CN203760501U - GaN基等离子激元探测器 - Google Patents
GaN基等离子激元探测器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203760501U CN203760501U CN201420150501.3U CN201420150501U CN203760501U CN 203760501 U CN203760501 U CN 203760501U CN 201420150501 U CN201420150501 U CN 201420150501U CN 203760501 U CN203760501 U CN 203760501U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- graphene
- gan
- ohmic contact
- algan
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 62
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 9
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 abstract description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 abstract 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 6
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种GaN基等离子激元探测器，涉及半导体器件领域。自下至上包括衬底、AlN缓冲层、GaN层和AlGaN层，AlGaN层上方左侧和右侧为源端和漏端欧姆接触金属层，源端和漏端欧姆接触金属层与AlGaN和GaN层接触，且在AlGaN和GaN层上的厚度相等且大于AlGaN层厚度；中间为石墨烯层，包括第一、第二石墨烯层和石墨烯周期型栅肖特基接触层，且与AlGaN层和GaN层接触，第一与第二石墨烯层相连且呈T形，第二石墨烯层与石墨烯周期型栅肖特基接触层相连；第一石墨烯层上设有欧姆接触电极。本实用新型采用石墨烯周期型栅结构，与金属栅相比，增加了太赫兹波透过率和太赫兹波与二维电子气的耦合效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体器件技术领域。
背景技术
太赫兹（THz）波是指频率在0.3-3THz范围内的电磁波，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。
要实现对太赫兹波的利用，需要有相应的太赫兹波检测手段。目前可以实现太赫兹探测的技术主要有：1、基于等离子激元的太赫兹探测器；2、基于肖特基二极管的探测器；3、基于热电辐射计的太赫兹探测器；4、基于多量子阱的太赫兹探测器。其中基于肖特基二极管的探测技术，一般需要本振链路，接收系统比较复杂。基于热电辐射计和多量子阱技术的太赫兹探测器，需要低温冷却装置。基于等离子激元的太赫兹探测器，可以将待测太赫兹波的能量直接转换为直流信号，并且响应速度快，且室温工作，是目前非常有前途的一种太赫兹探测技术。主要基于氮化镓（GaN）材料和砷化镓（GaAs）材料，由于前者二维电子气浓度更高，主要研究的还是基于GaN的等离子激元探测器。目前等离子激元探测器主要有单栅长结构和周期光栅型栅结构。基于周期光栅型栅结构的探测器，由于周期光栅型栅可以提高太赫兹波与探测器的耦合效率，并且其对二维电子气的调制能力更强，因此周期光栅型栅的等离子激元探测器研究的越来越多，但是周期光栅型栅由于栅部分全是金属，周期光栅型栅金属减少了太赫兹波的实际照射面积，也就减少了太赫兹波与二维电子气的耦合效率。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种GaN基等离子激元探测器，该探测器采用周期型栅结构，周期型栅采用石墨烯，而不是传统的金属， 与金属栅相比，增加了太赫兹波的透过率，即增加了太赫兹波与二维电子气的耦合效率。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：自下至上包括衬底、AlN缓冲层、GaN层和AlGaN层，AlGaN层面积小于GaN层面积，在AlGaN层上方左侧为源端欧姆接触金属层，AlGaN层上方右侧为漏端欧姆接触金属层，源端欧姆接触金属层和漏端欧姆接触金属层均与AlGaN层和GaN层相接触，源端欧姆接触金属层和漏端欧姆接触金属层在AlGaN层和GaN层上的厚度相等且大于AlGaN层的厚度；AlGaN层上方中间为石墨烯层，石墨烯层包括第一石墨烯层、第二石墨烯层和石墨烯周期型栅肖特基接触层，第一石墨烯层与第二石墨烯层相连且呈T形分布，第二石墨烯层与石墨烯周期型栅肖特基接触层相连，石墨烯周期型栅肖特基接触层由平行且均匀分布的10-100个条形石墨烯构成，石墨烯层与AlGaN层和GaN层相接触；第一石墨烯层上设有欧姆接触电极。
优选的，衬底为蓝宝石、Si、SiC或者GaN。
优选的，源端欧姆接触金属层自下至上依次为Ti、Al、Ni、Au。
