宽温带太赫兹波探测器的制备方法技术

本发明专利技术属于探测器技术领域，具体涉及一种宽温带太赫兹波探测器及其制备方法。以铝镓氮/镓氮高电子迁移率场效应晶体管（HEMT）为基本结构，通过衬底设计、利用外延法制备铝镓氮/镓氮层；然后制备有源区台面、栅介质、欧姆接触窗口、电极，得到的场效应晶体管中的二维电子气具有较高的电子浓度和迁移率，得到在超过室温条件下对THz波实现高速、高灵敏度、高信噪比探测的波谱探测装置，最终实现对太赫兹波的宽温带探测。

Wide band terahertz wave detector and its preparation method

The invention belongs to the detector technical field, in particular relates to a wide temperature range terahertz wave detector and the preparation method thereof. The AlGaN / gallium nitride high electron mobility transistors (HEMT) as the basic structure, the design and preparation of substrate by epitaxial AlGaN / gallium nitride layer; then the preparation of active region mesa, gate dielectric, ohmic contact window, electrode, electron concentration and migration of two dimensional electron gas field effect transistor get in with a higher rate of more than at room temperature of THz waves to realize high speed and high sensitivity, high signal-to-noise ratio detection spectral detection device, finally realize the wide temperature on the terahertz wave detection.

【技术实现步骤摘要】
宽温带太赫兹波探测器及其制备方法
本专利技术属于探测器
，具体涉及一种宽温带太赫兹波探测器及其制备方法。
技术介绍
太赫兹科学技术是本世纪的又一场“前言革命”，它已成为科学研究的热门课题之一。太赫兹科学技术方兴未艾，已在一些重要的研究领域显示出其独特的优越性。在21世纪，太赫兹的应用研究将是相关科研人员的研究重点。太赫兹科学技术在一些领域跟红外技术和微波技术不能比拟，但在另外一些方面可以作为其他技术的补充和延伸。虽然太赫兹科技在辐射源，探测器等相关元件技术方面发展不够理想，尚不能实用化和产业化，但仍具有很高的科学研究价值和巨大的发展潜力。太赫兹波辐射源具有：宽频性、透视性、安全性等特性，所以它在物理、化学、生物医学等基础领域，以及有无损成像、安全检查、光谱分析和雷达通讯方面有着重要的应用前景。和太赫兹辐射源一样，太赫兹探测也是太赫兹科技中的另一关键技术，也是太赫兹技术应用投入到实际应用的另一关键环节。目前，太赫兹信号探测技术从原理上可分为相干脉冲时域连续波探测技术和非相干直接能量探测技术两类。基于相干技术的太赫兹脉冲时域连续波探测技术采用与太赫兹脉冲生成相类似的方式进行相干探测，一类探测方法称为太赫兹时域光谱技术；另一类在太赫兹波低频端选用超外差式探测器。主要探测方法有热辐射探测法、傅里叶变换光谱法、时域光谱法、外差式探测法以及太赫兹量子阱红外光子探测。在太赫兹波段的开发和利用中，探测太赫兹信号具有举足轻重的意义。