CN108766963A - GaN基可视化太赫兹检测显示芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GaN基可视化太赫兹检测显示芯片，涉及太赫兹波技术领域。所述显示芯片包括GaN基等离子激元探测器、直流检测控制输出电路以及GaN基LED，所述GaN基等离子激元探测器的输出端与所述直流检测控制输出电路的输入端连接；所述直流检测控制输出电路的输出端与所述GaN基LED的输入端连接，所述GaN基LED用于根据GaN基等离子激元探测器输出的电流进行点亮，通过观察所述GaN基LED发光的强弱判断太赫兹信号的强度大小。所述芯片可以实现太赫兹的检测和显示，可以实现同质集成，集成度高，且工艺简单，单个芯片尺寸小，可实现阵列化。
Description
技术领域
本发明涉及太赫兹波技术领域，尤其涉及一种GaN基可视化太赫兹检测显示芯片。
背景技术
太赫兹（THz）波是指频率在 0.3THz-3THz范围内的电磁波，广义的太赫兹波频率是指100GHz到10THz，其中 1THz=1000GHz。THz波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，THz技术是国际科技界公认的一个非常重要的交叉前沿领域。
由于太赫兹频段处于微波到红外光学之间的一段电磁频率，在红外光频段，尤其是近红外光学频段，由于太赫兹和红外均处于人眼感知的范围之外，因此人眼不能判断太赫兹波和红外波是否存在，如果通过频段变换或者其他方法，使其可以变为人眼感受的频率范围是一种非常直接的可视化检测手段。在红外光学频段，有红外荧光片，当红外光频段的电磁波照射在荧光片上，其可以发出让人眼感知的红光，这样人就可以判断红外光是否有，而且可以通过荧光信号的强弱简单判断红外光功率的大小。在太赫兹频段，由于太赫兹频段在电磁频谱中的特殊性，尚未有直接可以实现类似红外荧光片的功能。虽然对太赫兹波的直接检测较为困难，但是经过近几年的发展，基于GaN基的等离子激元探测器可实现对THz信号的直接检测。GaN基等离子激元探测器，本质上是一个GaN场效应晶体管，其利用GaN异质结形成的二维电子气，当太赫兹波照射在二维电子气沟道时，将形成等离子振荡，这样在场效应晶体管的源漏之间形成一个直流电压差。利用该效应，有望实现GaN基可视化太赫兹检测显示芯片。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种可以实现太赫兹的检测和显示的GaN基可视化太赫兹检测显示芯片。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种GaN基可视化太赫兹检测显示芯片，其特征在于:包括GaN基等离子激元探测器、直流检测控制输出电路以及GaN基LED，所述GaN基等离子激元探测器的输出端与所述直流检测控制输出电路的输入端连接，所述GaN基等离子激元探测器用于探测太赫兹波，对太赫兹进行响应，同时将太赫兹高频信号转换为直流信号；所述直流检测控制输出电路的输出端与所述GaN基LED的输入端连接，所述直流检测控制输出电路用于对所述GaN基等离子激元探测器输出的直流信号进行检测和控制，所述GaN基LED用于根据GaN基等离子激元探测器输出的电流进行点亮，通过观察所述GaN基LED发光的强弱判断太赫兹信号的强度大小。
进一步的技术方案在于：所述显示芯片还包括平面天线，所述平面天线位于所述GaN基等离子激元探测器上，用于提高对太赫兹波的汇聚能力，并提高GaN基等离子激元探测器输出的直流信号。
进一步的技术方案在于：所述显示芯片还包括高阻Si透镜，所述高阻Si透镜位于所述平面天线之前，用于汇聚空中发散的太赫兹波到平面天线。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：当太赫兹波照射在该检测显示芯片上时，GaN等离子激元探测器探测太赫兹波，对太赫兹进行响应，同时将太赫兹高频信号转换为直流信号，直流信号输入进GaN基LED，LED芯片发光，由于其发出的光为可见光，因此人眼可以感知，进而可以判断是否有太赫兹信号入射。同时可以根据发光强弱判断太赫兹信号的强度大小。
（1）本发明所述显示芯片，采用阵列制作的形式，可以根据应用场景的大小，制作像素大小不等的检测显示芯片。本发明创造性的将GaN基等离子激元探测器和GaN基LED结合在一起，实现了对太赫兹波的直接检测显示。所述显示芯片可以实现同质集成，集成度高。由于都是采用GaN基的材料体系，可以实现同质集成。工艺简单：目前GaN基等离子激元探测器和LED的工艺已经成熟，可以将二者有机的集成在一起。单个芯片尺寸小，可实现阵列化：由于采用半导体工艺实现，可以采用阵列化设计显示技术。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述检测显示芯片的原理框图；
其中：1、GaN基等离子激元探测器2、直流检测控制输出电路3、GaN基LED 4、平面天线5、高阻Si透镜。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明实施例公开了一种GaN基可视化太赫兹检测显示芯片，其特征在于:包括GaN基等离子激元探测器1、直流检测控制输出电路2以及GaN基LED3。所述GaN基等离子激元探测器1的输出端与所述直流检测控制输出电路2的输入端连接，所述GaN基等离子激元探测器1用于探测太赫兹波，对太赫兹进行响应，同时将太赫兹高频信号转换为直流信号；所述直流检测控制输出电路2的输出端与所述GaN基LED 3的输入端连接，所述直流检测控制输出电路2用于对所述GaN基等离子激元探测器1输出的直流信号进行检测和控制，所述GaN基LED 3用于根据GaN基等离子激元探测器1输出的电流进行点亮，通过观察所述GaN基LED 3发光的强弱判断太赫兹信号的强度大小。
在实际应用过程中，当太赫兹波照射在该检测显示芯片上时，GaN等离子激元探测器探测太赫兹波，对太赫兹进行响应，同时将太赫兹高频信号转换为直流信号，直流信号输入进GaN基LED，LED芯片发光，由于其发出的光为可见光，因此人眼可以感知，进而可以判断是否有太赫兹信号入射。同时可以根据发光强弱判断太赫兹信号的强度大小。
在实际应用过程中，可以根据待测太赫兹频段的频率，设计相应的平面天线4集成在GaN基等离子激元探测器1上，用于提高对太赫兹波的汇聚能力，并提高输出的直流信号。
在实际应用过程中，可采用在平面天线之前安装高阻硅透镜5，用于汇聚空中发散的太赫兹波。
由于GaN基等离子激元探测器和GaN基LED工艺均已成熟，因此工艺上并无难度。在制作过程中，二者需要采用相同晶圆尺寸的大小，在各自将工艺实现后，通过减薄的方式，将两个芯片晶圆的衬底进行减薄至50微米及其以下厚度，然后通过晶圆键合的方式，实现两个晶圆芯片的连接，这样就实现了肖特基检波二极管和LED的连接。
在实际过程中，可以采用控制电路对等离子激元探测器输出的直流信号进行检测并放大，进一步提升探测灵敏度，使后端的LED发出更强的光。
综上，本发明主要是给出了一种GaN基可视化太赫兹检测显示芯片，具有工艺简单可行，集成度高，并可阵列化，可以实现对太赫兹波的可视化检测显示等优点。
Claims (3)
1.一种GaN基可视化太赫兹检测显示芯片，其特征在于:包括GaN基等离子激元探测器（1）、直流检测控制输出电路（2）以及GaN基LED（3），所述GaN基等离子激元探测器（1）的输出端与所述直流检测控制输出电路（2）的输入端连接，所述GaN基等离子激元探测器（1）用于探测太赫兹波，对太赫兹进行响应，同时将太赫兹高频信号转换为直流信号；所述直流检测控制输出电路（2）的输出端与所述GaN基LED（3）的输入端连接，所述直流检测控制输出电路（2）用于对所述GaN基等离子激元探测器（1）输出的直流信号进行检测和控制，所述GaN基LED（3）用于根据GaN基等离子激元探测器（1）输出的电流进行点亮，通过观察所述GaN基LED（3）发光的强弱判断太赫兹信号的强度大小。
2.如权利要求1所述的GaN基可视化太赫兹检测显示芯片，其特征在于:所述显示芯片还包括平面天线（4），所述平面天线（4）位于所述GaN基等离子激元探测器（1）上，用于提高对太赫兹波的汇聚能力，并提高GaN基等离子激元探测器（1）输出的直流信号。
3.如权利要求2所述的GaN基可视化太赫兹检测显示芯片，其特征在于:所述显示芯片还包括高阻Si透镜（5），所述高阻Si透镜（5）位于所述平面天线之前，用于汇聚空中发散的太赫兹波到平面天线（4）。
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