[發明專利]一種極化不敏感的太赫茲調制器及其制備方法

在審

• 申請號: 202110350364.2
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112987345A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 馬勇;楊力豪;楊龍亮;潘武;何金橙;劉藝
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G02F1/015
• 分類號: G02F1/015;G02F1/01
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

1.一種極化不敏感的太赫茲調制器，其特征在于，包括半導體襯底(1)、位于半導體襯底(1)上的外延層(2)、位于外延層(2)上的調制陣列，

所述調制陣列由若干調制單元周期排列組成，每個調制單元整體為矩形，每個調制單元包括兩個中間弧面開口的弓形超材料結構(4)、高電子遷移率晶體管(8)、第一柵極饋線(71)、第二柵極饋線(72)和源漏饋線(6)，第一柵極饋線(71)和第二柵極饋線(72)交叉連通形成十字形結構與肖特基電極(3)連接，兩個弓形超材料結構(4)關于所述第一柵極饋線(71)對稱，每個弓形超材料結構(4)的開口處匹配一個高電子遷移率晶體管(8)，高電子遷移率晶體管(8)的源極和漏極分別連接弓形超材料結構(4)開口的兩側，兩個弓形超材料結構(4)中的高電子遷移率晶體管(8)通過第二柵極饋線(72)與肖特基電極(3)連接，弓形超材料結構(4)通過源漏饋線(6)與歐姆電極(5)連接。

2.根據權利要求1所述的一種極化不敏感的太赫茲調制器，其特征在于，所述半導體襯底的材料為碳化硅、硅或藍寶石中的任意一種，且半導體襯底的厚度為100-500μm。

3.根據權利要求1所述的一種極化不敏感的太赫茲調制器，其特征在于，所述高電子遷移率晶體管(8)的材料為AlGaN/GaN、AlGaAs/GaAs、InGaAs/GaAs或InGaN/GaN中的任意一種組合，在組成高電子遷移率晶體管(8)的任意一種組合的兩種材料之間存在二維電子氣，所述二維電子氣的厚度為0.001-0.01μm。

4.根據權利要求1所述的一種極化不敏感的太赫茲調制器，其特征在于，所述弓形超材料結構(4)、肖特基電極(3)、歐姆電極(5)、柵極饋線和源漏饋線(6)的材料為Au、Al、Ag或者Cu。

5.根據權利要求1所述的一種極化不敏感的太赫茲調制器，其特征在于，所述調制陣列的調制單元以280μm*280μm為一個周期。

6.根據權利要求1所述的一種極化不敏感的太赫茲調制器，其特征在于，所述弓形超材料結構(4)的線寬為：10μm-30μm，厚度為：0.2μm-1μm，開口大小為：2μm-10μm。

7.根據權利要求1所述的一種極化不敏感的太赫茲調制器，其特征在于，所述第一柵極饋線(71)、第二柵極饋線(72)和源漏饋線(6)的線寬為1μm-2μm。

8.如權利要求1-7中任一項所述一種極化不敏感的太赫茲調制器的制備方法，其特征在于，該方法采用以下步驟：

步驟S1、清洗半導體襯底；

步驟S2、利用金屬有相化學沉積法在清洗后的半導體襯底上制備AlGaN和GaN的異質結構薄膜；

步驟S3、制備高電子遷移率晶體管的有源臺面結構，通過光刻-電子束蒸發-剝離過程在高電子遷移率晶體管的有源臺面結構兩端依次沉積復合金屬層作為高電子遷移率晶體管的源極和漏極；

步驟S4、在氮氣環境下對高電子遷移率晶體管的源極和漏極進行快速熱退火處理，退火爐中的溫度在140秒內從900℃迅速降至25℃，高電子遷移率晶體管的源極和漏極與二維電子氣溝道形成歐姆接觸；

步驟S5、通過光刻-電子束蒸發-剝離過程，在異質結構薄膜上制備弓形超材料結構，并在弓形超材料結構開口處覆蓋高電子遷移率晶體管的源極和漏極；

步驟S6、完成步驟S5后，通過光刻-電子束蒸發-剝離過程，在異質結構薄膜上單獨制備柵極饋線。