具有新型材料结构的锥形缝隙天线太赫兹波源制造技术

具有新型材料结构的锥形缝隙天线太赫兹波源，在主衬底的一端形成有锥形缝隙，在主衬底一侧面上有与主衬底结构相对应的上电极和下电极，位于主衬底无缝隙处的下电极嵌入在上电极下部的凹边内，在上电极和下电极相对的端面之间设置有二氧化硅层，在主衬底、二氧化硅层、上电极和下电极之间形成有空气腔，位于锥形缝隙上方的主衬底和位于主衬底该处的上电极共同形成有在两侧有相对称的三阶台阶状凸台，在三阶台阶状凸台处的上电极的底面与所对应的主衬底的上端面之间设置有共振隧穿型二极管，共振隧穿型二极管为刀形结构，刀形结构的刀把部分横插入到形成在下电极下部的凹边内。本实用新型专利技术通过改变RTD在振荡器中的位置，实现振荡器在不同频段的振荡。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种太赫兹波源。特别是涉及一种具有新型材料结构的锥形缝隙天线太赫兹波源。
技术介绍
由于0.3—10太赫兹波能够很强的穿透像塑料、纸、木料、人体、大气等一类物质，因此它可以广泛应用于安保扫描、射电天文、生物遥感、生产监控等领域，具体分类可以包括邮件扫描、纸类生产、塑料焊接检测、古画分析、人体透视、食品质量检测、皮肤癌分类等。要实现以上技术必须提供功率较大的太赫兹波源或太赫兹发生器，同时要配备经济而高质量的太赫兹波检测器和成像设备包括太赫兹照相机。由于太赫兹波处于远红外波段，其热效很强，故其探测器基本上可分为两类，一类属于利用其热效应制成的探测器，如热功率计(bolometer)、热电探测器(pyroelectricdetector)等；另一类是利用其光波性质的探测器，如光电探测器(photo-conductivedetector)和肖特基二极管(SBD)等。而这些探测器应用的前提是有一个大功率的太赫兹波源充当光源。缝隙天线具有轮廓低、重量轻、加工简单、易于与物体共形、批量生产、电性能多样化、宽带和与有源器件和电路集成为统一的组件等诸多特点，适合大规模生产，能简化整机的制作与调试，从而大大降低成本。缝隙天线是在同轴线、波导管或空腔谐振器的导体壁上开一条或数条窄缝，使电磁波通过缝隙向外空间辐射。这种天线可以单独使用，也可以作天线阵的辐射单元。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种能够实现芯片之间水平通信的具有新型材料结构的锥形缝隙天线太赫兹波源。本技术所采用的技术方案是：一种具有新型材料结构的锥形缝隙天线太赫兹波源，包括主衬底，所述的主衬底的一端形成有锥形缝隙，在所述主衬底一侧面上设置有与主衬底结构相对应的上电极和下电极，其中，位于主衬底无缝隙处的下电极嵌入在形成于上电极下部的凹边内，且在上电极和下电极相对的端面之间设置有二氧化硅层，从而在所述主衬底、二氧化硅层、上电极和下电极之间形成有空气腔，位于所述锥形缝隙上方的主衬底和位于主衬底该处的上电极共同形成有在两侧有相对称的三阶台阶状凸台，在所述三阶台阶状凸台处的上电极的底面与所对应的主衬底的上端面之间设置有共振隧穿型二极管，所述共振隧穿型二极管为刀形结构，所述刀形结构的刀把部分横插入到形成在下电极下部的凹边内。所述空气腔包括有形成在所述主衬底一侧面两端的由所述的上电极、下电极和二氧化硅层围成的部分空气腔，形成在所述主衬底的上端面的中部的由所述的上电极和共振隧穿型二极管围成的部分空气腔。所述的共振隧穿型二极管包括有由下至上依次设置的衬底、缓冲层和发射区电极接触层，所述发射区电极接触层上端面左侧部分上由下到上依次设置有发射区、发射区隔离层、下势垒、下势阱、子势阱、上势阱、上势垒、集电区隔离层、集电区、集电区电极接触层和集电区金属电极，从而与所述的衬底、缓冲层和发射区电极接触层共同构成L型结构，所述发射区电极接触层上端面右侧部分上设置有发射区金属电极本技术的具有新型材料结构的锥形缝隙天线太赫兹波源，波导的宽度与振荡器的宽度不同，这样就在振荡器与波导之间形成驻波。RTD(共振隧穿型二极管)位于通过热沉与振荡器的上电极相连，同时可以通过改变RTD(共振隧穿型二极管)在振荡器中的位置，来实现振荡器在不同频段的振荡。波导由于传输高频电磁波，并且损耗极小，THz波经过波导后最终进过锥形缝隙天线发射出去，这样就实现了芯片之间的水平通信。附图说明图1是本技术具有新型材料结构的锥形缝隙天线太赫兹波源的结构示意图；图2是图1的正俯视图；图3是图1的正前视视图；图4是图1的A-A断面图；图5是本技术中共振隧穿型二极管的结构示意图。图中1：上电极2：下电极3：共振隧穿型二极管4：空气腔5：主衬底6：二氧化硅层31：衬底32：缓冲层33：发射区电极接触层34：发射区35：发射区隔离层36：下势垒37：下势阱38：子势阱39：上势阱310：上势垒311：集电区隔离层312：集电区313：集电区电极接触层314：集电区金属电极315：发射区金属电极具体实施方式下面结合实施例和附图对本技术的具有新型材料结构的锥形缝隙天线太赫兹波源做出详细说明。如图1～图4所示，本技术的具有新型材料结构的锥形缝隙天线太赫兹波源，包括主衬底5，所述的主衬底5的一端形成有锥形缝隙7，在所述主衬底5一侧面上设置有与主衬底5结构相对应的上电极1和下电极2，其中，位于主衬底5无缝隙处的下电极2嵌入在形成于上电极1下部的凹边内，且在上电极1和下电极2相对的端面之间设置有二氧化硅层6，从而在所述主衬底5、二氧化硅层6、上电极1和下电极2之间形成有空气腔4，位于所述锥形缝隙7上方的主衬底5和位于主衬底5该处的上电极1共同形成有在两侧有相对称的三阶台阶状凸台8，在所述三阶台阶状凸台8处的上电极1的底面与所对应的主衬底5的上端面之间设置有共振隧穿型二极管3，所述共振隧穿型二极管3为刀形结构，所述刀形结构的刀把部分横插入到形成在下电极2下部的凹边内。所述空气腔4包括有形成在所述主衬底5一侧面两端的由所述的上电极1、下电极2和二氧化硅层6围成的部分空气腔4，形成在所述主衬底5的上端面的中部的由所述的上电极1和共振隧穿型二极管3围成的部分空气腔4。如图5所示，所述的共振隧穿型二极管3包括有由下至上依次设置的衬底31、缓冲层32和发射区电极接触层33，所述发射区电极接触层33上端面左侧部分上由下到上依次设置有发射区34、发射区隔离层35、下势垒36、下势阱37、子势阱38、上势阱39、上势垒310、集电区隔离层311、集电区312、集电区电极接触层313和集电区金属电极314，从而与所述的衬底31、缓冲层32和发射区电极接触层33共同构成L型结构，所述发射区电极接触层33上端面右侧部分上设置有发射区金属电极315。本技术实施例中：所述的衬底31为半绝缘InP衬底(SI—InP衬底)，厚度为100－300μm，用SI-InP衬底时，在此衬底上生长的InGaAs的In组分可以达到0.53。在InGaAs材料中In的组分愈大，其迁移率就愈高，RTD(共振隧穿型二极管)的频率和开关速度就愈快。故用SI-InP衬底材料研制的RTD(共振隧穿型二极管)性能比用SI-GaAs衬底的RTD(共振隧穿型二极管)更好，但SI-InP材料比SI-GaAs更昂贵，而且加工过程中容易碎裂；所述的缓冲层32由In0.53Ga0.47As层构成，厚度为200nm；所述的发射区电极接触层33、发射区34、集电区312和集电区电极接触层313是由掺Si浓度达到2*1019cm-3In0.53Ga0.47As层构成，其中发射区电极接触层33的厚度为400nm，发射区34的厚度为20nm，集电区312的厚度为15nm，集电区电极接触层313的厚度为8nm；所述的发射区隔离层35厚度为2nm；所述的下势垒36和上势垒310是由AlAs层构成，厚度为1.2nm；所述的下势阱37、上势阱39和集电区隔离层311是由In0.53Ga0.47As层构成，其中，下势阱37和上势阱39的厚度为1.2nm，集电区隔离层311的厚度为2nm；所述的子势阱8是由InAs层构成，厚度为1.2nm；所述的集电区金属电极314和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有新型材料结构的锥形缝隙天线太赫兹波源，包括主衬底(5)，其特征在于，所述的主衬底(5)的一端形成有锥形缝隙(7)，在所述主衬底(5)一侧面上设置有与主衬底(5)结构相对应的上电极(1)和下电极(2)，其中，位于主衬底(5)无缝隙处的下电极(2)嵌入在形成于上电极(1)下部的凹边内，且在上电极(1)和下电极(2)相对的端面之间设置有二氧化硅层(6)，从而在所述主衬底(5)、二氧化硅层(6)、上电极(1)和下电极(2)之间形成有空气腔(4)，位于所述锥形缝隙(7)上方的主衬底(5)和位于主衬底(5)该处的上电极(1)共同形成有在两侧有相对称的三阶台阶状凸台(8)，在所述三阶台阶状凸台(8)处的上电极(1)的底面与所对应的主衬底(5)的上端面之间设置有共振隧穿型二极管(3)，所述共振隧穿型二极管(3)为刀形结构，所述刀形结构的刀把部分横插入到形成在下电极(2)下部的凹边内。

【技术特征摘要】
1.一种具有新型材料结构的锥形缝隙天线太赫兹波源，包括主衬底(5)，其特征在于，所述的主衬底(5)的一端形成有锥形缝隙(7)，在所述主衬底(5)一侧面上设置有与主衬底(5)结构相对应的上电极(1)和下电极(2)，其中，位于主衬底(5)无缝隙处的下电极(2)嵌入在形成于上电极(1)下部的凹边内，且在上电极(1)和下电极(2)相对的端面之间设置有二氧化硅层(6)，从而在所述主衬底(5)、二氧化硅层(6)、上电极(1)和下电极(2)之间形成有空气腔(4)，位于所述锥形缝隙(7)上方的主衬底(5)和位于主衬底(5)该处的上电极(1)共同形成有在两侧有相对称的三阶台阶状凸台(8)，在所述三阶台阶状凸台(8)处的上电极(1)的底面与所对应的主衬底(5)的上端面之间设置有共振隧穿型二极管(3)，所述共振隧穿型二极管(3)为刀形结构，所述刀形结构的刀把部分横插入到形成在下电极(2)下部的凹边内。2.根据权利要求1所述的具有新型材料结构的锥形缝隙天线太赫兹波源，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛陆虹，赵帆，郭维廉，谢生，张世林，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12