[發明專利]太赫茲波阻抗調諧空氣介質八木天線結構及其制作方法

有效

• 申請號: 202010187440.8
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111463565B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 楊林安;劉禹辰;馬曉華;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q19/30;H01L23/66
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 李園園

本發明涉及一種太赫茲波阻抗調諧空氣介質八木天線及其制作方法，包括襯底層；襯底層正面以引向器金屬支撐柱與襯底層連接的引向器金屬層；襯底層正面的開關金屬層；襯底層正面以信號線金屬支撐柱與襯底層連接的信號線金屬層；襯底層正面以正面接地金屬支撐柱與襯底層連接的正面接地金屬層；襯底層背面的背面接地金屬層。本發明實施例，能夠在有效降低損耗、提高品質因數的同時，解決阻抗調諧以及工藝穩定性方面的問題，以滿足太赫茲天線的性能與阻抗設計要求。

技術領域

本申請實施例屬于微電子領域，設計太赫茲波段天線技術，具體涉及一種太赫茲波阻抗調諧空氣介質八木天線結構及其制作方法。

背景技術

由于在高速通信，大氣探測和無損成像等方面的突出優勢，太赫茲系統受到了國內外學者諸多的關注。太赫茲單片集成電路(TMIC)，特別是基于寬禁帶半導體材料的TMIC因其輸出功率大，集成度高，寄生串擾小，被認為是未來太赫茲通訊系統的最佳解決方案之一。近年來，太赫茲有源器件在諸如功率，效率等方面有了顯著的提升，這也使得太赫茲系統對濾波器，天線等無源器件在低損耗，低寄生效應，小尺寸，高集成度方面的需求變得更為迫切。

由于半導體襯底的介電常數都很高，且有耗，使得共面波導，微帶線等傳統無源器件存在諸如高損耗，窄帶寬，高寄生等不足。而到了太赫茲頻段，固態介質材料的極性分子吸收較為顯著，會導致當介質材料層為固態材料時，電磁波會具有非常明顯的損耗。另一方面，對于高度集成化的天線結構來說，阻抗失配會造成損耗的急劇增加，為了實現阻抗調諧需要調整空氣介質的厚度，這對于現有半導體加工技術來說比較困難，工藝不穩定性較大，會降低良品率，大大提高生產成本。因此，在該技術領域存在著諸如上述的缺點和限制需要克服。

發明內容

本申請實施例的目的在于針對上述現有技術中的問題，提供一種太赫茲波阻抗調諧空氣介質八木天線結構及其制作方法，能夠在有效降低損耗、提高品質因數的同時，解決阻抗調諧以及工藝穩定性方面的問題，以滿足太赫茲天線的性能與阻抗設計要求。

首先本申請實施例提供一種太赫茲波阻抗調諧空氣介質八木天線，包括襯底層、引向器金屬層、開關金屬層、信號線金屬層、正面接地金屬層和背面接地金屬層；其中，

所述襯底層上開設有多個通孔；

所述開關金屬層沉積于所述襯底層的一側，包括主圖形和與所述主圖形共面的突起圖形，所述突起圖形包括垂直相連的電偶極子金屬圖形和連接圖形，所述背面接地金屬層沉積于所述襯底層的另一側，所述開關金屬層和所述背面接地金屬層覆蓋所述通孔，所述開關金屬層上開設有溝槽；

所述信號線金屬層包括共面垂直相連的兩個信號線金屬圖形，所述信號線金屬層通過至少3個信號線金屬支撐柱與所述開關金屬層連接，所述信號線金屬支撐柱在所述襯底層的投影面積小于所述信號線金屬層在所述襯底層的投影面積；所述信號線金屬圖形中的一個在所述開關金屬層所在的面上的投影覆蓋一個所述電偶極子金屬圖形，所述信號線金屬圖形中的另一個在所述開關金屬層所在的面上的投影與所述另一個電偶極子金屬圖形平行；

所述正面接地金屬層包括兩個正面接地金屬圖形；所述信號線金屬層的其中一個信號線金屬圖形兩側各設置一個正面接地金屬圖形，所述正面接地金屬圖形通過至少2個接地金屬支撐柱與所述開關金屬層連接；所述正面接地金屬圖形在所述開關金屬層所在的平面上的投影覆蓋所述開關金屬層；

所述引向器金屬層包括至少兩個平行的引向器金屬圖形，所述引向器金屬圖形通過至少2個引向器金屬支撐柱與所述襯底層連接。

可選的，所述主圖形為長方形，所述突起圖形為L形；所述信號線金屬圖形為長方形；所述正面接地金屬圖形為長方形；所述引向器金屬圖形為長方形。

可選的，所述引向器金屬圖形設置有四個。

可選的，所述襯底層為碳化硅襯底層。

可選的，所述碳化硅襯底層的電阻率大于107歐姆·厘米。