[發(fā)明專利]一種光控太赫茲波調(diào)制裝置及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010779066.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN112034634A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王冬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州睿翔智臻光電科技有限公司
• 主分類號(hào): G02F1/00
• 分類號(hào): G02F1/00;G02F1/03
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

本發(fā)明公開了一種光控太赫茲波調(diào)制裝置及其制備方法，包括：依次設(shè)置的襯底、緩沖層、異質(zhì)層、第一電極、第二電極以及電壓電流源，電壓電流源包括正極輸出端和負(fù)極輸出端，襯底包括相對(duì)的第一表面及第二表面，第一電極設(shè)置于第一表面、第二電極設(shè)置于第二表面，異質(zhì)層上形成若干列晶體管，若干列晶體管之間相互串聯(lián)，若干列晶體管歐姆電極均連接有第一電極，相鄰兩列的晶體管的柵極相互連接，柵極連接第二電極，歐姆電極、柵極、第一電極和第二電極形成復(fù)合超穎表面結(jié)構(gòu)，柵極調(diào)控每列相鄰兩個(gè)歐姆電極之間的溝道電導(dǎo)，復(fù)合超穎表面結(jié)構(gòu)在共振超穎表面與線柵之間轉(zhuǎn)換，光控太赫茲調(diào)制裝置的靈敏度得到了極大的提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光控太赫茲波調(diào)制裝置及其制備方法。

背景技術(shù)

太赫茲波又稱遠(yuǎn)紅外波，是指頻率在0.1—10太赫茲波段內(nèi)的電磁波，曾被評(píng)為“改變未來世界的十大技術(shù)”之一，它是電磁波段中最后一段未被人類充分認(rèn)識(shí)和應(yīng)用波段。由于頻率高、脈沖短、穿透性強(qiáng)，且能量很小，對(duì)物質(zhì)與人體的破壞較小，所以與X射線相比，太赫茲成像技術(shù)和波譜技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)，在空間探測(cè)、醫(yī)學(xué)成像、安全檢查、寬帶通信等方面具有廣闊的前景。近年來，眾多的太赫茲調(diào)制裝置被提出，包括基于量子阱、光子晶體、半導(dǎo)體硅、超材料等的太赫茲調(diào)制裝置，按調(diào)制方式可以分為調(diào)幅、調(diào)相、調(diào)頻等，按控制方式又可分為電控、磁控、光控、壓電等類型。太赫茲調(diào)制裝置的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)是：工作中心頻率、工作帶寬、調(diào)制速率和響應(yīng)時(shí)間、調(diào)制深度、插入損耗、傳輸損耗等。例如，一種基于一維光子晶體砷化鎵缺陷的光控超快太赫茲強(qiáng)度調(diào)制裝置，其工作頻率0.6太赫茲，調(diào)制帶寬16GHz，調(diào)制深度50％，響應(yīng)時(shí)間130ps。

現(xiàn)有能實(shí)現(xiàn)調(diào)制功能的材料在太赫茲波段十分有限，它們都往往伴隨強(qiáng)烈的太赫茲吸收損耗。而如高阻硅、聚合物等低損耗的太赫茲材料載流子復(fù)合時(shí)間長(zhǎng)、非線性系數(shù)小，難以實(shí)現(xiàn)高速、大調(diào)制深度的太赫茲調(diào)制。二氧化釩(VO2)是一種相變鐵電材料，它在溫、光或電場(chǎng)下發(fā)生電介質(zhì)到金屬的轉(zhuǎn)變(溫度：臨界溫度340K，光照：皮秒或飛秒脈沖)，其電導(dǎo)率可以有3到5個(gè)數(shù)量級(jí)的變化。介質(zhì)相時(shí)，太赫茲波能良好透過VO2薄膜，金屬相時(shí)，太赫茲波被VO2薄膜反射。VO2是一種非常有前途的太赫茲功能材料，尤其是高速調(diào)制裝置方面。如何利用現(xiàn)有的太赫茲功能材料，研制出工作帶寬大、調(diào)制速率快、調(diào)制深度大的太赫茲調(diào)制裝置是太赫茲通信系統(tǒng)中急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

目前的太赫茲調(diào)制裝置存在以下問題：工作頻率主要在低頻、毫米波段；調(diào)制帶寬窄，一般只有幾個(gè)GHz，調(diào)制速率低，最高調(diào)制速率一般在MHz量級(jí)，無法發(fā)揮太赫茲波高載波頻率大傳輸帶寬的優(yōu)勢(shì)；調(diào)制深度小，一般在50％以內(nèi)，并且這一指標(biāo)隨著調(diào)制速率和工作頻率的升高而迅速下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光控太赫茲波調(diào)制裝置及其制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種光控太赫茲波調(diào)制裝置及其制備方法，包括：依次設(shè)置的襯底、緩沖層、異質(zhì)層、第一電極、第二電極以及電壓電流源。

所述電壓電流源包括正極輸出端和負(fù)極輸出端，所述襯底包括相對(duì)的第一表面及第二表面，所述第一電極設(shè)置于所述第一表面、所述第二電極設(shè)置于所述第二表面，所述異質(zhì)層上形成若干列晶體管，若干列晶體管之間相互串聯(lián)，若干列晶體管歐姆電極均連接有第一電極，相鄰兩列的晶體管的柵極相互連接，所述柵極連接第二電極，所述歐姆電極、柵極、第一電極和第二電極形成復(fù)合超穎表面結(jié)構(gòu)，所述柵極調(diào)控每列相鄰兩個(gè)歐姆電極之間的溝道電導(dǎo)，所述復(fù)合超穎表面結(jié)構(gòu)在共振超穎表面與線柵之間轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述電壓電流源包括正極輸出端和負(fù)極輸出端，所述正極輸出端與所述第一電極電連接，所述負(fù)極輸出端與所述第二電極電連接。

本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，當(dāng)所述襯底進(jìn)入雪崩擊穿狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)換為電流源，所述電壓電流源調(diào)節(jié)輸出至所述襯底的電流以調(diào)整所述襯底的太赫茲波透過率。