[发明专利]太赫兹铁电谐振器

说明书

本公开涉及太赫兹铁电谐振器，并且具体涉及一种将具有异质结构的器件用作用于电路的电子或太赫兹电磁波的谐振器的方法。异质结构包括至少一个介电层和至少一个铁电层。至少一个铁电层包括多个铁电极化畴。多个铁电极化畴形成极化图案。极化图案被适配于执行具有太赫兹频率范围中的谐振频率的振荡。该方法包括通过该器件在功能上耦合极化图案的振荡与电路的电子或太赫兹电磁波的振荡。

技术领域

本公开涉及电谐振器电路，尤其涉及集成电路的电谐振器。

背景技术

半导体行业的发展目标是使集成电子电路小型化以及提高其开关频率和速度。传统的硅基集成电路在某些时候可达到开关频率的基本极限，该基本极限由器件的电容和电感并且由信号传输期间的能量损耗决定。更快的电路和可替代的传输路径的概念是所期望的。已经提出了经由电磁波而非电子传输的信号传输。从现在的千兆赫兹电子学发展到未来的太赫兹电子学可以允许使用相同或类似的集成电子元件来以类似的频率进行电子信号处理和电磁波信号传输。因此，用于耦合太赫兹电路与电磁场的集成元件是所期望的。

太赫兹电磁信号传输以及尤其是接收也可以用于诸如医疗成像和安全筛查的现有应用，或用于长距离信号传输，例如用于航空航天工业以及太空或卫星数据通信。

现有的太赫兹集成电子元件(如信号传输和接收所需的谐振器)包括裂环式和裂盘式谐振器。这些结构的尺寸由太赫兹波长来确定，并且远大于硅基集成电路的典型关键尺寸。期望做出改进，以实现太赫兹振荡器和谐振器的小型化，以及太赫兹振荡器和谐振器与小型化集成电路的协同集成。

发明内容

鉴于上述技术问题，需要一种用于将电路的电子或太赫兹电磁波的太赫兹波谱范围中的振荡与谐振器(尤其是可以并入小型化集成电路的谐振器)进行耦合的改进的方法。

该目的通过根据独立权利要求1所述的方法来实现。独立权利要求8提供了一种用作谐振器的具有异质结构的器件。独立权利要求15提供了一种制造具有异质结构、适于用作谐振器的器件的方法。从属权利要求涉及优选实施例。

在第一方面，本公开涉及一种将具有异质结构的器件用作用于电路的电子或用于太赫兹电磁波的谐振器的方法。异质结构包括至少一个介电层和至少一个铁电层。至少一个铁电层包括形成极化图案的多个铁电极化畴。极化图案适于执行具有太赫兹频率范围中的谐振频率的振荡。该方法包括通过该器件在功能上耦合极化图案的振荡与电路的电子或太赫兹电磁波的振荡。

具有包括至少一个介电层和至少一个铁电层的异质结构的器件可以集成到小型化集成电路中，这可以提供优于诸如裂环谐振器和裂盘谐振器的现有太赫兹谐振器的优点。特别地，器件的横向面积可以被小型化，例如被小型化到当今半导体器件的关键尺寸。此外，可以使用层沉积技术的成熟技术来沉积至少一个铁电层和/或至少一个介电层。对于小型化有利的是，器件中可以省略用于提供大量电感的元件。

有利地，至少一个铁电层和至少一个介电层可以由绝缘材料形成，该绝缘材料可以对远低于或远高于谐振频率的频率下的振荡或者处于极化图案、电路的电子或太赫兹电磁波的振荡频率的振荡(例如，电磁波)显示出非常小的响应。这可以抑制否则可能因对高得多或低得多的频率下的振荡(例如，电磁波)的响应而产生的不期望的响应和噪声。

在本公开的上下文中，异质结构可以包括三明治状异质结构或堆叠式异质结构、多层结构和/或超晶格。

谐振频率可以选自异质结构和/或极化图案的多个谐振频率。特别地，谐振频率可以对应于异质结构和/或极化图案的多个谐振频率中的主谐振频率。