优选的，漏端欧姆接触金属层自下至上依次为Ti、Al、Ni、Au。
优选的，欧姆接触电极采用金属材料制成，金属材料自下至上依次为Ti、Au。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
（1）本实用新型离子激元探测器采用周期型栅结构，周期型栅采用石墨烯，而不是传统的金属，与金属栅相比，减弱了金属对太赫兹波的衰减，增加了太赫兹波的透过率，即增加了太赫兹波与二维电子气的耦合效率；
（2）本实用新型离子激元探测器，可以实现对太赫兹波的直接、快速和灵敏检测，可应用于太赫兹成像，通信等领域，且太赫兹探测市场广阔，具有非常大的应用前景；
（3）本实用新型离子激元探测器成本低廉，制作工艺简单。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明；
图1是本实用新型的俯视图；
图2是图1的A-A断面图；
图中，1、源端欧姆接触金属层；2、AlGaN层；3、第一石墨烯层；4、欧姆接触电极；5、第二石墨烯层；6、漏端欧姆接触金属层；7、石墨烯周期型栅肖特基接触层；8、GaN层；9、AlN缓冲层；10、衬底。
具体实施方式
一种GaN基等离子激元探测器，见图1和图2所示，自下至上包括衬底10、AlN（氮化铝）缓冲层9、GaN（氮化镓）层8和AlGaN（氮化铝镓）层2，AlGaN层2面积小于GaN层8面积，在AlGaN层2上方左侧为源端欧姆接触金属层1，AlGaN层2上方右侧为漏端欧姆接触金属层6，源端欧姆接触金属层1和漏端欧姆接触金属层6均与AlGaN层2和GaN层8相接触，源端欧姆接触金属层1和漏端欧姆接触金属层6在AlGaN层2和GaN层8上的厚度相等且大于AlGaN层2的厚度；AlGaN层2上方中间为石墨烯层，石墨烯层包括第一石墨烯层3、第二石墨烯层5和石墨烯周期型栅肖特基接触层7，第一石墨烯层3与第二石墨烯层5相连且呈T形分布，第二石墨烯层5与石墨烯周期型栅肖特基接触层7相连，石墨烯周期型栅肖特基接触层7由平行且均匀分布的10-100个条形石墨烯构成，石墨烯层与AlGaN层2和GaN层8相接触；第一石墨烯层3上设有欧姆接触电极4。
衬底10为蓝宝石、Si、SiC或者GaN。
源端欧姆接触金属层1自下至上依次为Ti、Al、Ni、Au。
漏端欧姆接触金属层6自下至上依次为Ti、Al、Ni、Au。
欧姆接触电极4采用金属材料制成，金属材料自下至上依次为Ti、Au。
衬底10处在等离子激元探测器的最下方，用以支撑整个等离子激元探测器；在衬底10上有外延生长的AlN缓冲层9，在AlN缓冲层9上有外延生长的GaN层8，在GaN层8上有外延生长的AlGaN 层2；在AlGaN 层2上方左侧为源端欧姆接触金属层1，金属层自下至上为Ti/Al/Ni/Au，在AlGaN 层2上方右侧为漏端欧姆接触金属层6，金属层自下至上为Ti/Al/Ni/Au，在AlGaN层2上方中间为石墨烯层，石墨烯层通过欧姆接触电极4实现馈电，欧姆接触电极4层自下至上可以为金属钛、金。
本等离子激元可通过以下半导体工艺实现。第一步，台面刻蚀，台面区域为AlGaN层2，通过干法刻蚀的方法，只保留2区域的AlGaN，形成AlGaN层2和GaN层8之间的台面。第二步，制作源漏欧姆接触，如图1所示源端欧姆接触金属层1、漏端欧姆接触金属层6区域，通过蒸发金属，金属层自下至上为Ti/Al/Ni/Au，通过合金，金属与AlGaN 层2形成欧姆接触。第三部，制作石墨烯层，通过衬底转移的方式将石墨烯附着在AlGaN层2和GaN层8上，通过光刻和干法刻蚀，只保留图1中第一石墨烯层3、第二石墨烯层5和石墨烯周期型栅肖特基接触层7区域的石墨烯。第四步，在第一石墨烯层3上制作欧姆接触电极4，实现馈电。
用作探测器时，源端欧姆接触金属层1接地，在欧姆接触电极4层上加栅电压，用以调节AlGaN 层2层中的二维电子气，一般栅电压为器件跨导最大处对应的电压值，在漏端欧姆接触金属层6处检测由于太赫兹波照射而产生的直流信号。该探测器可以实现对太赫兹入射功率的探测。
目前的周期型栅结构等离子激元探测器的栅部分全是金属，减少了太赫兹波的实际照射面积，也就减少了太赫兹波与二维电子气的耦合效率，本实用新型离子激元探测器周期型栅采用石墨烯，与金属栅相比，减弱了金属对太赫兹波的衰减，增加了太赫兹波的透过率，即增加了太赫兹波与二维电子气的耦合效率；同时，本实用新型离子激元探测器，成本低廉，制作工艺简单，可以实现对太赫兹波的直接、快速和灵敏检测，可应用于太赫兹成像，通信等领域，具有非常大的应用前景。
Claims (5)
1.一种GaN基等离子激元探测器，其特征在于自下至上包括衬底（10）、AlN缓冲层（9）、GaN层（8）和AlGaN层（2），AlGaN层（2）面积小于GaN层（8）面积，在AlGaN层（2）上方左侧为源端欧姆接触金属层（1），AlGaN层（2）上方右侧为漏端欧姆接触金属层（6），所述源端欧姆接触金属层（1）和漏端欧姆接触金属层（6）均与AlGaN层（2）和GaN层（8）相接触，源端欧姆接触金属层（1）和漏端欧姆接触金属层（6）在AlGaN层（2）和GaN层（8）上的厚度相等且大于AlGaN层（2）的厚度；AlGaN层（2）上方中间为石墨烯层，所述石墨烯层包括第一石墨烯层（3）、第二石墨烯层（5）和石墨烯周期型栅肖特基接触层（7），所述第一石墨烯层（3）与第二石墨烯层（5）相连且呈T形分布，第二石墨烯层（5）与石墨烯周期型栅肖特基接触层（7）相连，所述石墨烯周期型栅肖特基接触层（7）由平行且均匀分布的10-100个条形石墨烯构成，所述石墨烯层与AlGaN层（2）和GaN层（8）相接触；所述第一石墨烯层（3）上设有欧姆接触电极（4）。
