[发明专利]一种具有新型材料结构的圆柱形透镜矩阵太赫兹波源

说明书

技术领域

本发明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圆柱形透镜矩阵太赫兹波源。

背景技术

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(pyroelectric detector)等；另一类是利用其光波性质的探测器，如光电探测器(photo-conductive detector)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。

单管太赫兹波源由于结构限制，功率有限，而且想要提高单管的太赫兹波源的功率对设计和工艺的要求都非常高，以目前的工艺条件很难达到。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种制作方便的具有新型材料结构的圆柱形透镜矩阵太赫兹波源。

本发明所采用的技术方案是：一种具有新型材料结构的圆柱形透镜矩阵太赫兹波源，包括有圆柱形透镜，所述的圆柱形透镜的下表面设置有由多个RTO发射单元构成的RTO矩阵，所述的RTO矩阵位于圆柱形透镜下表面的圆心处。

所述的RTO矩阵是由2×2～32×32个RTO发射单元构成的矩阵。

所述的RTO发射单元包括有超窄双阱的RTD器件，所述的超窄双阱的RTD器件的集电区金属电极上连接有第一微带贴片天线，所述的超窄双阱的RTD器件的发射区金属电极上连接有第二微带贴片天线，所述的第一微带贴片天线和第二微带贴片天线的上端面位于同一水平面上，所述的超窄双阱的RTD器件分别与所述的第一微带贴片天线之间的空间以及与第二微带贴片天线之间的空间均填充有二氧化硅钝化层，所述的超窄双阱的RTD器件包括有由下至上依次形成的衬底、缓冲层和发射区电极接触层，所述发射区电极接触层上分别形成有发射区和发射区金属电极，所述发射区上由下至上依次形成有发射区隔离层、第一势垒、第一势阱、子势阱、第二势阱、第二势垒、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。

所述的衬底为半绝缘InP衬底，厚度为100－300μm，所述的缓冲层由In_0.53Ga_0.47As层构成，厚度为200nm。

所述的发射区电极接触层、发射区、集电区和集电区电极接触层是由掺Si浓度达到2*10¹⁹cm^-3In_0.53Ga_0.47As层构成，其中发射区电极接触层的厚度为400nm，发射区的厚度为20nm，集电区的厚度为15nm，集电区电极接触层的厚度为8nm。

所述的发射区隔离层厚度为2nm。

所述的第一势垒和第二势垒是由AlAs层构成，厚度为1.2nm。

所述的第一势阱、第二势阱和集电区隔离层是由In_0.53Ga_0.47As层构成，其中，第一势阱和第二势阱的厚度为1.2nm，集电区隔离层的厚度为2nm。

所述的子势阱是由InAs层构成，厚度为1.2nm。

所述的集电区金属电极和发射区金属电极材质为金属，厚度均为100-300nm。

本发明的一种具有新型材料结构的圆柱形透镜矩阵太赫兹波源，形成波导的宽度与振荡器的宽度不同，在振荡器与波导之间形成驻波。RTD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，太赫兹波经过波导后最终进过缝隙天线或矩形微带贴片天线发射出去，这样就实现了芯片之间的水平或垂直通信。在当前的工艺条件下，无需增加工艺难度，即可将RTO的功率提高十几倍至几十倍。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的断面结构示意图；

图4是本发明中圆柱形透镜的结构示意图；

图5是本发明中RTO发射单元的俯视图；