[發明專利]基于微機械砷化鎵基固支梁的頻率檢測器及檢測方法

有效

• 申請號: 201210204654.7
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102735926A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 廖小平;易真翔
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明提出了基于微機械砷化鎵基固支梁的頻率檢測器及制備方法，屬于微電子機械系統（MEMS）的技術領域。

背景技術

微波頻率是微波非常重要的一個參數。微波信號頻率檢測系統在雷達、無線通訊等方面都有極其廣泛的應用。現有的微波頻率檢測技術主要是基于外差法、計數法和諧振法等原理，它們具有高精度和寬頻帶的優點，然而其最大的缺點是需要比較精密的測量儀器。隨著科學技術的發展，現代個人通信系統要求微波頻率檢測器具有簡單的結構，小的體積以及小的直流功耗。近年來，隨著MEMS技術的快速發展，并對MEMS固支梁結構進行了深入的研究，使基于微機械砷化鎵基固支梁實現上述功能的微波頻率檢測器成為可能。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種基于微機械砷化鎵基固支梁的頻率檢測器及檢測方法，通過下拉電極控制MEMS固支梁，使兩支路頻率相同但存在一定相位差的微波信號同時加載到砷化鎵MESFET（金屬半導體場效應管）的柵極上，通過檢測源漏極飽和電流，推算出待測微波信號的頻率。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于微機械砷化鎵基固支梁的頻率檢測器，該頻率檢測器包括

功率分配器、90度移相器、低通濾波器和砷化鎵金屬半導體場效應管，

功率分配器，用于接收待側微波信號，并將該待側微波信號分成幅度、相位相同的兩個支路信號，即第一路微波信號和第二路微波信號，并分別輸出給砷化鎵金屬半導體場效應管和90度移相器；

90度移相器，用于接收所述第二路微波信號，將該信號產生一個與頻率成正比的相移后，輸出第三路微波信號給砷化鎵金屬半導體場效應管；

低通濾波器，用于通過隔直電容與砷化鎵金屬半導體場效應管相連，濾去其輸出的高頻信號，得到與頻率相關的電流信號；

砷化鎵金屬半導體場效應管，用于實現頻率的測量；其中，

砷化鎵金屬半導體場效應管包括砷化鎵襯底，生長在砷化鎵襯底表面上的用于輸出飽和電流的源極和漏極，源極與漏極相對設置，在源極和漏極的外側分別設有第一固支梁錨區，第二固支梁錨區，設置在源極和漏極之間柵極，設置在在該柵極上方且與柵極相對的固支梁，固支梁的兩側分別與第一固支梁錨區，第二固支梁錨區相連；?

在柵極與第一固定梁錨區之間設有第一下拉電極，在柵極與第二固定梁錨區之間設有第二下拉電極，第一下拉電極和第二下拉電極分別被絕緣介質層覆蓋；

源極接地，漏極接正電壓；源極和漏極之間通過N型溝道連通，電流方向由漏極到源極；源極和漏極由金和N型重摻雜區形成歐姆接觸區構成；

柵極由金與N型薄層形成的肖特基接觸區構成，柵極接負電壓，其用于調整N型溝道耗盡層的寬度，改變源極漏極之間的飽和電流的大小；

功率分配器輸出的第一路微波信號輸出給第一固支梁錨區；

90度移相器的第三路微波信號輸出給砷化鎵金屬半導體場效應管的第二固支梁錨區。

本發明還提供了一種基于微機械砷化鎵基固支梁的頻率檢測方法，該方法包括如下步驟：

源極和漏極用于輸出飽和電流，由金和N型重摻雜區形成歐姆接觸區構成；當砷化鎵金屬半導體場效應管正常工作情況下，源極接地，漏極接正電壓，N型溝道中的電子將從源極流向漏極，電流方向由漏極到源極，柵極由金與N型薄層形成的肖特基接觸區構成，接負電壓；

待測微波信號經過功率分配器分成幅度、相位完全相同的兩個支路信號，一路信號連接到第一固支梁錨區，另一路信號經過一個90度線性移相器之后連接到第二固支梁錨區；當第一下拉電極和第二下拉電極上沒有直流偏置時，固支梁位于柵極的上方，砷化鎵金屬半導體場效應管處于非頻率檢測狀態；

當在第一下拉電極和第二下拉電極加載直流偏置時，固支梁被下拉且與柵極接觸時，兩路微波信號同時加載到柵極上，從而改變源極漏極之間的飽和電流大小；通過一個電容和濾波器之后，檢測源極漏極飽和電流的大小最終實現頻率的測量。

有益效果：本發明的基于微機械砷化鎵基固支梁的頻率檢測器不但具有體積小，結構簡單，易于測量的優點，而且具有低直流功耗，易于集成且與GaAs單片微波集成電路兼容的優點。

附圖說明

圖1是基于微機械砷化鎵基固支梁的頻率檢測器的俯視圖；

圖2是基于微機械砷化鎵基固支梁的頻率檢測器的A-A剖面圖；

圖3是基于微機械砷化鎵基固支梁的頻率檢測器的B-B剖面圖；

圖中包括：GaAs襯底1，源極2，漏極3，柵極4，N型溝道