2.根据权利要求１所述的GaN基等离子激元探测器，其特征在于所述衬底（10）为蓝宝石、Si、SiC或者GaN。
3.根据权利要求１所述的GaN基等离子激元探测器，其特征在于所述源端欧姆接触金属层（1）自下至上依次为Ti、Al、Ni、Au。
4.根据权利要求１所述的GaN基等离子激元探测器，其特征在于所述漏端欧姆接触金属层（6）自下至上依次为Ti、Al、Ni、Au。
5.根据权利要求１所述的GaN基等离子激元探测器，其特征在于所述欧姆接触电极（4）采用金属材料制成，金属材料自下至上依次为Ti、Au。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420150501.3U CN203760501U (zh) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | GaN基等离子激元探测器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420150501.3U CN203760501U (zh) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | GaN基等离子激元探测器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203760501U true CN203760501U (zh) | 2014-08-06 |
Family
ID=51255743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420150501.3U Expired - Lifetime CN203760501U (zh) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | GaN基等离子激元探测器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203760501U (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104393093A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-03-04 | 北京工业大学 | 应用石墨烯的高探测率氮化镓基肖特基型紫外探测器 |
| CN104795461A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-22 | 中国科学院半导体研究所 | GaAs基二维电子气等离子体震荡太赫兹探测器的方法 |
| WO2017140136A1 (zh) * | 2016-02-15 | 2017-08-24 | 深圳大学 | 基于mim高灵敏度spp太赫兹探测器 |
| CN107195674A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-09-22 | 北京华进创威电子有限公司 | 具有石墨烯掩埋源极和纵向栅极的GaNHEMT元胞结构及制备方法 |
| CN109687117A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-04-26 | 北京星英联微波科技有限责任公司 | 石墨烯毫米波可重构天线及其制作方法 |
| CN111584655A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-08-25 | 魔童智能科技(扬州)有限公司 | 一种改善欧姆接触的方法 |
-
2014
- 2014-03-31 CN CN201420150501.3U patent/CN203760501U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104393093A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-03-04 | 北京工业大学 | 应用石墨烯的高探测率氮化镓基肖特基型紫外探测器 |
| CN104393093B (zh) * | 2014-11-13 | 2017-02-01 | 北京工业大学 | 应用石墨烯的高探测率氮化镓基肖特基型紫外探测器 |
| CN104795461A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-22 | 中国科学院半导体研究所 | GaAs基二维电子气等离子体震荡太赫兹探测器的方法 |
| WO2017140136A1 (zh) * | 2016-02-15 | 2017-08-24 | 深圳大学 | 基于mim高灵敏度spp太赫兹探测器 |
| US11099060B2 (en) | 2016-02-15 | 2021-08-24 | Shenzhen University | Metal-insulator-metal high-sensitivity surface plasmon polariton terahertz wave detector |
