[发明专利]太赫兹调制器及其制备方法

权利要求书

1.一种太赫兹调制器，包括依次设置的衬底、缓冲层、异质结外延层；其特征在于，所述异质结外延层上形成有多列高电子迁移率晶体管，每列的高电子迁移率晶体管之间相互串联，所有列的高电子迁移率晶体管的欧姆电极连接有第一引线电极，每相邻两列的高电子迁移率晶体管的栅极相互连接，且所述栅极还连接有第二引线电极；

其中，所述欧姆电极、栅极、第一引线电极和第二引线电极形成复合超颖表面结构，所述栅极用于调控每列相邻两个欧姆电极之间的沟道电导，使得所述复合超颖表面结构在共振超颖表面与线栅之间转换。

2.根据权利要求1所述的太赫兹调制器，其特征在于，当每列相邻两个欧姆电极之间的沟道电导率大于30mS/cm时，所述复合超颖表面表现为线栅，所述太赫兹调制器的透射率低于0.1％。

3.根据权利要求1所述的太赫兹调制器，其特征在于，当每列相邻两个欧姆电极之间的沟道电阻率大于1000Ω·cm时，所述复合超颖表面表现为共振超颖表面，当共振频率低于1THz时，所述太赫兹调制器的透射率高于50％。

4.根据权利要求1所述的太赫兹调制器，其特征在于，栅极位于每列相邻的两个欧姆电极之间且呈长条状。

5.根据权利要求1所述的太赫兹调制器，其特征在于，所述欧姆电极呈矩形状。

6.根据权利要求1所述的太赫兹调制器，其特征在于，每列相邻的两个欧姆电极之间的间距为1μm～4μm。

7.根据权利要求1所述的太赫兹调制器，其特征在于，相邻两列的两个欧姆电极之间的间距为3μm～5μm。

8.根据权利要求1所述的太赫兹调制器，其特征在于，所述栅极的栅长为1μm～3μm。

9.一种太赫兹调制器的制备方法，用于制备权利要求1至8任一项所述的太赫兹调制器，其特征在于，所述制备方法包括：

在缓冲层上形成二维电子气台面；

在所述二维电子气台面上形成高电子迁移率晶体管的欧姆接触；

在两个欧姆接触之间形成高电子迁移率晶体管的栅极；

在缓冲层和二维电子气台面上形成引线电极和欧姆电极。

10.根据权利要求9所述的太赫兹器件的制备方法，其特征在于，在缓冲层上形成二维电子气台面之前的步骤还包括：在异质结外延层上形成对位标记；在二维电子气台面上形成引线电极和欧姆电极之后的步骤还包括：减薄衬底；裂片形成单个的复合超表面调制器芯片。

11.根据权利要求9所述的太赫兹器件的制备方法，其特征在于，在缓冲层上形成二维电子气台面的方法包括：通过感应耦合等离子体刻蚀二维电子气材料以形成线栅状的二维电子气台面；其中，所述刻蚀的深度为70nm～100nm。

12.根据权利要求9所述的太赫兹器件的制备方法，其特征在于，在所述二维电子气台面上形成高电子迁移率晶体管的欧姆接触的方法包括：采用电子束蒸发蒸镀的方式形成欧姆接触的多层金属结构，经过剥离后形成欧姆接触图形，最后在快速退火炉的惰性气体环境下形成欧姆接触。