[發明專利]太赫茲光源芯片、光源器件、光源組件及其制造方法

有效

• 申請號: 201410479293.6
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104466617B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 秦華;孫建東;黃永丹;鄭中信;吳東岷;蔡勇;張寶順
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 王美石;劉國偉

1.一種太赫茲光源芯片，其特征在于，所述太赫茲光源芯片包括：

電子氣臺面；

形成在電子氣臺面上的電極，電極和電子氣臺面存在勢壘層；

形成在所述電子氣臺面下方的太赫茲諧振腔，該太赫茲諧振腔的底面設置有全反射鏡或部分透射的反射鏡；以及

金屬耦合光柵，該金屬耦合光柵形成在所述電子氣臺面上；

其中，所述電極包括：與所述電子氣臺面形成歐姆接觸的源極和漏極，以及柵極；

其中，所述金屬耦合光柵作為所述柵極或者所述柵極單獨地形成；

其中，所述柵極和電子氣臺面間存在電勢差，且柵極的電勢低于電子氣的電勢，以在所述柵極和電子氣之間產生隧穿電流，通過勢壘層注入到所述電子氣臺面，從而在電子氣中激發出等離子體波；

其中，所述電勢差可調；

其中，所述太赫茲諧振腔的厚度小于1000微米，

所述光柵間距小于50微米，

電子氣臺面與光柵間距應調節距離為1納米-100納米，

所述光柵長度小于50微米，

所述光柵周期小于10微米；

諧振腔平板，設置在所述光柵上方；

調節裝置，其用于調節所述諧振腔與諧振腔平板之間的距離；

所述調節裝置包括：

框架，該框架包括底板、側壁和頂板；

基座，其設置在所述諧振腔下方、并與所述諧振腔固定在一起；

設置在基座和框架的底板之間的至少一根彈簧，該彈簧的兩端分別固定在基座和底板上；以及

設置在底板上的距離調節部件；

其中，所述諧振腔平板嵌入在所述頂板中間的開口中，設置在底板上的距離調節部件能夠穿過底板借助于基座和底板之間彈簧的拉伸力作用于基座，從而能夠通過上下移動距離調節部件來調節所述諧振腔與諧振腔平板之間的距離。

2.根據權利要求1所述的太赫茲光源芯片，其特征在于，所述距離調節部件為螺紋副。

3.根據權利要求1所述的太赫茲光源芯片，其特征在于，

所述太赫茲諧振腔的底面設置有全反射鏡，所述諧振腔平板的上表面或下表面上形成有部分透射的反射鏡；或

所述太赫茲諧振腔的底面設置有部分透射的反射鏡，所述諧振腔平板的上表面或下表面上形成有全反射鏡。

4.根據權利要求3所述的太赫茲光源芯片，其特征在于，所述部分透射的反射鏡與所述全反射鏡之間的距離滿足駐波條件并且使所述駐波在電子氣處形成波腹。

5.根據權利要求1所述的太赫茲光源芯片，其特征在于：

所述源極和漏極之間被施加有電壓，以在源極和漏極間產生電子氣的驅動電流，從而在電子氣中激發出等離子體波。

6.根據權利要求5所述的太赫茲光源芯片，其特征在于：

所述源極和漏極之間施加的電壓可調。

7.根據權利要求1所述的太赫茲光源芯片，其特征在于：

所述電子氣臺面由電子氣材料形成。

8.根據權利要求7所述的太赫茲光源芯片，其特征在于：

所述電子氣材料為以下中的一種或幾種：GaN/AlGaN、InAlN/GaN、GaAs/AlGaAs、InGaAs/AlGaAs、Si/SiGe、InN、Si/SiO₂、石墨烯和MoS₂、金剛石、單層、雙層、三層的石墨烯、Si/SiO₂/Al金屬-氧化物-半導體、硅納米線、GaAs納米線、InGaAs納米線、GaN納米線、碳納米管、氧化鋅納米線，摻雜的硅體材料、摻雜的GaAs體材料、摻雜的GaN體材料、摻雜的鍺體材料、摻雜的InGaAs體材料、摻雜的InP體材料、摻雜的SiC體材料、摻雜的金剛石體材料、摻雜的氧化鋅體材料。

9.根據權利要求1所述的太赫茲光源芯片，其特征在于：

所述太赫茲諧振腔為平板諧振腔或曲面諧振腔。