[实用新型]GaN基等离子激元探测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件技术领域。

背景技术

太赫兹（THz）波是指频率在0.3-3THz范围内的电磁波，其中 1THz=1000GHz。THz波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，THz技术是国际科技界公认的一个非常重要的交叉前沿领域。

要实现对太赫兹波的利用，需要有相应的太赫兹波检测手段。目前可以实现太赫兹探测的技术主要有：1、基于等离子激元的太赫兹探测器；2、基于肖特基二极管的探测器；3、基于热电辐射计的太赫兹探测器；4、基于多量子阱的太赫兹探测器。其中基于肖特基二极管的探测技术，一般需要本振链路，接收系统比较复杂。基于热电辐射计和多量子阱技术的太赫兹探测器，需要低温冷却装置。基于等离子激元的太赫兹探测器，可以将待测太赫兹波的能量直接转换为直流信号，并且响应速度快，且室温工作，是目前非常有前途的一种太赫兹探测技术。主要基于氮化镓（GaN）材料和砷化镓（GaAs）材料，由于前者二维电子气浓度更高，主要研究的还是基于GaN的等离子激元探测器。目前等离子激元探测器主要有单栅长结构和周期光栅型栅结构。基于周期光栅型栅结构的探测器，由于周期光栅型栅可以提高太赫兹波与探测器的耦合效率，并且其对二维电子气的调制能力更强，因此周期光栅型栅的等离子激元探测器研究的越来越多，但是周期光栅型栅由于栅部分全是金属，周期光栅型栅金属减少了太赫兹波的实际照射面积，也就减少了太赫兹波与二维电子气的耦合效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种GaN基等离子激元探测器，该探测器采用周期型栅结构，周期型栅采用石墨烯，而不是传统的金属， 与金属栅相比，增加了太赫兹波的透过率，即增加了太赫兹波与二维电子气的耦合效率。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：自下至上包括衬底、AlN缓冲层、GaN层和AlGaN层，AlGaN层面积小于GaN层面积，在AlGaN层上方左侧为源端欧姆接触金属层，AlGaN层上方右侧为漏端欧姆接触金属层，源端欧姆接触金属层和漏端欧姆接触金属层均与AlGaN层和GaN层相接触，源端欧姆接触金属层和漏端欧姆接触金属层在AlGaN层和GaN层上的厚度相等且大于AlGaN层的厚度；AlGaN层上方中间为石墨烯层，石墨烯层包括第一石墨烯层、第二石墨烯层和石墨烯周期型栅肖特基接触层，第一石墨烯层与第二石墨烯层相连且呈T形分布，第二石墨烯层与石墨烯周期型栅肖特基接触层相连，石墨烯周期型栅肖特基接触层由平行且均匀分布的10-100个条形石墨烯构成，石墨烯层与AlGaN层和GaN层相接触；第一石墨烯层上设有欧姆接触电极。

优选的，衬底为蓝宝石、Si、SiC或者GaN。

优选的，源端欧姆接触金属层自下至上依次为Ti、Al、Ni、Au。

优选的，漏端欧姆接触金属层自下至上依次为Ti、Al、Ni、Au。

优选的，欧姆接触电极采用金属材料制成，金属材料自下至上依次为Ti、Au。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

（1）本实用新型离子激元探测器采用周期型栅结构，周期型栅采用石墨烯，而不是传统的金属，与金属栅相比，减弱了金属对太赫兹波的衰减，增加了太赫兹波的透过率，即增加了太赫兹波与二维电子气的耦合效率；

（2）本实用新型离子激元探测器，可以实现对太赫兹波的直接、快速和灵敏检测，可应用于太赫兹成像，通信等领域，且太赫兹探测市场广阔，具有非常大的应用前景；

（3）本实用新型离子激元探测器成本低廉，制作工艺简单。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明；

图1是本实用新型的俯视图；

图2是图1的A-A断面图；

图中，1、源端欧姆接触金属层；2、AlGaN层；3、第一石墨烯层；4、欧姆接触电极；5、第二石墨烯层；6、漏端欧姆接触金属层；7、石墨烯周期型栅肖特基接触层；8、GaN层；9、AlN缓冲层；10、衬底。

具体实施方式