[发明专利]太赫兹波探测器用衬底前驱体及其制备方法

说明书

本发明属于探测器技术领域，具体涉及一种太赫兹波探测器用衬底前驱体及其制备方法。以铝镓氮/镓氮高电子迁移率场效应晶体管（HEMT）为基本结构，通过衬底设计、利用外延法制备铝镓氮/镓氮层；然后制备有源区台面、栅介质、欧姆接触窗口、电极，得到的场效应晶体管中的二维电子气具有较高的电子浓度和迁移率，得到在室温条件下对THz波实现高速、高灵敏度、高信噪比探测的波谱探测装置，最终实现对太赫兹波的探测。

本发明属于发明名称为太赫兹波探测器及其制备方法、申请号为201710495198.9、申请日为2017年6月26日的发明申请的分案申请，属于产品及其制备方法部分。

技术领域

本发明属于探测器技术领域，具体涉及一种太赫兹波探测器用衬底前驱体及其制备方法。

背景技术

太赫兹（Terahertz，THz）辐射是对一个特定波段的电磁辐射的统称，通常是指频率在0.1THz~10THz（波长在3mm~30um）范围内的电磁波，它在电磁波谱中位于微波和红外辐射之间。在电子学领域里，这一波段的电磁波又被称做毫米波和亚毫米波；而在光谱学领域，它也被称为远红外线。

太赫兹辐射之所以引起我们浓厚的兴趣，是因为它具有很多独特的性质和广泛的应用前景。太赫兹波辐射源具有：宽频性、透视性、安全性等特性，所以它在物理、化学、生物医学等基础领域，以及有无损成像、安全检查、光谱分析和雷达通讯方面有着重要的应用前景。

和太赫兹辐射源一样，太赫兹探测也是太赫兹科技中的另一关键技术，也是太赫兹技术应用投入到实际应用的另一关键环节。目前，太赫兹信号探测技术从原理上可分为相干脉冲时域连续波探测技术和非相干直接能量探测技术两类。基于相干技术的太赫兹脉冲时域连续波探测技术采用与太赫兹脉冲生成相类似的方式进行相干探测，一类探测方法称为太赫兹时域光谱技术；另一类在太赫兹波低频端选用超外差式探测器。主要探测方法有热辐射探测法、傅里叶变换光谱法、时域光谱法、外差式探测法以及太赫兹量子阱红外光子探测。在太赫兹波段的开发和利用中，探测太赫兹信号具有举足轻重的意义。因为，一方面，由于太赫兹辐射源输出功率低，频率范围内热辐射背景噪声大、水蒸汽衰减严重等因素的影响，从目标反射回来的太赫兹辐射信号更低，与较短波长的光学波段电磁波相比，太赫兹波光子能量低，背景噪声通常占据显著地位。这就要求太赫兹探测器具有很高的探测灵敏度和频率分辨率，另一方面，随着太赫兹技术在各领域特别是军事领域中的深入开展，不断提高探测灵敏度成为必然的要求。

由于目前太赫兹光源的辐射功率普遍都比较低，而现有的太赫兹波探测器普遍具有响应速度慢（热释电探测器）、探测频率窄（肖特基二极管）、 灵敏度差（Golay cell探测器）和需要低温工作（测辐射热计）的缺点，因此发展一种高速、高灵敏度、高信噪且在室温条件下可以工作的太赫兹波探测器尤为重要。

在前期的探测器中，三极子耦合天线同时作为源、漏和栅电极跟HEMT器件集成，栅极天线跟源极天线在同一平面内，金属栅极对栅下2 DEG处的横向电场起到了较大的屏蔽作用，导致天线的耦合效率不高和器件响应度低。

因此，研究人员长久以来一直渴望发展出一种较成熟的灵敏度高，探测频率宽，体积小，高速，廉价，室温工作的商用太赫兹探测器，以大幅推动THz技术的发展和应用。

发明内容

本发明公开了一种太赫兹波探测器及其制备方法，以铝镓氮/镓氮高电子迁移率场效应晶体管（HEMT）为基本结构，该场效应晶体管中的二维电子气具有较高的电子浓度和迁移率，得到在室温条件下对THz波实现高速、高灵敏度、高信噪比探测的波谱探测装置，最终实现对太赫兹波的探测。

本发明采用如下技术方案：

一种太赫兹波探测器的制备方法，包括以下步骤：