[发明专利]基于InGaAs/AlGaAs的太赫兹阵列探测器件

说明书

本发明公开的是基于InGaAs/AlGaAs的太赫兹阵列探测器件，在GaAs衬底上依次生长GaAs缓冲层、Alsubgt;x/subgt;Gasubgt;1‑x/subgt;As缓冲层、Alsubgt;x/subgt;Gasubgt;1‑x/subgt;As势垒层、Si的δ掺杂底层、Alsubgt;x/subgt;Gasubgt;1‑x/subgt;As的隔离层、Insubgt;x/subgt;Gasubgt;1‑x/subgt;As的沟道层、Alsubgt;x/subgt;Gasubgt;1‑x/subgt;As的隔离层、Si的δ掺杂层、Alsubgt;x/subgt;Gasubgt;1‑x/subgt;As势垒层、未掺杂的AlAs层、未掺杂的GaAs层、掺杂Si的AlAs势垒层和掺杂Si的GaAs帽层。源极、漏极分别于GaAs缓冲层以及各个势垒层两端接触形成欧姆接触，并在沟道层之间形成的二维电子气通道。其主要特征是InGaAs/AlGaAs形成的二维电子气具有非常高的电子迁移率，并可与太赫兹波产生等离子共振，增强了太赫兹波的吸收，并提高了光电转换效率。本发明的优点是设计的阵列器件不仅可以实现较高的响应，还实现了较优秀的均匀性特征，以此为基础的线阵列芯片利于大规模集成拓展。

技术领域

本发明是一种基于半导体异质结高电子迁移率晶体管探测元器件技术，具体指基于InGaAs/AlGaAs异质结形成的二维电子气(2-DEG)的太赫兹(THz)探测器件。

背景技术

太赫兹波辐射(0.1-10THz)由于其低光子能量、强穿透力、高频和超短脉冲等显着特性，在材料研究、安全检测、环境监测和通信等许多学科中具有巨大的前景。使用太赫兹辐射的主要方法是太赫兹探测技术，它对基础和应用太赫兹研究都有重大影响。室温、高速、高灵敏度的太赫兹波阵列探测器是太赫兹应用技术进步的基础工具，也是太赫兹科学研究的关键方法和主要组成部分之一。高电子迁移率晶体管(HEMT)是一种异质结结构的场效应晶体管，又称调制掺杂场效应晶体管、二维电子气场效应晶体管。它利用两种不同能隙的材料形成异质结，在其界面处形成三角形势阱，利用势阱中的二维电子气作为场效应管进行沟道调节。由于在这种异质结构中，电子集中在三角势阱中，可以达到空穴和电子空间分离的效果，因此可以实现高电子迁移率。因此，该器件具有跨导大、截止频率高、噪声低、开关速度快等特点，在微波放大器和功率器件中具有广阔的应用前景。

1993年，等离子体波的非线性特性可以探测太赫兹波被Dyakonov和Shur首次提出，太赫兹波激发沟道内的等离子体波，等离子体波的非线性特性和非对称的边界条件，可使其感应出一个恒定电压，即为太赫兹响应。1998年，非共振检测形式首先在GaAs高电子迁移率晶体管(HEMT)中发现。从那以后，一系列的高电子迁移率晶体管和硅基场效应管都观察到了非共振的室温高灵敏度场效应自混频太赫兹波检测器的检测。