[发明专利]基于超材料的毫米波单谱信号探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于超材料的毫米波单谱信号探测器，包括衬底层、N型砷化镓层、二氧化硅层、超材料层、欧姆电极和一对肖特基电极，其特征在于，N型砷化镓层形成在衬底层上面，二氧化硅层设置于N型砷化镓层上面，超材料层设置于N型砷化镓层上面，欧姆电极设置于N型砷化镓层上面，肖特基电极设置于二氧化硅层上面，欧姆电极和一对肖特基电极分别设置于超材料层的左右两端，超材料层包括一个金属开环共振单元阵列，其每个金属开环共振单元的开孔间距t＝2～10μm，线宽d＝4～14μm，周期L＝36～100μm。

2.根据权利要求1所述的毫米波单谱信号探测器，其特征在于，超材料层为具有周期性微纳米结构的金属层，且与N型砷化镓层形成肖特基接触。

3.根据权利要求1所述的毫米波单谱信号探测器，其特征在于，衬底层为半绝缘砷化镓、硅、或三氧化二铝。

4.根据权利要求1所述的毫米波单谱信号探测器，其特征在于，欧姆电极为镍、锗、和金，其厚度分别为20-30nm、200-300nm和20-30nm。

5.根据权利要求1所述的毫米波单谱信号探测器，其特征在于，肖特基电极为钛和金，其厚度分别为20-30nm和200-250nm。

6.根据权利要求1所述的毫米波单谱信号探测器，其特征在于，金属开环共振单元阵列的制作材料为堆叠在一起的钛和金，其厚度分别为20～30nm和200～250nm。

7.一种根据权利要求1至6中任意一项所述基于超材料的毫米波单谱信号探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在衬底层上通过金属有机化合物化学气相淀积法注入Si离子，掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3～9×10¹⁸cm^-3，由此形成N型砷化镓层，其厚度为1um～2um；

(2)在N型砷化镓层2上通过等离子体增强化学气相淀积法制备二氧化硅层，其厚度为300nm～400nm；

(3)在二氧化硅层上通过正胶工艺光刻欧姆电极接触孔，并使用湿法腐蚀对欧姆电极接触孔进行腐蚀处理，通过负胶工艺光刻欧姆电极，采用电子束蒸发的方式依次蒸发堆叠在一起的Ni/Ge/Au层，将Ni/Ge/Au层进行剥离，从而形成具有Ni/Ge/Au层的欧姆电极，对具有该Ni/Ge/Au层的欧姆电极退火后形成欧姆电极；

(4)在二氧化硅层上通过正胶工艺光刻肖特基接触孔，并使用湿法腐蚀对肖特基接触孔进行腐蚀处理，以腐蚀二氧化硅层，通过负胶工艺光刻肖特基电极，再采用电子束蒸发的方式依次蒸发堆叠在一起的Ni/Au层，将Ni/Au层进行剥离，从而分别形成具有Ni/Au层的超材料层和一对肖特基电极，其中超材料层直接与N型砷化镓层接触，肖特基电极位于二氧化硅层上，且肖特基电极和超材料层之间的距离为1mm～1.5mm。