CN111082288A - 一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件 - Google Patents

一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件 Download PDF

Info

Publication number
CN111082288A
CN111082288A CN201911412761.7A CN201911412761A CN111082288A CN 111082288 A CN111082288 A CN 111082288A CN 201911412761 A CN201911412761 A CN 201911412761A CN 111082288 A CN111082288 A CN 111082288A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gallium arsenide
low
epitaxial wafer
laser
terahertz
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911412761.7A
Other languages
English (en)
Inventor
赵亚平
吴蕊
苏波
张盛博
何敬锁
崔海林
张存林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Capital Normal University
Original Assignee
Capital Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Capital Normal University filed Critical Capital Normal University
Priority to CN201911412761.7A priority Critical patent/CN111082288A/zh
Publication of CN111082288A publication Critical patent/CN111082288A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S1/00—Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range
    • H01S1/02—Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range solid

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件，直接在低温砷化镓外延片上制备两个偶级型开关，并用金属线传输太赫兹波，简化制作工艺，解决了揭膜工艺繁琐，成品率低，成本高的问题；检测过程中无需任何标记物，且装置微型化，因此通过该结构能够检测贵重摩尔量级生物样品。

Description

一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件
技术领域
本发明属于太赫兹波技术领域，具体涉及一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件。
背景技术
太赫兹波通常指的是频率在0.1THz～10THz(波长在3mm～30μm)范围内的电磁辐射(1THz＝1012Hz)。太赫兹波在诸多领域都有较为广泛的应用前景，如太赫兹通讯技术、建筑材料无损检测、人体成像设备等。
自由空间的太赫兹时域光谱系统可以对药品、半导体材料、生物分子等很多物质进行测量。然而自由空间的太赫兹时域光谱系统存在的一些局限，比如：系统尺寸大，频谱分辨率低以及所需样品量大等。
现有技术中产生太赫兹波的方式为：先将低温GaAs薄膜生长在砷化铝释放层上，制备出低温GaAs外延片，然后采用反应离子刻蚀技术和HF酸对外延片选择性刻蚀的特性剥离出低温GaAs薄膜，最后将低温GaAs薄膜转移到基底上；后再低温砷化镓薄膜的两侧各连接有一个金属电极(2)，形成光电导天线；采用800nm的飞秒激光照射光电导天线，由此产生太赫兹波；由于这种方式需要将低温砷化镓薄膜腐蚀下来制作开关，揭膜成品率低，且要用到有毒药剂，具有很大的缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件，可以简化器件制作工艺，实现器件小型化。
一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件，低温砷化镓外延片上表面的一端设置用于接收1550nm激光并产生太赫兹波的第一偶级型开关，另一端设置用于探测太赫兹波的第二偶级型开关；两个偶级型开关之间设置用于传输太赫兹波的金属线，金属线贯穿两个偶级型开关各自的电极之间空隙；
所述低温砷化镓外延片从下到上依次包括半导体砷化镓层、砷化镓层、砷化铝层以及厚度为2um的低温砷化镓层。
较佳的，所述金属线的材质为金。
