[發明專利]基于負微分遷移率的平面納米電磁輻射器結構

無效

• 申請號: 200810219701.9
• 申請日: 2008-12-05
• 公開（公告）號: CN101431106A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 王鋼;宋愛民;許坤遠
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/772;H01L29/778;H01L29/739;H01L27/12;G01N23/00
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 禹小明

技術領域

本發明涉及一種基于負微分遷移率的平面納米電磁輻射器結構。

背景技術

太赫茲(THz)波在電磁波譜中占有一個很特殊的位置，其頻率范圍大致為 0.1-10THz(THz＝1012Hz)。在長波方向，它與毫米波有重疊；在短波方向，它與 紅外線有重疊。由于其所處的特殊位置，THz波具一系列特殊的性質：在頻域上， 太赫茲處于宏觀經典理論向微觀量子理論的過渡區，處于電子學向光子學的過 渡；它覆蓋了包括蛋白質在內的各種大分子的轉動和振蕩頻率；它的量子能量 很低，不會對物質產生破壞作用；所以與X射線相比，有很大的優勢，必將成 為研究各種物質——特別是生命物質——強有力的工具，因此，在基礎科學上 有很重要的學術價值。此外，在科學技術上及工業上也有很多很誘人的應用。 由于太赫茲的波長比微波小1000倍以上，所以其空間分辨率很高。因此可用于 如信息科學方面的高空間、時間分辨率成像，信號處理以及大容量數據傳輸； 材料科學方面的分層成像、生物成像；等離子體聚變的診斷；天文學及環境科 學等。而且在國防上也有著極其重要的應用前景：如毒品的檢測、武器的搜查 和軍事情報的收集等。

在THz科學技術中，探測器和輻射源既是基礎也是關鍵，目前已經成為國 內外研究熱點。其中基于平面納米結構的器件由于工藝簡單、易于集成且寄生 電容小，越來越受到人們的重視。今年三月份，中國國家發明專利(專利號ZL 02808508.6)公布了一種平面納米二極管器件。該器件是通過采用納米刻蝕技 術在一個導電襯底上制作絕緣線以限定電荷流動路徑而獲得的。用它作為元件 可以構成全部的邏輯門：如OR、AND以及NOT；也可以構成全波段的整流器，用 于探測電磁波。最新的實驗表明該器件至少能用于探測頻率高達0.11THz的電 磁波。由于該器件在反向偏壓的條件下具有負微分電阻，因此可以作為振蕩電 路的關鍵元件。但是，專利02808508.6沒有公布一個自發振蕩的平面納米電磁 波輻射器件，也沒有公布制作自發振蕩的平面納米電磁波輻射器件的關鍵方法。

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明的目的是實現一種基于負微分遷移率的平面 納米電磁輻射器結構，該器件具有工藝簡單、易于集成、功率高、熱性能好等 優點。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種基于負微分遷移率的平面納 米電磁輻射器結構，其由下往上依次包括絕緣襯底、有源層及絕緣保護層，有 源層的兩側還分別設有側面電極，該有源層包括位于有源層左右兩端的低電阻 區域、位于有源層中間的電場強度分布不均勻的高電阻區域，且兩低電阻區域 通過高電阻區域相連通。

該高電阻區域的上下兩側分別設有絕緣區域，且每一絕緣區域的整體幾何 形狀關于有源層的中心線不對稱。

該絕緣區域呈L型；該絕緣區域內設有不與其它區域聯通的孤立區域。

該絕緣區域上下兩端設有改變絕緣區域中電荷分布的電極。

該絕緣區域通過在絕緣保護層上制作平面納米電極，并加上偏壓的方式改 變有源層導電特性的空間分布形成。

該絕緣區域通過在有源層上刻蝕納米絕緣溝槽形成。

該絕緣溝槽中還填有不同介電常數的絕緣材料。

有源層的上下兩端設有改變有源層中高電阻區域電場分布的電極。

該絕緣保護層上還設置有一層金屬層。

該有源層由本征的In_0.53Ga_0.47As層和本征的In_0.53Al_0.47As層構成，并在 In_0.53Ga_0.47As層和In_0.53Al_0.47As層的界面上形成有二維電子氣層。

該有源層的厚度小于100nm，該高電阻區域的左右長度為1200～1300nm之 間，上下寬度為50～70nm之間。

與現有技術相比，本發明的優點和有益效果體現在：本發明利用高電阻區 域不均勻的電場分布，利于電荷疇的充分生長，使得振蕩大大增強，從而獲得 穩定的電磁波輻射。

附圖說明

圖1a、1b為本發明中兩端器件第一種優選實施例子的示意圖，圖1c為一 個對比器件的平面結構；