[實用新型]GaN基等離子激元探測器

有效

• 申請號: 201420150501.3
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN203760501U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 王俊龍;梁士雄;邢東;張立森;楊大寶;蔚翠;馮志紅
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L31/108
• 分類號: H01L31/108;H01L31/0352
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 米文智

技術領域

本實用新型涉及半導體器件技術領域。

背景技術

太赫茲（THz）波是指頻率在0.3-3THz范圍內的電磁波，其中 1THz=1000GHz。THz波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，THz技術是國際科技界公認的一個非常重要的交叉前沿領域。

要實現對太赫茲波的利用，需要有相應的太赫茲波檢測手段。目前可以實現太赫茲探測的技術主要有：1、基于等離子激元的太赫茲探測器；2、基于肖特基二極管的探測器；3、基于熱電輻射計的太赫茲探測器；4、基于多量子阱的太赫茲探測器。其中基于肖特基二極管的探測技術，一般需要本振鏈路，接收系統比較復雜。基于熱電輻射計和多量子阱技術的太赫茲探測器，需要低溫冷卻裝置?；诘入x子激元的太赫茲探測器，可以將待測太赫茲波的能量直接轉換為直流信號，并且響應速度快，且室溫工作，是目前非常有前途的一種太赫茲探測技術。主要基于氮化鎵（GaN）材料和砷化鎵（GaAs）材料，由于前者二維電子氣濃度更高，主要研究的還是基于GaN的等離子激元探測器。目前等離子激元探測器主要有單柵長結構和周期光柵型柵結構。基于周期光柵型柵結構的探測器，由于周期光柵型柵可以提高太赫茲波與探測器的耦合效率，并且其對二維電子氣的調制能力更強，因此周期光柵型柵的等離子激元探測器研究的越來越多，但是周期光柵型柵由于柵部分全是金屬，周期光柵型柵金屬減少了太赫茲波的實際照射面積，也就減少了太赫茲波與二維電子氣的耦合效率。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種GaN基等離子激元探測器，該探測器采用周期型柵結構，周期型柵采用石墨烯，而不是傳統的金屬， 與金屬柵相比，增加了太赫茲波的透過率，即增加了太赫茲波與二維電子氣的耦合效率。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：自下至上包括襯底、AlN緩沖層、GaN層和AlGaN層，AlGaN層面積小于GaN層面積，在AlGaN層上方左側為源端歐姆接觸金屬層，AlGaN層上方右側為漏端歐姆接觸金屬層，源端歐姆接觸金屬層和漏端歐姆接觸金屬層均與AlGaN層和GaN層相接觸，源端歐姆接觸金屬層和漏端歐姆接觸金屬層在AlGaN層和GaN層上的厚度相等且大于AlGaN層的厚度；AlGaN層上方中間為石墨烯層，石墨烯層包括第一石墨烯層、第二石墨烯層和石墨烯周期型柵肖特基接觸層，第一石墨烯層與第二石墨烯層相連且呈T形分布，第二石墨烯層與石墨烯周期型柵肖特基接觸層相連，石墨烯周期型柵肖特基接觸層由平行且均勻分布的10-100個條形石墨烯構成，石墨烯層與AlGaN層和GaN層相接觸；第一石墨烯層上設有歐姆接觸電極。

優選的，襯底為藍寶石、Si、SiC或者GaN。

優選的，源端歐姆接觸金屬層自下至上依次為Ti、Al、Ni、Au。

優選的，漏端歐姆接觸金屬層自下至上依次為Ti、Al、Ni、Au。

優選的，歐姆接觸電極采用金屬材料制成，金屬材料自下至上依次為Ti、Au。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：

（1）本實用新型離子激元探測器采用周期型柵結構，周期型柵采用石墨烯，而不是傳統的金屬，與金屬柵相比，減弱了金屬對太赫茲波的衰減，增加了太赫茲波的透過率，即增加了太赫茲波與二維電子氣的耦合效率；

（2）本實用新型離子激元探測器，可以實現對太赫茲波的直接、快速和靈敏檢測，可應用于太赫茲成像，通信等領域，且太赫茲探測市場廣闊，具有非常大的應用前景；

（3）本實用新型離子激元探測器成本低廉，制作工藝簡單。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明；

圖1是本實用新型的俯視圖；

圖2是圖1的A-A斷面圖；

圖中，1、源端歐姆接觸金屬層；2、AlGaN層；3、第一石墨烯層；4、歐姆接觸電極；5、第二石墨烯層；6、漏端歐姆接觸金屬層；7、石墨烯周期型柵肖特基接觸層；8、GaN層；9、AlN緩沖層；10、襯底。

具體實施方式