较佳的，所述金属线采用光刻方式制备到所述低温砷化镓外延片上。
较佳的，所述低温砷化镓外延片中半导体砷化镓层厚度为350um；砷化镓层厚度为80um；砷化铝层厚度为200nm。
本发明具有如下有益效果：
本发明直接在低温砷化镓外延片上制备两个偶级型开关，并用金属线传输太赫兹波，简化制作工艺，解决了揭膜工艺繁琐，成品率低，成本高的问题；检测过程中无需任何标记物，且装置微型化。因此通过该结构能够检测贵重摩尔量级生物样品。
附图说明
图1为本发明示意图低温砷化镓及外延片；
图2为本发明示意图片上系统传输线俯视图；
图3为本发明示意图片上系统传输线实物图；
图4为本发明示意图太赫兹时域谱；
其中，1-低温砷化镓外延片，2-金属线，3-偶级型天线。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明的基于1550nm激光的太赫兹波产生器件，与传统产生太赫兹波的方式不同，先制作低温砷化镓外延片，如图2所示，在其上表面的一端设置用于接收1550nm激光并产生太赫兹波的第一偶级型开关，另一端设置用于探测太赫兹波的第二偶级型开关；两个偶级型开关之间设置用于传输太赫兹波的金属线，金属线贯穿两个偶级型开关各自的电极之间空隙。
为了保证本发明器件能在1550nm激光泵浦下产生太赫兹波，如图1所示，低温砷化镓外延片从下到上依次包括350um厚半导体砷化镓层、80um厚砷化镓层、200nm砷化铝层以及2um的低温砷化镓层。
如图3所示，为本发明实施例制作的太赫兹波产生器件的实物照片，外延片尺寸为2cm×1cm；金属线2材质均采用金；金属线2尺寸为1mm×30μm；开关1.5mm×70um。
基于该器件产生太赫兹波的过程为：首先，一束1550nm激光通过分束镜将分为两束光，当激光照射到第一偶级型开关上，产生太赫兹；然后，另一束激光照射到第二偶级型开关上，太赫兹波沿着金线传播，锁相放大器探测太赫兹波，测得数据。如图4所示，为本发明器件产生的太赫兹波的时域光谱。
在基于传统传输线的基础上，本发明在其金属线两侧设置天线，天线类型和尺寸可跟实际需求做出对应的调整。产生太赫兹的泵浦区和探测太赫兹的探测区集成到同一基底上，泵浦区与探测区用一金属线连接，可以使用该集成化的片上系统测量摩尔量级的生物样品，实时监测生物样品反应的过程。
本发明的传输线器件的制备过程为：
首先使用真空蒸镀机在2cm×1cm的低温砷化镓外延片1上蒸镀20nm铬和250nm金。接着，用移液器将1ml的光刻胶az5214，移至到2cm×1cm的已蒸镀有250nm厚金膜的低温砷化镓外延片上。其中，启动匀胶机，其中匀胶机第一转速设置为500r/min，时间为5s；第二转速设置为3000r/min时间为30s。将旋涂有光刻胶的样品放置在热板上烘干，时间为90s温度为80℃，进行曝光和显影。接着，使用等离子刻蚀机进行刻蚀过程，刻蚀时间为15min，片上系统结构显现出来。最后，用去胶剂或丙酮溶液剥离光刻胶az5214。
简化制作工艺，解决了揭膜工艺繁琐，成品率低，成本高的问题；直接用1550nm激光器激励，产生太赫兹并探测。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件，其特征在于，低温砷化镓外延片上表面的一端设置用于接收1550nm激光并产生太赫兹波的第一偶级型开关，另一端设置用于探测太赫兹波的第二偶级型开关；两个偶级型开关之间设置用于传输太赫兹波的金属线，金属线贯穿两个偶级型开关各自的电极之间空隙；
所述低温砷化镓外延片从下到上依次包括半导体砷化镓层、砷化镓层、砷化铝层以及厚度为2um的低温砷化镓层。
2.如权利要求1所述的一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件，其特征在于，所述金属线的材质为金。
3.如权利要求1所述的一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件，其特征在于，所述金属线采用光刻方式制备到所述低温砷化镓外延片上。
4.如权利要求1所述的一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件，其特征在于，所述低温砷化镓外延片中半导体砷化镓层厚度为350um；砷化镓层厚度为80um；砷化铝层厚度为200nm。
CN201911412761.7A 2019-12-31 2019-12-31 一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件 Pending CN111082288A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911412761.7A CN111082288A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911412761.7A CN111082288A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111082288A true CN111082288A (zh) 2020-04-28

