[發(fā)明專利]一種基于肖特基接觸光柵化結(jié)構(gòu)的太赫茲探測器

有效

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• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN112229511B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬建國;周紹華
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J1/46
• 分類號(hào): G01J1/46
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 孔祥健

本發(fā)明公開了一種基于肖特基接觸光柵化結(jié)構(gòu)的太赫茲探測器，通過調(diào)節(jié)肖特基接觸的光柵化結(jié)構(gòu)參數(shù)(光柵的寬度、長度、區(qū)域面積、周期和圖案形式)來實(shí)現(xiàn)THz響應(yīng)頻點(diǎn)的調(diào)節(jié)(探測器設(shè)計(jì)階段可根據(jù)實(shí)際需求的探測頻點(diǎn)(單個(gè)頻點(diǎn)或者多個(gè)頻點(diǎn)都可以)來調(diào)整光柵化結(jié)構(gòu)參數(shù))，從而實(shí)現(xiàn)單頻探測或者實(shí)現(xiàn)一個(gè)探測器支持多個(gè)頻點(diǎn)探測；通過將光柵化引入到肖特基二極管中，使得光柵化的肖特基接觸與太赫茲波產(chǎn)生共振，增強(qiáng)等離子體諧振效應(yīng)，進(jìn)一步提高探測靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲探測器的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種基于肖特基接觸光柵化結(jié)構(gòu)的太赫茲探測器。

背景技術(shù)

太赫茲頻段是指頻率從0.1-10THz，波長為3mm-30um，介于毫米波與紅外光之間的電磁輻射區(qū)域，又稱T射線(T-Ray)。太赫茲頻段位于光學(xué)與電子學(xué)的邊界處，無線電物理領(lǐng)域稱之為亞毫米波，光學(xué)領(lǐng)域稱之為遠(yuǎn)紅外輻射。長期來由于多種技術(shù)原因，尤其是缺乏有效的THz信號(hào)產(chǎn)生和檢測方法，人們對(duì)于太赫茲波段的了解非常有限。微波毫米波和紅外光學(xué)發(fā)展相對(duì)較為成熟，處于兩者之間的太赫茲波段是電磁波譜中有待進(jìn)行全面研究的最后一個(gè)頻率窗口，被稱為電磁波譜中的太赫茲“空白”。目前，THz波及其應(yīng)用己經(jīng)成為科學(xué)界的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

太赫茲探測技術(shù)是太赫茲科學(xué)應(yīng)用的延伸，目前，太赫茲探測技術(shù)研究的重點(diǎn)在于提高輻射源和探測器的性能。肖特基二極管具有速度快、良好的非線性效應(yīng)、能夠在常溫下工作和容易集成等優(yōu)點(diǎn)，所以常被用作太赫茲探測器中的混頻器和檢波二極管。傳統(tǒng)的基于肖特基二極管的太赫茲探測器都采用天線來接收太赫茲波，而天線在太赫茲頻段的增益低且面積大，導(dǎo)致探測器的性能差和成本高，阻礙了太赫茲探測技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于肖特基接觸光柵化結(jié)構(gòu)的太赫茲探測器，旨在提高肖特基二極管太赫茲探測器的性能和降低探測器的成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：

一種基于肖特基接觸光柵化結(jié)構(gòu)的太赫茲探測器，包括具有肖特基接觸光柵化結(jié)構(gòu)的SBD、偏置電壓Vb1、偏置電阻Rb1、隔直電容C1、開關(guān)S1、探測器和讀出電路測試開關(guān)以及讀出電路；

其中，所述具有肖特基接觸光柵化結(jié)構(gòu)的SBD的陽極分別與偏置電阻Rb1的一端和隔直電容C1的一端連接，其陰極接地；

所述偏置電阻Rb1的另一端與偏置電壓Vb1連接，用于為具有肖特基接觸光柵化結(jié)構(gòu)的SBD供電；

所述隔直電容C1的另一端與開關(guān)S1的一端，而開關(guān)S1的另一端與讀出電路連接；

所述探測器和讀出電路測試開關(guān)連接于所述開關(guān)S1和讀出電路之間。

進(jìn)一步地，所述具有肖特基接觸光柵化結(jié)構(gòu)的SBD為陽極轉(zhuǎn)化為光柵化結(jié)構(gòu)的SBD，具有形成類光柵化的溝道。

進(jìn)一步地，所述具有肖特基接觸光柵化結(jié)構(gòu)的SBD的肖特基接觸光柵化結(jié)構(gòu)參數(shù)包括光柵的寬度、長度、區(qū)域面積、周期和圖案形式，通過該些參數(shù)來實(shí)現(xiàn)太赫茲響應(yīng)頻點(diǎn)的調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步地，所述具有肖特基接觸光柵化結(jié)構(gòu)的SBD為淺溝道隔離型SBD或多晶硅柵隔離型SBD。

進(jìn)一步地，所述讀出電路包括低噪聲斬波放大器和高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述低噪聲斬波放大器連接于開關(guān)S1和高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間，將接收到的太赫茲信號(hào)進(jìn)行放大并利用斬波電路技術(shù)來減少放大器自身的offset和1/f噪聲；所述高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器將放大后的太赫茲信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，以便進(jìn)行后端信號(hào)處理。

進(jìn)一步地，所述探測器和讀出電路測試開關(guān)包括探測器測試開關(guān)S2和讀出電路測試開關(guān)S3；所述探測器測試開關(guān)S2和讀出電路測試開關(guān)S3分別連接于所述開關(guān)S1和讀出電路之間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案原理及優(yōu)點(diǎn)如下：