[發明專利]GaN HEMT毫米波可重構天線及其制備方法

有效

• 申請號: 201910131973.1
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109713435B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 胡南;謝文青;劉建睿;趙麗新;劉爽;袁昌勇
• 申請（專利權）人: 北京星英聯微波科技有限責任公司
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q3/00;H01Q19/06
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 王占華

本發明公開了一種GaN?HEMT毫米波可重構天線及其制備方法，所述天線包括襯底，所述襯底上外延生長有AlN緩沖層，所述AlN緩沖層上生長有GaN層，所述GaN層的左右兩側設置有中間不相接觸的AlGaN層，左右兩側的AlGaN層上設置有歐姆接觸金屬電極，所述歐姆接觸金屬電極的下表面與所述GaN層相接觸，所述AlGaN層的上表面以及兩個AlGaN層之間的GaN層的上表面設置有不規則周期結構的金屬條，所述不規則周期結構的金屬條形成啁啾布拉格光柵，左右兩側AlGaN層的上表面的所述布拉格光柵結構通過金屬層連接到一起，形成整體的柵金屬層。所述天線可重構，工作方式簡單，且制作工藝簡單。

技術領域

本發明涉及毫米波天線技術領域，尤其涉及一種GaN?HEMT毫米波可重構天線及其制備方法。

背景技術

隨著現代雷達和通信系統的迅速發展，為實現通信、導航、制導、警戒、武器尋的等目的，飛機、輪船、衛星等所需的天線數量越來越多。這使得平臺上所負載的重量不斷增加，而且搭建天線所需的費用也不斷上升，同時，各天線之間的電磁下擾也非常大，嚴重影響天線的正常工作。為減輕平臺上所負載的天線重量、降低成本、減小平臺的雷達散射截面實現良好的電磁兼容特性，希望能用一個天線來實現多個天線的功能。通過動態改變其物理結構或尺寸或其性質，使其具有多種功能，這種天線就稱為可重構天線。

毫米波是指頻率處于26.5GHz-300GHz的一段電磁波，毫米波和太赫茲波在高速無線通信，雷達，人體安全檢測等領域具有廣闊的應用前景，要實現毫米波頻段信號的發射和接收，離不開各種毫米波天線。在毫米波的高端，例如100GHz以上的毫米波頻段，即進入了太赫茲頻率，太赫茲頻率指100GHz-10THz的電磁波，1THz=1000GHz，在毫米波和太赫茲重疊頻率100GHz-300GHz在未來通信、成像、雷達等應用具有巨大的潛在市場。

由于該頻段頻率高，對可以工作在該頻段的器件材料，結構和天線等都較難實現，如果能實現該頻率的天線并且可重構，則對未來該頻段的應用提供堅實的技術支撐。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種工藝簡單、天線可重構的GaN?HEMT毫米波可重構天線。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種GaN?HEMT毫米波可重構天線，其特征在于：包括襯底，所述襯底上外延生長有AlN緩沖層，所述AlN緩沖層上生長有GaN層，所述GaN層的左右兩側設置有中間不相接觸的AlGaN層，左右兩側的AlGaN層上設置有歐姆接觸金屬電極，所述歐姆接觸金屬電極的下表面與所述GaN層相接觸，所述AlGaN層的上表面以及兩個AlGaN層之間的GaN層的上表面設置有不規則周期結構的金屬條，所述不規則周期結構的金屬條形成啁啾布拉格光柵，左右兩側AlGaN層的上表面的所述布拉格光柵結構通過金屬層連接到一起，形成整體的柵金屬層；通過AlGaN層和GaN層之間的電壓控制，控制由于AlGaN自發壓電極化產生的二維電子氣濃度，使天線工作在四種狀態：1）天線沿啁啾布拉格光柵向左、向右雙向輻射；2）天線僅向左輻射；3）天線僅向右輻射；4）天線處于關閉狀態。

優選的，所述襯底為SiC襯底。

進一步的技術方案在于：所述歐姆接觸金屬電極的制作材料使用Ti、Au、Ge、Ni和/或Au。

進一步的技術方案在于：所述柵金屬層的制作材料使用Ti、Al、Ni和/或Au。

進一步的技術方案在于：所述天線工作于100GHz-300GHz，其中心頻率為200GHz，對應波長為1.5mm，所述天線中AlGaN層上方的金屬條間距為0.15mm到1.5mm漸變，金屬條寬為20微米。