质结的器件越来越受到普遍的重视。伴随着工艺技术的提高，器件的性能得到了很大的提升。

10、场效应晶体管(fet)广泛用于集成芯片中。fet包括源极、漏极和栅极。通过将偏压施加至栅极，可以控制源极和漏极之间的电流。当晶体管处于亚阈值区域(即，对于低于阈值电压的栅源电压)内时，fet的亚阈值漏极电流是在fet的源极和漏极之间流动的电流。由于很大的亚阈值斜率改进导通电流和截止电流之间的比率，所以通常期望很大的亚阈值斜率(即，很小的亚阈值摆动)，因此，减小了泄漏电流。因此，可以基于fet器件的改进，以便实现提升太赫兹探测器响应速度的问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种提升太赫兹探测器响应度的器件，基于fet的改进，实现进一步提升太赫兹探测器的响应速度。

2、为了解决上述问题，本发明采用了如下的技术方案：

3、一种提升太赫兹探测器响应度的器件，包括衬底，在衬底上为aln成核层，厚度为30～50nm；

4、在aln成核层上为第一n+gan欧姆接触层，厚度为0.5-1.5μm，掺杂浓度1-2*1018cm-3，淀积金属ti/al/ni/au形成欧姆接触，作为器件的源极和漏极；

5、在第一n+gan欧姆接触层上是外延生长的inaln电子发射层，厚度为80-200nm，in组分为14％-22％；

6、在inaln电子发射层上外延生长掺杂浓度为0.5-2*1017cm-3，厚度为0.5-2μm的n-gan有源层和第二n+gan欧姆接触层；

7、在第二n+gan欧姆接触层上淀积金属ti/al/ni/au，与n+gan形成欧姆接触，构成器件的栅极；

8、第一n+gan欧姆接触层上穿出鳍式电子气沟道，鳍式电子气沟道从衬底生长且贯穿栅极与源极和漏极相连，且位于淀积金属ti/al/ni/au之下。

9、作为一种可实施方式，所述鳍式电子气沟道为四棱柱，且底部到顶部渐窄设置，顶部的面积不低于所述栅极的顶部面积的50％；所述鳍式电子气沟道的顶部宽度小于等于15μm。

10、作为一种可实施方式，所述鳍式电子气沟道包括第一相对柱面和第二相对柱面，第一相对柱面和第二相对柱面均等角度倾斜靠拢。

11、作为一种可实施方式，所述aln成核层的厚度为30-50nm，长度为25-35μm。

12、作为一种可实施方式，所述第一n+gan欧姆接触层厚度为0.5-1.5μm，掺杂浓度为1-2*1018cm-3；所述第二n+gan欧姆接触层厚度为100-400nm，掺杂浓度为1-2*1018cm-3。

13、作为一种可实施方式，所述衬底为sic衬底，厚度为150-300μm。

14、作为一种可实施方式，栅极长度为10-15μm，淀积金属ti/al/ni/au的厚度为30nm/120nm/50nm/160nm。

15、作为一种可实施方式，所述器件的长度为40-60μm，宽度为25-35μm。

16、作为一种可实施方式，所述inaln电子发射层、n-gan有源层和第二n+gan欧姆接触层的长度为10-15μm。

17、作为一种可实施方式，所述第一n+gan欧姆接触层上表面以下100-300nm的部分的长度为10-15μm，其他部分的长度为25-35μm。

18、本发明的有益效果在于：本发明提供的一种提升太赫兹探测器响应度的器件，基于inaln材料的相关特性，与gan材料形成inaln/gan异质结，能够与gan形成无失配的异质结界面，并且采用fet器件结构，实现栅极对二维电子气的立体调控，从而增强栅极了对沟道的调制能力，不仅降低了栅极长度，提高了器件响应太赫兹波的速度还提升了器件的集成度。

技术特征：

1.一种提升太赫兹探测器响应度的器件，其特征在于，包括衬底，在衬底上为aln成核层，厚度为30-50nm；

2.根据权利要求1所述的提升太赫兹探测器响应度的器件，其特征在于，所述鳍式电子气沟道为四棱柱，且底部到顶部渐窄设置，顶部的面积不低于所述栅极的顶部面积的50％；所述鳍式电子气沟道的顶部宽度小于等于15μm。

3.根据权利要求2所述的提升太赫兹探测器响应度的器件，其特征在于，所述鳍式电子气沟道包括第一相对柱面和第二相对柱面，第一相对柱面和第二相对柱面均等角度倾斜靠拢。

4.根据权利要求1所述的提升太赫兹探测器响应度的器件，其特征在于，所述aln成核层的厚度为30-50nm，长度为25-35μm。

5.根据权利要求1所述的提升太赫兹探测器响应度的器件，其特征在于，所述第一n+gan欧姆接触层厚度为0.5-1.5μm，掺杂浓度为1-2*1018cm-3；所述第二n+gan欧姆接触层厚度为100-400nm，掺杂浓度为1-2*1018cm-3。

6.根据权利要求1所述的提升太赫兹探测器响应度的器件，其特征在于，所述衬底为sic衬底，厚度为150-300μm。

7.根据权利要求1所述的提升太赫兹探测器响应度的器件，其特征在于，栅极长度为10-15μm，淀积金属ti/al/ni/au的厚度为30nm/120nm/50nm/160nm。

8.根据权利要求1所述的提升太赫兹探测器响应度的器件，其特征在于，所述器件的长度为40-60μm，宽度为25-35μm。

9.根据权利要求1所述的提升太赫兹探测器响应度的器件，其特征在于，所述inaln电子发射层、n-gan有源层和第二n+gan欧姆接触层的长度为10-15μm。

10.根据权利要求1所述的提升太赫兹探测器响应度的器件，其特征在于，所述第一n+gan欧姆接触层上表面以下100-300nm的部分的长度为10-15μm，其他部分的长度为25-35μm。

技术总结
本发明涉及电子器件技术领域，具体涉及一种提升太赫兹探测器响应度的器件，包括衬底，在衬底上为AlN成核层，在AlN成核层上为第一n<supgt;+</supgt;GaN欧姆接触层，作为器件的源极和漏极，在第一n<supgt;+</supgt;GaN欧姆接触层上是外延生长的InAlN电子发射层，在InAlN电子发射层上外延生长n<supgt;‑</supgt;GaN有源层和第二n<supgt;+</supgt;GaN欧姆接触层，构成器件的栅极，第一n<supgt;+</supgt;GaN欧姆接触层上穿出鳍式电子气沟道，鳍式电子气沟道从衬底生长且贯穿栅极与源极和漏极相连；本发明器件实现栅极对二维电子气的立体调控，从而增强栅极了对沟道的调制能力，降低栅极长度，提高了器件响应太赫兹波的速度。

技术研发人员：孙云飞,阙妙玲,陈丽香,孙佳惟
受保护的技术使用者：苏州科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15