CN106328754A - 一种组合式太赫兹波探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种组合式太赫兹波探测器，其包括：N个太赫兹波探测器；所述太赫兹波探测器包括：场效应晶体管及有效耦合太赫兹波的天线，所述天线与所述场效应晶体管集成设置，且所述天线与所述场效应晶体管的源极和漏极完全独立；其中，N个场效应晶体管的源极连接在一起，N个场效应晶体管的漏极连接在一起，N个场效应晶体管的栅极相互独立；或者，N个场效应晶体管串联。本发明的组合式太赫兹波探测器，能够抑制噪声，同时实现高响应度、高灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于光电技术领域，具体地讲，涉及一种组合式太赫兹波探测器。
背景技术
太赫兹波通常指的是波长在30μm-3mm(0.1THz-10THz)区间的电磁波，位于微波和红外光之间。太赫兹波的一系列特性，例如相干、高带宽、穿透性强等，使其可应用到众多技术领域，例如高速通信、环境检测、卫星遥感、空间成像、安全检测、物质内部结构层析、病理检测、医学成像、物质成份分析、近场成像、超快计算等。
太赫兹波探测器是上述应用中的核心器件。然而现有的太赫兹波探测器或是灵敏度低，或是探测频率低，或是需要低温工作、价格昂贵，或是制备工艺复杂等。因此，研制一种较成熟的灵敏度高、探测频率宽、体积小、高速、廉价、室温工作的太赫兹探测器是十分重要的。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供了一种组合式太赫兹波探测器，其包括：N个太赫兹波探测器；所述太赫兹波探测器包括：场效应晶体管及有效耦合太赫兹波的天线，所述天线与所述场效应晶体管集成设置，且所述天线与所述场效应晶体管的源极和漏极完全独立；N个场效应晶体管的源极连接在一起，N个场效应晶体管的漏极连接在一起，N个场效应晶体管的栅极相互独立。
进一步地，所述组合式太赫兹波探测器为电流型组合式太赫兹波探测器，其中，N个场效应晶体管的源极连接在一起并输出响应电流，且N个场效应晶体管的漏极连接在一起并输出响应电流。
进一步地，所述组合式太赫兹波探测器的电流响应度为单个太赫兹波探测器的电流响应度的N倍。
进一步地，所述场效应晶体管包括衬底和依次形成于所述衬底上的外延层、隔离层，所述外延层上形成有源极、漏极，所述隔离层上形成有栅极，所述源极和所述漏极分别位于所述外延层的两侧，所述隔离层位于所述源极和所述漏极之间。
进一步地，所述天线为设置于所述场效应晶体管的源极和漏极之间的平面蝶形天线，并且所述天线设置于所述隔离层上且位于所述栅极两侧。
本发明还提供了一种组合式太赫兹波探测器，其包括：N个太赫兹波探测器；所述太赫兹波探测器包括：场效应晶体管及有效耦合太赫兹波的天线，所述天线与所述场效应晶体管集成设置，且所述天线与所述场效应晶体管的源极和漏极完全独立；其中，N个场效应晶体管串联。
进一步地，所述组合式太赫兹波探测器为电压型组合式太赫兹波探测器，其中，位于串联后的N个场效应晶体管中间的两个场效应晶体管在串联后电性接地，串联后的N个场效应晶体管的一端的源极输出正极性或负极性响应电压，串联后的N个场效应晶体管的另一端的漏极输出负极性或正极性响应电压。
进一步地，所述组合式太赫兹波探测器的电压响应度为单个太赫兹波探测器的电压响应度的N倍。
本发明的组合式太赫兹波探测器，能够抑制噪声，同时实现高响应度、高灵敏度。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的实施例的太赫兹波探测器的俯视图；
图2是根据本发明的实施例的太赫兹波探测器的制作示意图；
图3是根据本发明的一实施例的利用太赫兹波探测器形成的组合式太赫兹波探测器的架构图；
图4是根据本发明的另一实施例的利用太赫兹波探测器形成的组合式太赫兹波探测器的架构图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，相同的标号在整个说明书和附图中可用来表示相同的元件。
图1是根据本发明的实施例的太赫兹波探测器的俯视图；图2是根据本发明的实施例的太赫兹波探测器的制作示意图。
参照图1和图2，根据本发明的实施例的太赫兹波探测器1主要由场效应晶体管和天线20组成。
根据本发明的实施例的场效应晶体管包括：衬底11和依次形成于所述衬底11上的外延层12、隔离层13，在外延层12上形成有源极14、漏极15，在隔离层13上形成有栅极16；其中，源极14和漏极15分别位于外延层12的两侧，源极14和漏极15与外延层12形成欧姆接触，从而在外延层12中形成二维电子气通道17，而隔离层13位于源极14和漏极15之间，即栅极16位于源极14和漏极15之间。
天线20设置于源极14和漏极15之间，其可为平面蝶形天线，并且所述天线20设置于隔离层13上且位于栅极16两侧。在本发明，天线20并不局限于平面蝶形形状，其也可以具有其他合适的结构形状。
在太赫兹波辐照下，在天线20下方的二维电子气通道17内感应出水平电场和垂直电场，分别调控二维电子气的漂移速度与电子浓度，引起太赫兹波的混频，产生混频电流，从而有效地增强太赫兹波探测器1的响应度。
图3是根据本发明的一实施例的利用太赫兹波探测器形成的组合式太赫兹波探测器的架构图。