| CN107195674A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-09-22 | 北京华进创威电子有限公司 | 具有石墨烯掩埋源极和纵向栅极的GaNHEMT元胞结构及制备方法 |
| CN107195674B (zh) * | 2017-05-22 | 2024-02-02 | 北京星云联众科技有限公司 | 具有石墨烯掩埋源极和纵向栅极的GaN HEMT元胞结构及制备方法 |
| CN109687117A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-04-26 | 北京星英联微波科技有限责任公司 | 石墨烯毫米波可重构天线及其制作方法 |
| CN109687117B (zh) * | 2019-02-22 | 2023-06-20 | 北京星英联微波科技有限责任公司 | 石墨烯毫米波可重构天线及其制作方法 |
| CN111584655A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-08-25 | 魔童智能科技(扬州)有限公司 | 一种改善欧姆接触的方法 |
| CN111584655B (zh) * | 2020-05-20 | 2021-02-19 | 魔童智能科技(扬州)有限公司 | 一种改善欧姆接触的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203760501U (zh) | GaN基等离子激元探测器 | |
| CN107144985B (zh) | 一种网状错位分布的hemt阵列电控太赫兹波调制器 | |
| CN106601809A (zh) | 一种氮化镓场效应晶体管及其制作方法 | |
| US20200259235A1 (en) | High-electron mobility transistor terahertz wave modulator loaded in waveguide | |
| CN103034014A (zh) | 一种太赫兹波调制器 | |
| CN104022163A (zh) | 一种散热改进型GaAs基太赫兹倍频肖特基二极管 | |
| CN109616513B (zh) | 基于多分体阳极改善电流拥挤效应的太赫兹肖特基二极管 | |
| CN104465796A (zh) | 类混频GaAs太赫兹肖特基三倍频二极管 | |
| CN104465913A (zh) | 具有双InGaN子量子阱的共振隧穿二极管及其制作方法 | |
| CN104900689A (zh) | 降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构及生长方法 | |
| CN106159671B (zh) | Ⅲ族氮化物HEMT与GaN激光器的集成单片及其制作方法 | |
| US11145753B2 (en) | Ballistic transport semiconductor device based on nano array and manufacturing method | |
| CN109616526B (zh) | 基于梯形阳极改善电流拥挤效应的太赫兹肖特基二极管 | |
| CN204596798U (zh) | 一种垂直结构的GaN基肖特基二极管 | |
| CN103400864B (zh) | 基于极化掺杂的GaN横向肖特基二极管 | |
| CN204118078U (zh) | 一种GaN基异质结肖特基二极管器件 | |
| US11822162B2 (en) | Wideband terahertz modulator based on gradual openings | |
| CN204204868U (zh) | 类混频GaAs太赫兹肖特基三倍频二极管 | |
| CN203351611U (zh) | 基于极化掺杂的GaN横向肖特基二极管 | |
| CN212542465U (zh) | 一种具有非对称能带电子阻挡层的深紫外led | |
| CN207611772U (zh) | 一种大栅宽的GaN基微波功率器件 | |
| JP5678341B2 (ja) | ショットキーバリアダイオード、ショットキーバリアダイオードの製造方法、電力伝送システムおよび電源線用無線接続コネクタ | |
| CN103474460B (zh) | 一种高电子迁移率晶体管 | |
| RU135182U1 (ru) | Псевдоморфный гетероструктурный модулировано-легированный полевой транзистор | |
| CN203859118U (zh) | 一种散热改进型GaAs基太赫兹倍频肖特基二极管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140806 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |