[发明专利]GaN HEMT毫米波可重构天线及其制备方法

说明书

本发明公开了一种GaN HEMT毫米波可重构天线及其制备方法，所述天线包括衬底，所述衬底上外延生长有AlN缓冲层，所述AlN缓冲层上生长有GaN层，所述GaN层的左右两侧设置有中间不相接触的AlGaN层，左右两侧的AlGaN层上设置有欧姆接触金属电极，所述欧姆接触金属电极的下表面与所述GaN层相接触，所述AlGaN层的上表面以及两个AlGaN层之间的GaN层的上表面设置有不规则周期结构的金属条，所述不规则周期结构的金属条形成啁啾布拉格光栅，左右两侧AlGaN层的上表面的所述布拉格光栅结构通过金属层连接到一起，形成整体的栅金属层。所述天线可重构，工作方式简单，且制作工艺简单。

技术领域

本发明涉及毫米波天线技术领域，尤其涉及一种GaN HEMT毫米波可重构天线及其制备方法。

背景技术

随着现代雷达和通信系统的迅速发展，为实现通信、导航、制导、警戒、武器寻的等目的，飞机、轮船、卫星等所需的天线数量越来越多。这使得平台上所负载的重量不断增加，而且搭建天线所需的费用也不断上升，同时，各天线之间的电磁下扰也非常大，严重影响天线的正常工作。为减轻平台上所负载的天线重量、降低成本、减小平台的雷达散射截面实现良好的电磁兼容特性，希望能用一个天线来实现多个天线的功能。通过动态改变其物理结构或尺寸或其性质，使其具有多种功能，这种天线就称为可重构天线。

毫米波是指频率处于26.5GHz-300GHz的一段电磁波，毫米波和太赫兹波在高速无线通信，雷达，人体安全检测等领域具有广阔的应用前景，要实现毫米波频段信号的发射和接收，离不开各种毫米波天线。在毫米波的高端，例如100GHz以上的毫米波频段，即进入了太赫兹频率，太赫兹频率指100GHz-10THz的电磁波，1THz=1000GHz，在毫米波和太赫兹重叠频率100GHz-300GHz在未来通信、成像、雷达等应用具有巨大的潜在市场。

由于该频段频率高，对可以工作在该频段的器件材料，结构和天线等都较难实现，如果能实现该频率的天线并且可重构，则对未来该频段的应用提供坚实的技术支撑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种工艺简单、天线可重构的GaN HEMT毫米波可重构天线。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种GaN HEMT毫米波可重构天线，其特征在于：包括衬底，所述衬底上外延生长有AlN缓冲层，所述AlN缓冲层上生长有GaN层，所述GaN层的左右两侧设置有中间不相接触的AlGaN层，左右两侧的AlGaN层上设置有欧姆接触金属电极，所述欧姆接触金属电极的下表面与所述GaN层相接触，所述AlGaN层的上表面以及两个AlGaN层之间的GaN层的上表面设置有不规则周期结构的金属条，所述不规则周期结构的金属条形成啁啾布拉格光栅，左右两侧AlGaN层的上表面的所述布拉格光栅结构通过金属层连接到一起，形成整体的栅金属层；通过AlGaN层和GaN层之间的电压控制，控制由于AlGaN自发压电极化产生的二维电子气浓度，使天线工作在四种状态：1）天线沿啁啾布拉格光栅向左、向右双向辐射；2）天线仅向左辐射；3）天线仅向右辐射；4）天线处于关闭状态。

优选的，所述衬底为SiC衬底。

进一步的技术方案在于：所述欧姆接触金属电极的制作材料使用Ti、Au、Ge、Ni和/或Au。

进一步的技术方案在于：所述栅金属层的制作材料使用Ti、Al、Ni和/或Au。

进一步的技术方案在于：所述天线工作于100GHz-300GHz，其中心频率为200GHz，对应波长为1.5mm，所述天线中AlGaN层上方的金属条间距为0.15mm到1.5mm渐变，金属条宽为20微米。