参照图1和图3，根据本发明的实施例的组合式太赫兹波探测器包括N个图1所示的太赫兹波探测器1；其中，这N个太赫兹波探测器1中的场效应晶体管的源极14连接在一起，这N个太赫兹波探测器1中的场效应晶体管的漏极15连接在一起，而这N个太赫兹波探测器1中的场效应晶体管的栅极16相互独立分开。
图3所示的组合式太赫兹波探测器为电流型组合式太赫兹波探测器，其中，N个太赫兹波探测器1中的场效应晶体管的源极14连接在一起并输出响应电流，而N个太赫兹波探测器1中的场效应晶体管的漏极15连接在一起并输出响应电流，也就是说，N个源极14并用输出响应电流，N个漏极15并用输出响应电流。
进一步地，图3所示的组合式太赫兹波探测器的电流响应度为单个太赫兹波探测器1的电流响应度的N倍，但是图3所示的组合式太赫兹波探测器的内阻为单个太赫兹波探测器1的内阻的1/N倍。
图4是根据本发明的另一实施例的利用太赫兹波探测器形成的组合式太赫兹波探测器的架构图。
参照图1和图4，根据本发明的实施例的组合式太赫兹波探测器包括N个图1所示的太赫兹波探测器1；其中，这N个太赫兹波探测器1串联，即，任一太赫兹波探测器1的源极14与其相邻的下一太赫兹波探测器1的漏极15连接在一起。这样，这N个太赫兹波探测器1串联连接后，其仅包括一端的一个源极14和另一端的一个漏极15。此外，这N个太赫兹波探测器1的栅极16相互独立分开。
图4所示的组合式太赫兹波探测器为电压型组合式太赫兹波探测器；其中，位于这N个太赫兹波探测器1一端的源极14输出正极性或负极性响应电压，而位于这N个太赫兹波探测器1另一端的漏极15输出负极性或正极性响应电压；也就是说，位于这N个太赫兹波探测器1一端的源极14输出正极性响应电压，位于这N个太赫兹波探测器1另一端的漏极15输出负极性响应电压；或者，位于这N个太赫兹波探测器1一端的源极14输出负极性响应电压，位于这N个太赫兹波探测器1另一端的漏极15输出正极性响应电压。
进一步地，位于这N个太赫兹波探测器1中间的两个相邻的太赫兹波探测器1的源极14和漏极15连接在一起并电性接地，以降低共模噪声。
图4所示的组合式太赫兹波探测器的电压响应度为单个太赫兹波探测器1的电压响应度的N倍，但是图4所示的组合式太赫兹波探测器的内阻为单个太赫兹波探测器1的内阻的N倍。
综上所述，根据本发明的实施例的组合式太赫兹波探测器，能够抑制噪声，同时实现高响应度、高灵敏度。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (10)
1.一种组合式太赫兹波探测器，其特征在于，包括：N个太赫兹波探测器；
所述太赫兹波探测器包括：场效应晶体管及有效耦合太赫兹波的天线，所述天线与所述场效应晶体管集成设置，且所述天线与所述场效应晶体管的源极和漏极完全独立；
N个场效应晶体管的源极连接在一起，N个场效应晶体管的漏极连接在一起，N个场效应晶体管的栅极相互独立。
2.根据权利要求1所述的组合式太赫兹波探测器，其特征在于，所述组合式太赫兹波探测器为电流型组合式太赫兹波探测器，其中，N个场效应晶体管的源极连接在一起并输出响应电流，且N个场效应晶体管的漏极连接在一起并输出响应电流。
3.根据权利要求2所述的组合式太赫兹波探测器，其特征在于，所述组合式太赫兹波探测器的电流响应度为单个太赫兹波探测器的电流响应度的N倍。
4.根据权利要求1所述的组合式太赫兹波探测器，其特征在于，所述场效应晶体管包括衬底和依次形成于所述衬底上的外延层、隔离层，所述外延层上形成有源极、漏极，所述隔离层上形成有栅极，所述源极和所述漏极分别位于所述外延层的两侧，所述隔离层位于所述源极和所述漏极之间。
5.根据权利要求4所述的组合式太赫兹波探测器，其特征在于，所述天线为设置于所述场效应晶体管的源极和漏极之间的平面蝶形天线，并且所述天线设置于所述隔离层上且位于所述栅极两侧。
6.一种组合式太赫兹波探测器，其特征在于，包括：N个太赫兹波探测器；
所述太赫兹波探测器包括：场效应晶体管及有效耦合太赫兹波的天线，所述天线与所述场效应晶体管集成设置，且所述天线与所述场效应晶体管的源极和漏极完全独立；
其中，N个场效应晶体管串联。
7.根据权利要求6所述的组合式太赫兹波探测器，其特征在于，所述组合式太赫兹波探测器为电压型组合式太赫兹波探测器，其中，串联后的N个场效应晶体管的中间的两个场效应晶体管在串联后电性接地，串联后的N个场效应晶体管的一端的源极输出正极性或负极性响应电压，串联后的N个场效应晶体管的另一端的漏极输出负极性或正极性响应电压。
8.根据权利要求7所述的组合式太赫兹波探测器，其特征在于，所述组合式太赫兹波探测器的电压响应度为单个太赫兹波探测器的电压响应度的N倍。
9.根据权利要求6所述的组合式太赫兹波探测器，其特征在于，所述场效应晶体管包括衬底和依次形成于所述衬底上的外延层、隔离层，所述外延层上形成有源极、漏极，所述隔离层上形成有栅极，所述源极和所述漏极分别位于所述外延层的两侧，所述隔离层位于所述源极和所述漏极之间。
10.根据权利要求9所述的组合式太赫兹波探测器，其特征在于，所述天线为设置于所述场效应晶体管的源极和漏极之间的平面蝶形天线，并且所述天线设置于所述隔离层上且位于所述栅极两侧。
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