Family

ID=70320649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911412761.7A Pending CN111082288A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111082288A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112002999A (zh) * 2020-08-03 2020-11-27 首都师范大学 一种THz天线的简易制作方法
CN112612147A (zh) * 2020-12-04 2021-04-06 季华实验室 一种太赫兹调制器及制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060134892A1 (en) * 2002-09-11 2006-06-22 Evans Michael J Method of enhancing the photoconductive properities of a semiconductor and method of producing a semiconductor with enhanced photoconductive properties
WO2018046111A1 (en) * 2016-09-07 2018-03-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Terahertz transceivers
CN207883688U (zh) * 2018-02-08 2018-09-18 中国科学院福建物质结构研究所 一种具有辐射限制框结构的太赫兹天线芯片
CN109768383A (zh) * 2019-01-18 2019-05-17 西安电子科技大学 一种基于双层人工表面等离激元传输线移相的圆极化天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060134892A1 (en) * 2002-09-11 2006-06-22 Evans Michael J Method of enhancing the photoconductive properities of a semiconductor and method of producing a semiconductor with enhanced photoconductive properties
WO2018046111A1 (en) * 2016-09-07 2018-03-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Terahertz transceivers
CN207883688U (zh) * 2018-02-08 2018-09-18 中国科学院福建物质结构研究所 一种具有辐射限制框结构的太赫兹天线芯片
CN109768383A (zh) * 2019-01-18 2019-05-17 西安电子科技大学 一种基于双层人工表面等离激元传输线移相的圆极化天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WURUI等: "《Electrode of photoconductive antenna in terahertz on chip system》", 《PROCEEDINGS OF SPIE》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112002999A (zh) * 2020-08-03 2020-11-27 首都师范大学 一种THz天线的简易制作方法
CN112612147A (zh) * 2020-12-04 2021-04-06 季华实验室 一种太赫兹调制器及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5227327B2 (ja) 集積型テラヘルツアンテナおよび送信機および／または受信機ならびにその製造方法
Syed et al. Design, fabrication, and measurements of a 0.3 THz on-chip double slot antenna enhanced by artificial dielectrics
CN109374570B (zh) 一种太赫兹生物传感器件
CN111082288A (zh) 一种基于1550nm激光的太赫兹波产生器件
JP2006066864A (ja) 光半導体装置およびその製造方法
CN104795620A (zh) 一种太赫兹波导无源器件的制造方法
Kuo et al. Antenna-coupled TES bolometer arrays for CMB polarimetry
Ríos et al. A bow-tie photoconductive antenna using a low-temperature-grown GaAs thin-film on a silicon substrate for terahertz wave generation and detection
JP2008191123A (ja) 薄膜半導体の結晶性測定装置及びその方法
Grzyb et al. A 0.55 THz Near-Field Sensor With a $\mu\text {m} $-Range Lateral Resolution Fully Integrated in 130 nm SiGe BiCMOS
Chudpooti et al. Non-invasive millimeter-wave profiler for surface height measurement of photoresist films
Heredia-Rivera et al. A wireless chipless printed sensor tag for real-time radiation sterilization monitoring
Dochev et al. A technology demonstrator for 1.6–2.0 THz waveguide HEB receiver with a novel mixer layout
US11249017B2 (en) Systems and methods for high frequency nanoscopy
LIU et al. A 570-630 GHz frequency domain terahertz spectroscopy system based on a broadband quasi-optical zero bias schottky diode detector
CN104332701A (zh) 一种太赫兹/激光叠层探测器
Lisicka-Skrzek et al. Fabrication of a plasmonic modulator incorporating an overlaid grating coupler
Middleton et al. Technique for thermal isolation of antenna-coupled infrared microbolometers
CN105923600B (zh) 一种幅度可调的太赫兹近场激发型分子传感器及其制造方法
CN104617214A (zh) 一种用于单光子探测系统的超导薄膜及其制备方法
Sumie et al. Lifetime mapping technique for ultrathin silicon-on-insulator wafers
Pigeon et al. From simulations to measurements: prototyping an antenna for non‐linear applications at sub‐THz frequencies
Wang et al. Visualization of charge-transfer complex for the detection of 2, 4, 6-trinitrotoluene using terahertz chemical microscope
CN110907391A (zh) 一种具有周期性亚波长方形槽的微带线传感器件
US20210126581A1 (en) Microwave photoconductance spectrometer and methods of using the same

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination