[發(fā)明專利]具有歐姆接觸電極的半絕緣GaAs光電導(dǎo)天線

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2013-04-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103236591A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯磊;董陳崗;楊匯鑫;施衛(wèi);陳素果;閆志巾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué);東莞市五峰科技有限公司
• 主分類號(hào): H01Q23/00
• 分類號(hào): H01Q23/00;H01Q1/22
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超高速電子學(xué)領(lǐng)域、超快光學(xué)領(lǐng)域及太赫茲科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的交叉學(xué)科，涉及一種具有歐姆接觸電極的半絕緣GaAs光電導(dǎo)天線。

背景技術(shù)

太赫茲波通常指的是頻率在0.1THz～10THz(波長(zhǎng)在3mm～30um)范圍內(nèi)的電磁輻射。與其他波段相比，太赫茲電磁波具有其獨(dú)特的性能，如瞬態(tài)性、寬帶性、相干性和低能性等，在物體成像、醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、射電天文、寬帶移動(dòng)通訊、衛(wèi)星通訊和軍用雷達(dá)等領(lǐng)域具有重要的科學(xué)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

光電導(dǎo)天線的輻射機(jī)制是激光脈沖激發(fā)的光生載流子在外加偏置電場(chǎng)和內(nèi)建電場(chǎng)的作用下加速運(yùn)動(dòng)，從而在光電導(dǎo)材料的表面產(chǎn)生瞬變光電流，從而向外輻射太赫茲脈沖。然而傳統(tǒng)的光電導(dǎo)天線均采用肖特基接觸電極，導(dǎo)致電場(chǎng)不均勻地分布在電極間隙間，因此太赫茲輻射強(qiáng)度與激光照射位置和激光光束的尺寸有關(guān)。在相同偏置電壓下，當(dāng)采用聚焦半徑較小的激光束照射電場(chǎng)分布較強(qiáng)的陽(yáng)極附近區(qū)域時(shí)，太赫茲波的幅值將成倍增加；但是，隨著激光束直徑的減小電場(chǎng)屏蔽效應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致天線的發(fā)射效率降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有歐姆接觸電極的半絕緣GaAs光電導(dǎo)天線，解決現(xiàn)有光電導(dǎo)天線發(fā)射效率低的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，具有歐姆接觸電極的半絕緣GaAs光電導(dǎo)天線，包括半絕緣砷化鎵基片，半絕緣砷化鎵基片上為正、負(fù)兩個(gè)AuGeNi合金電極，半絕緣砷化鎵基片可視為阻值較大的電阻R_GaAs，兩個(gè)AuGeNi合金電極與基片材料的接觸電阻可視為兩個(gè)阻值較小的電阻R_Ohm，電阻R_GaAs與兩個(gè)電阻R_Ohm串聯(lián)，R_Ohm＜＜R_GaAs，電阻R_GaAs的阻值為從幾兆歐到幾百兆歐，R_Ohm的阻值小于1歐姆。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

分別考慮了不同規(guī)格的具有歐姆接觸電極的半絕緣GaAs光電導(dǎo)天線，正、負(fù)電極之間的間隙范圍為50μm-200μm。

半絕緣砷化鎵基片是利用液拉直封法制備的（100）晶向的SI-GaAs，其電阻率高于10⁷Ω·cm；AuGeNi合金電極是通過(guò)電子束蒸發(fā)或磁控濺射在半絕緣砷化鎵基片上分別沉積20-100nm的Ni，50-500nm的Au，20-100nm的Ge和50-100nm的Au，再在300℃-400℃的溫度范圍內(nèi)快速退火1-2分鐘使其合金化。

本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明具有歐姆接觸電極的半絕緣GaAs光電導(dǎo)天線，通過(guò)天線電極的歐姆接觸，增加了光電導(dǎo)天線的擊穿電場(chǎng)，同時(shí)使天線中的電場(chǎng)分布基本或全部覆蓋了整個(gè)電極間隙，隨著單位面積的光生載流子密度的減小，庫(kù)倫屏蔽效應(yīng)和輻射場(chǎng)屏蔽效應(yīng)得到了有效的控制，提高了天線的發(fā)射效率。相較于傳統(tǒng)的光電導(dǎo)天線，本發(fā)明具有AuGeNi合金歐姆接觸電極的光電導(dǎo)天線的輻射效率和輻射功率得到了顯著的提高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明具有歐姆接觸電極的半絕緣GaAs光電導(dǎo)天線結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明具有歐姆接觸電極的半絕緣GaAs光電導(dǎo)天線的等效電路示意圖；

圖3為傳統(tǒng)的具有肖特基接觸電極的GaAs光電導(dǎo)天線的等效電路示意圖；

圖4為本發(fā)明具有AuGeNi合金歐姆接觸電極的GaAs光電導(dǎo)天線和傳統(tǒng)的具有Ti/Au電極的GaAs光電導(dǎo)天線的伏安特性曲線對(duì)比圖；

圖5為傳統(tǒng)的具有Ti/Au電極的電極間隙為200μm的GaAs光電導(dǎo)天線在直流偏置電壓下輻射太赫茲波的幅值隨光斑位置的變化曲線；

圖6為傳統(tǒng)的具有Ti/Au電極的電極間隙為100μm的GaAs光電導(dǎo)天線在直流偏置電壓下輻射太赫茲波的幅值隨光斑位置的變化曲線；

圖7為傳統(tǒng)的具有Ti/Au電極的電極間隙為50μm的GaAs光電導(dǎo)天線在直流偏置電壓下輻射太赫茲波的幅值隨光斑位置的變化曲線；

圖8為本發(fā)明具有AuGeNi合金歐姆接觸電極的電極間隙為200μm的GaAs光電導(dǎo)天線在直流偏置電壓下輻射太赫茲波的幅值隨光斑位置的變化曲線；

圖9為本發(fā)明具有AuGeNi合金歐姆接觸電極的電極間隙為100μm的GaAs光電導(dǎo)天線在直流偏置電壓下輻射太赫茲波的幅值隨光斑位置的變化曲線；