[发明专利]一种极化不敏感的太赫兹调制器及其制备方法

权利要求书

1.一种极化不敏感的太赫兹调制器，其特征在于，包括半导体衬底(1)、位于半导体衬底(1)上的外延层(2)、位于外延层(2)上的调制阵列，

所述调制阵列由若干调制单元周期排列组成，每个调制单元整体为矩形，每个调制单元包括两个中间弧面开口的弓形超材料结构(4)、高电子迁移率晶体管(8)、第一栅极馈线(71)、第二栅极馈线(72)和源漏馈线(6)，第一栅极馈线(71)和第二栅极馈线(72)交叉连通形成十字形结构与肖特基电极(3)连接，两个弓形超材料结构(4)关于所述第一栅极馈线(71)对称，每个弓形超材料结构(4)的开口处匹配一个高电子迁移率晶体管(8)，高电子迁移率晶体管(8)的源极和漏极分别连接弓形超材料结构(4)开口的两侧，两个弓形超材料结构(4)中的高电子迁移率晶体管(8)通过第二栅极馈线(72)与肖特基电极(3)连接，弓形超材料结构(4)通过源漏馈线(6)与欧姆电极(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种极化不敏感的太赫兹调制器，其特征在于，所述半导体衬底的材料为碳化硅、硅或蓝宝石中的任意一种，且半导体衬底的厚度为100-500μm。

3.根据权利要求1所述的一种极化不敏感的太赫兹调制器，其特征在于，所述高电子迁移率晶体管(8)的材料为AlGaN/GaN、AlGaAs/GaAs、InGaAs/GaAs或InGaN/GaN中的任意一种组合，在组成高电子迁移率晶体管(8)的任意一种组合的两种材料之间存在二维电子气，所述二维电子气的厚度为0.001-0.01μm。

4.根据权利要求1所述的一种极化不敏感的太赫兹调制器，其特征在于，所述弓形超材料结构(4)、肖特基电极(3)、欧姆电极(5)、栅极馈线和源漏馈线(6)的材料为Au、Al、Ag或者Cu。

5.根据权利要求1所述的一种极化不敏感的太赫兹调制器，其特征在于，所述调制阵列的调制单元以280μm*280μm为一个周期。

6.根据权利要求1所述的一种极化不敏感的太赫兹调制器，其特征在于，所述弓形超材料结构(4)的线宽为：10μm-30μm，厚度为：0.2μm-1μm，开口大小为：2μm-10μm。

7.根据权利要求1所述的一种极化不敏感的太赫兹调制器，其特征在于，所述第一栅极馈线(71)、第二栅极馈线(72)和源漏馈线(6)的线宽为1μm-2μm。

8.如权利要求1-7中任一项所述一种极化不敏感的太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：

步骤S1、清洗半导体衬底；

步骤S2、利用金属有相化学沉积法在清洗后的半导体衬底上制备AlGaN和GaN的异质结构薄膜；

步骤S3、制备高电子迁移率晶体管的有源台面结构，通过光刻-电子束蒸发-剥离过程在高电子迁移率晶体管的有源台面结构两端依次沉积复合金属层作为高电子迁移率晶体管的源极和漏极；

步骤S4、在氮气环境下对高电子迁移率晶体管的源极和漏极进行快速热退火处理，退火炉中的温度在140秒内从900℃迅速降至25℃，高电子迁移率晶体管的源极和漏极与二维电子气沟道形成欧姆接触；

步骤S5、通过光刻-电子束蒸发-剥离过程，在异质结构薄膜上制备弓形超材料结构，并在弓形超材料结构开口处覆盖高电子迁移率晶体管的源极和漏极；

步骤S6、完成步骤S5后，通过光刻-电子束蒸发-剥离过程，在异质结构薄膜上单独制备栅极馈线。