[發明專利]一種基于共振隧穿機制的錐形縫隙天線

在審

• 申請號: 201310566273.8
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103594820A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 李建雄;李運祥;陳曉宇;蔣昊林
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: H01Q13/10
• 分類號: H01Q13/10;H01Q19/10;H01Q13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及天線技術和太赫茲技術，特別涉及錐形縫隙天線技術。

背景技術

太赫茲(THz)波是指頻率在0.1THz到10THz范圍的電磁波，波長大概在0.03mm到3mm范圍內，介于毫米波與紅外之間。但是由于THz波在空氣中較高的損耗，需要高增益的發射源和足夠靈敏的探測天線，使其無法在通信領域商業化，制約了技術的發展，因此這一頻段是有待開發的空白頻段，也被稱為THz間隙。

由于THz所處的特殊電磁波譜位置，使其具有很多優越的特性并具有非常重要的學術和應用價值，如THz成像和THz波譜學在物理學、化學、生物醫學、天文學、材料科學等方面的應用，以及在國家安全檢查、反恐緝毒等方面具有的獨特應用價值。目前，THz技術被認為是改變未來世界的十大技術之一。

發明人在實現本發明的過程中，發現現有技術至少存在以下缺點和不足：

目前國內THz技術的研究主要針對太赫茲輻射源的研究，如半導體THz源、基于光子學的THz發生器、基于真空電子學的THz輻射源。而對于以隧穿振蕩二極管作為THz發生器，并與天線有效結合來實現芯片與芯片之間水平通信的研究，國內還是一片空白。

發明內容

為了實現以隧穿振蕩二極管作為激勵器件，以天線作為電磁波發射器件，來實現芯片之間的水平通信，本發明實施提供了一種錐形縫隙天線，所述技術方案如下：

集成RTD的錐形縫隙天線包括：振蕩器，錐形天線。

整個天線設計和RTD的結合以半摻雜的Si-1nP作為基質，其中錐形縫隙天線的左右電極和熱沉分別由Au／Pd／Ti金屬構成；RTD的上電極通過熱沉與縫隙天線的左電極相連；RTD的下電極與縫隙天線的右電極相連；天線末端的左右電極之間插入二氧化硅，形成了MIM反射器；振蕩器與錐形天線的寬度不同，高頻電磁波在MIM反射器和錐形天線之間形成駐波；THz波由振蕩器產生后，最終可以通過錐形天線實現RTD芯片與其它芯片之間的水平通信。

所述錐形縫隙天線的左右電極和熱沉為Au／Pd／Ti金屬，也可以全部使用Au來代替；縫隙天線末端的左右電極之間插入二氧化硅，也可用硅代替；波導可以改用其他形式，高頻電磁波在MIM反射器和錐形天線之間形成駐波；錐形天線可以改成矩形喇叭和圓錐喇叭來實現芯片之間的水平通信。

附圖說明：

為了更清楚地說明發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一個實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造勞動性的前提下，還可以根據附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明的錐形縫隙天線設計實例。

具體實施方式：

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

為了實現以隧穿振蕩二極管作為激勵器件，以天線作為電磁波發射器件結合在來實現芯片之間的水平通信，本發明實施提供了一種錐形縫隙天線，詳見下文描述：

目前國內THz技術的研究主要針對太赫茲輻射源的研究，如半導體THz源、基于光子學的THz發生器、基于真空電子學的THz輻射源。而對于以隧穿振蕩二極管作為THz發生器，并與天線有效結合而形成的太赫茲振蕩器的研究，國內還是一片空白。本發明基于共振隧穿機制，提出了一種錐形縫隙天線，實現了RTD芯片與其它芯片之間的水平通信。

圖1是本發明的錐形縫隙天線設計實例。參照圖1，其包括：振蕩器、錐形天線、半摻雜的Si-1nP基質。半摻雜的Si-1nP基質的厚度為200um，整個天線的面積為500um*1200um，左右電極及熱沉可以由Au代替。當振蕩器縫隙長度為200um，錐形天線長度為700um。可以調整振蕩器、錐形天線的尺寸，來滿足不同頻段THz頻段的要求，同時實現RTD與天線結合后滿足最大的輻射效率。

進一步地，為了實現縫隙天線與RTD的阻抗達到匹配，提高輻射效率，可以改變整個錐形縫隙天線的尺寸，具體實現時，本發明實施例對此不作限制。

進一步地，為了適應工程設計要求，錐形天線可以采用矩形喇叭和圓形喇叭，具體實現時，本發明實施例對此不作限制。

綜上所述，本發明實施例提供了一種基于共振隧穿機制的錐形縫隙天線，該天線可以實現芯片之間的水平通信。該發明將在超高速數據鏈路傳輸、無線通信和軍事國防等領域具有重要應用。

本領域技術人員可以理解附圖只是一個優先實施例的示意圖，上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。