因为，一方面，由于太赫兹辐射源输出功率低，频率范围内热辐射背景噪声大、水蒸汽衰减严重等因素的影响，从目标反射回来的太赫兹辐射信号更低，与较短波长的光学波段电磁波相比，太赫兹波光子能量低，背景噪声通常占据显著地位。这就要求太赫兹探测器具有很高的探测灵敏度和频率分辨率，另一方面，随着太赫兹技术在各领域特别是军事领域中的深入开展，不断提高探测灵敏度成为必然的要求。由于目前太赫兹光源的辐射功率普遍都比较低，而现有的宽温带太赫兹波探测器普遍具有响应速度慢（热释电探测器）、探测频率窄（肖特基二极管）、灵敏度差（Golaycell探测器）和需要低温工作（测辐射热计）的缺点，因此发展一种高速、高灵敏度、高信噪且在室温条件下可以工作的宽温带太赫兹波探测器尤为重要。
技术实现思路
本专利技术公开了一种宽温带太赫兹波探测器及其制备方法，以铝镓氮/镓氮高电子迁移率场效应晶体管（HEMT）为基本结构，该场效应晶体管中的二维电子气具有较高的电子浓度和迁移率，得到在超过室温条件下对THz波实现高速、高灵敏度、高信噪比探测的波谱探测装置，最终实现对太赫兹波的探测，特别是解决了现有技术大都仅能在低温（液氮）环境测试才可取得良好性能的缺陷。本专利技术采用如下技术方案：一种宽温带太赫兹波探测器的制备方法，包括以下步骤：（1）在氮气保护下，混合六氯铱酸铵、水合硝酸镍、水合硫酸亚铁铵、乙醇和丙酸；然后回流搅拌5分钟，然后加入氨水；反应10分钟后自然冷却至室温，加入乙酸乙酯聚沉离心；将离心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散体系；然后加入乙酸锰、硝酸钴、水，搅拌10分钟加入三茂钐，搅拌1小时，得到支撑层前驱体；（2）在分散体系中加入聚乙烯醇、双氧水、四苯基卟啉铁，50℃搅拌1小时，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基环四硅氧烷，回流搅拌10分钟，然后浓缩得到固含量80%的浓缩物；将浓缩物进行超重力处理；然后冷冻干燥，得到纳米粉；所述超重力处理的转速为35000～40000rpm；浓缩物的流量为80～90mL/min；（3）将氧化石墨烯、环氧树脂加入丙酮，回流搅拌20分钟后加入甲基丙烯酸月桂酯与二苯基硅二醇，继续搅拌10分钟，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，搅拌30分钟，得到隔离层前驱体；（4）将纳米粉加入隔离层前驱体中，搅拌5分钟后加入碳纳米管，搅拌10分钟得到加强层前驱体；（5）在耐热基底上依次涂覆隔离层前驱体、加强层前驱体、支撑层前驱体，得到衬底；每次涂覆后室温干燥；（6）在衬底上利用外延法制备铝镓氮/镓氮层；然后制备有源区台面、栅介质、欧姆接触窗口、电极，从而得到宽温带太赫兹波探测器。本专利技术还公开了一种宽温带太赫兹波探测装置的制备方法，包括以下步骤：（1）在氮气保护下，混合六氯铱酸铵、水合硝酸镍、水合硫酸亚铁铵、乙醇和丙酸；然后回流搅拌5分钟，然后加入氨水；反应10分钟后自然冷却至室温，加入乙酸乙酯聚沉离心；将离心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散体系；然后加入乙酸锰、硝酸钴、水，搅拌10分钟加入三茂钐，搅拌1小时，得到支撑层前驱体；（2）在分散体系中加入聚乙烯醇、双氧水、四苯基卟啉铁，50℃搅拌1小时，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基环四硅氧烷，回流搅拌10分钟，然后浓缩得到固含量80%的浓缩物；将浓缩物进行超重力处理；然后冷冻干燥，得到纳米粉；所述超重力处理的转速为35000～40000rpm；浓缩物的流量为80～90mL/min；（3）将氧化石墨烯、环氧树脂加入丙酮，回流搅拌20分钟后加入甲基丙烯酸月桂酯与二苯基硅二醇，继续搅拌10分钟，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，搅拌30分钟，得到隔离层前驱体；（4）将纳米粉加入隔离层前驱体中，搅拌5分钟后加入碳纳米管，搅拌10分钟得到加强层前驱体；（5）在耐热基底上依次涂覆隔离层前驱体、加强层前驱体、支撑层前驱体，得到衬底；每次涂覆后室温干燥；（6）在衬底上利用外延法制备铝镓氮/镓氮层；然后制备有源区台面、栅介质、欧姆接触窗口、电极，从而得到宽温带太赫兹波探测器；将宽温带太赫兹波探测器进行封装，得到宽温带太赫兹波探测装置。本专利技术还公开了一种宽温带太赫兹波探测系统的制备方法，包括以下步骤：（1）在氮气保护下，混合六氯铱酸铵、水合硝酸镍、水合硫酸亚铁铵、乙醇和丙酸；然后回流搅拌5分钟，然后加入氨水；反应10分钟后自然冷却至室温，加入乙酸乙酯聚沉离心；将离心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散体系；然后加入乙酸锰、硝酸钴、水，搅拌10分钟加入三茂钐，搅拌1小时，得到支撑层前驱体；（2）在分散体系中加入聚乙烯醇、双氧水、四苯基卟啉铁，50℃搅拌1小时，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基环四硅氧烷，回流搅拌10分钟，然后浓缩得到固含量80%的浓缩物；将浓缩物进行超重力处理；然后冷冻干燥，得到纳米粉；所述超重力处理的转速为35000～40000rpm；浓缩物的流量为80～90mL/min；（3）将氧化石墨烯、环氧树脂加入丙酮，回流搅拌20分钟后加入甲基丙烯酸月桂酯与二苯基硅二醇，继续搅拌10分钟，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，搅拌30分钟，得到隔离层前驱体；（4）将纳米粉加入隔离层前驱体中，搅拌5分钟后加入碳纳米管，搅拌10分钟得到加强层前驱体；（5）在耐热基底上依次涂覆隔离层前驱体、加强层前驱体、支撑层前驱体，得到衬底；每次涂覆后室温干燥；（6）在衬底上利用外延法制备铝镓氮/镓氮层；然后制备有源区台面、栅介质、欧姆接触窗口、电极，从而得到宽温带太赫兹波探测器；将宽温带太赫兹波探测器进行封装，得到宽温带太赫兹波探测装置；将宽温带太赫兹波探测装置与支架、电脑、指示灯组合，得到宽温带太赫兹波探测系统。本专利技术中，创造性在于衬底的制备，完全颠覆了现有技术的衬底，后续在衬底上进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽温带太赫兹波探测器的制备方法，包括以下步骤：（1）在氮气保护下，混合六氯铱酸铵、水合硝酸镍、水合硫酸亚铁铵、乙醇和丙酸；然后回流搅拌5分钟，然后加入氨水；反应10分钟后自然冷却至室温，加入乙酸乙酯聚沉离心；将离心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散体系；然后加入乙酸锰、硝酸钴、水，搅拌10分钟加入三茂钐，搅拌1小时，得到支撑层前驱体；（2）在分散体系中加入聚乙烯醇、双氧水、四苯基卟啉铁，50℃搅拌1小时，然后加入4,4‑二氨苯基甲烷、八甲基环四硅氧烷，回流搅拌10分钟，然后浓缩得到固含量80%的浓缩物；将浓缩物进行超重力处理；然后冷冻干燥，得到纳米粉；所述超重力处理的转速为35000～40000rpm；浓缩物的流量为80～90mL/min；（3）将氧化石墨烯、环氧树脂加入丙酮，回流搅拌20分钟后加入甲基丙烯酸月桂酯与二苯基硅二醇，继续搅拌10分钟，然后加入2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸，搅拌30分钟，得到隔离层前驱体；（4）将纳米粉加入隔离层前驱体中，搅拌5分钟后加入碳纳米管，搅拌10分钟得到加强层前驱体；（5）在耐热基底上依次涂覆隔离层前驱体、加强层前驱体、支撑层前驱体，得到衬底；每次涂覆后室温干燥；（6）在衬底上利用外延法制备铝镓氮/镓氮层；然后制备有源区台面、栅介质、欧姆接触窗口、电极，从而得到宽温带太赫兹波探测器。...

【技术特征摘要】
1.一种宽温带太赫兹波探测器的制备方法，包括以下步骤：（1）在氮气保护下，混合六氯铱酸铵、水合硝酸镍、水合硫酸亚铁铵、乙醇和丙酸；然后回流搅拌5分钟，然后加入氨水；反应10分钟后自然冷却至室温，加入乙酸乙酯聚沉离心；将离心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散体系；然后加入乙酸锰、硝酸钴、水，搅拌10分钟加入三茂钐，搅拌1小时，得到支撑层前驱体；（2）在分散体系中加入聚乙烯醇、双氧水、四苯基卟啉铁，50℃搅拌1小时，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基环四硅氧烷，回流搅拌10分钟，然后浓缩得到固含量80%的浓缩物；将浓缩物进行超重力处理；然后冷冻干燥，得到纳米粉；所述超重力处理的转速为35000～40000rpm；浓缩物的流量为80～90mL/min；（3）将氧化石墨烯、环氧树脂加入丙酮，回流搅拌20分钟后加入甲基丙烯酸月桂酯与二苯基硅二醇，继续搅拌10分钟，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，搅拌30分钟，得到隔离层前驱体；（4）将纳米粉加入隔离层前驱体中，搅拌5分钟后加入碳纳米管，搅拌10分钟得到加强层前驱体；（5）在耐热基底上依次涂覆隔离层前驱体、加强层前驱体、支撑层前驱体，得到衬底；每次涂覆后室温干燥；（6）在衬底上利用外延法制备铝镓氮/镓氮层；然后制备有源区台面、栅介质、欧姆接触窗口、电极，从而得到宽温带太赫兹波探测器。2.一种宽温带太赫兹波探测装置的制备方法，包括以下步骤：（1）在氮气保护下，混合六氯铱酸铵、水合硝酸镍、水合硫酸亚铁铵、乙醇和丙酸；然后回流搅拌5分钟，然后加入氨水；反应10分钟后自然冷却至室温，加入乙酸乙酯聚沉离心；将离心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散体系；然后加入乙酸锰、硝酸钴、水，搅拌10分钟加入三茂钐，搅拌1小时，得到支撑层前驱体；（2）在分散体系中加入聚乙烯醇、双氧水、四苯基卟啉铁，50℃搅拌1小时，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基环四硅氧烷，回流搅拌10分钟，然后浓缩得到固含量80%的浓缩物；将浓缩物进行超重力处理；然后冷冻干燥，得到纳米粉；所述超重力处理的转速为35000～40000rpm；浓缩物的流量为80～90mL/min；（3）将氧化石墨烯、环氧树脂加入丙酮，回流搅拌20分钟后加入甲基丙烯酸月桂酯与二苯基硅二醇，继续搅拌10分钟，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，搅拌30分钟，得到隔离层前驱体；（4）将纳米粉加入隔离层前驱体中，搅拌5分钟后加入碳纳米管，搅拌10分钟得到加强层前驱体；（5）在耐热基底上依次涂覆隔离层前驱体、加强层前驱体、支撑层前驱体，得到衬底；每次涂覆后室温干燥；（6）在衬底上利用外延法制备铝镓氮/镓氮层；然后制备有源区台面、栅介质、欧姆接触窗口、电极，从而得到宽温带太赫兹波探测器；将宽温带太赫兹波探测器进行封装，得到宽温带太赫兹波探测装置。3.一种宽温带太赫兹波探测系统的制备方法，包括以下步骤：（1）在氮气保护下，混合六氯铱酸铵、水合硝酸镍、水合硫酸亚铁铵、乙醇和丙酸；然后回流搅拌5分钟，然后加入氨水；反应10分钟后自然冷却至室温，加入乙酸乙酯聚沉离心；将离心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散体系；然后加入乙酸锰、硝酸钴、水，搅拌10分钟加入三茂钐，搅拌1小时，得到支撑层前驱体；（2）在分散体系中加入聚乙烯醇、双氧水、四苯基卟啉铁，50℃搅拌1小时，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基环四硅氧烷，回流搅拌10分钟，然后浓缩得到固含量80%的浓缩物；将浓缩物进行超重力处理；然后冷冻干燥，得到纳米粉；所述超重力处理的转速为35000～40000rpm；浓缩物的流量为80～90mL/min；（3）将氧化石墨烯、环氧树脂加入丙酮，回流搅拌20分钟后加入甲基丙烯酸月桂酯与二苯基硅二醇，继续搅拌10分钟，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，搅拌30分钟，得到隔离层前驱体；（4）将纳米粉加入隔离层前驱体中，搅拌5分钟后加入碳纳米管，搅拌10分钟得到加强层前驱体；（5）在耐热基底上依次涂覆隔离层前驱体、加强层前驱体、支撑层前驱体，得到衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙云飞，罗恒，刘传洋，陶重犇，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32