KR101626806B1 - A frequency-modulating high-efficient terahertz transceiver - Google Patents

A frequency-modulating high-efficient terahertz transceiver Download PDF

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Abstract

본 발명은 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에 대한 것이다.
본 발명에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버는, 활성층(active layer); 상기 활성층의 일측 상부에 위치하는 광전도 안테나; 상기 광전도 안테나 상에 형성된 나노격자안테나(NGA); 상기 활성층의 타측 하부에 위치하는 반도체 기판; 및 상기 기판 상부면과 활성층 사이의 경계면에 위치하는 표면 플라즈몬 결합기(SPC)를 포함하되, 상기 활성층은 인듐 갈륨비소(InGaAs) 박막 또는 InGaAs/InAlAs 다층양자우물층(MQW layer)을 포함하는 이종적층박막으로 형성되고, 상기 광전도 안테나는, 일정 길이 평행하게 연장 형성된 금속 평행 전송선로; 상기 금속 평행 전송선로의 중앙 영역에서 내측으로 마주보도록 대칭되게 돌출된 중앙돌출부; 및 상기 금속 평행 전송선로의 양단에 대칭되게 연장 형성된 전극패드를 포함하여 형성된다.
상기 NGA는 상기 광전도 안테나의 중앙돌출부에 위치하고, 적어도 하나 이상의 패턴이 패터닝되어 연속적으로 배열될 수 있다. 상기 SPC는 상기 활성층 하부면에 위치할 수도 있으며 다수개의 패턴들이 동심원을 이루도록 주기적으로 패터닝하여 형성될 수 있으며, 다른 형태로도 가능하며, 금속재질로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버는 개별 소자로 구성된 THz파 송신기(Tx) 또는 수신기(Rx)에 적용하거나, 단일기판 상의 하나의 광전도 안테나로 THz파를 발생 및 검출하는 THz 트랜스시버에 적용할 수 있으며 단일기판 상에 일정간격 이격되어 집적된 Tx 및 Rx에 적용될 수 있도록 구성함으로써, 개별소자 또는 단일소자 내에서 THz파를 전송하고 검출할 수 있다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버는 NGA 및 SPC를 집적하여 THz파의 생성 출력과 측정 감도를 높일 수 있고, 동시에 일정한 밴드폭으로 발생된 THz파가 표면 플라즈몬 공명 구조를 통과하면서 주파수가 변조될 수 있도록 구성함으로써 주파수 선택성을 가질 수 있는 효과가 있다.The present invention is directed to a high efficiency THz transceiver capable of frequency modulation.
A high efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the present invention includes: an active layer; A photoconductive antenna positioned on one side of the active layer; A nano grid antenna (NGA) formed on the photoconductive antenna; A semiconductor substrate located on the other side of the active layer; And a surface plasmon combiner (SPC) positioned at an interface between the upper surface of the substrate and the active layer, wherein the active layer is formed of an InGaAs thin film or an InGaAs / InAlAs multilayer quantum well layer (MQW layer) Wherein the photoconductive antenna comprises: a metal parallel transmission line extending parallel to a predetermined length; A central protrusion protruding symmetrically to face inward from a central region of the metal parallel transmission line; And electrode pads extending symmetrically at both ends of the metal parallel transmission line.
The NGA may be located at the central protruding portion of the photoconductive antenna, and at least one pattern may be patterned and continuously arranged. The SPC may be formed on the lower surface of the active layer or may be formed by periodically patterning the plurality of patterns so as to form a concentric circle. Alternatively, the SPC may be formed of a metal material.
A high efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the present invention can be applied to a THz wave transmitter (Tx) or a receiver (Rx) composed of discrete elements or a THz wave generating and detecting a THz wave by a single photoconductive antenna on a single substrate It can be applied to transceivers and can be applied to Tx and Rx integrated on a single substrate at a certain interval, so that THz waves can be transmitted and detected in individual devices or single devices.
According to the above configuration, the high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the present invention can increase the generation output and the measurement sensitivity of the THz wave by integrating the NGA and the SPC, and at the same time, the THz wave generated with a constant band width becomes the surface plasmon resonance structure So that the frequency can be modulated. Thus, frequency selectivity can be obtained.

Description

주파수 변조가 가능한 고효율 테라헤르츠 트랜스시버{A FREQUENCY-MODULATING HIGH-EFFICIENT TERAHERTZ TRANSCEIVER}[0001] A FREQUENCY-MODULATING HIGH-EFFICIENT TERAHERTZ TRANSCEIVER < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 주파수 변조가 가능한 고효율 테라헤르츠(terahertz, THz) 트랜스시버 (transceiver)에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 나노격자안테나(Nano Gratings Antenna: NGA) 및 표면 플라즈몬 결합기(Surface Plasmon Coupler: SPC)를 집적하여 THz파의 생성 출력과 측정 감도를 높이고 주파수를 변조할 수 있는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에 관한 것이다.
The present invention relates to a high-efficiency terahertz (THz) transceiver capable of frequency modulation, and more particularly to a transceiver having a Nano Grating Antenna (NGA) and a Surface Plasmon Coupler (SPC) To a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation capable of modulating a frequency and raising the output and measurement sensitivity of a THz wave.

테라헤르츠(THz)파는 적외선과 마이크로파 사이의 100GHz에서 10THz 범위의 주파수를 가진 전자기파로서, 최근 첨단기술의 발전에 힘입어 미래의 전파자원으로 인정되면서 세계적으로 점점 많은 주목을 받고 있으며, IT(Information Technology), BT(Bio Technology) 등과의 융합을 통한 다양한 응용분야에서 그 중요성을 더해가고 있다.The terahertz (THz) wave is an electromagnetic wave having a frequency ranging from 100 GHz to 10 THz between an infrared ray and a microwave. Recently, due to the development of advanced technology, the THz wave has been recognized as a future radio resource, ), BT (Bio Technology) and so on.

특히, THz파는 가시광선처럼 직진하면서 라디오파처럼 다양한 물질을 잘 투과하므로, 물리, 화학, 생물학, 의학 등의 기초과학뿐만 아니라, 위조지폐, 마약, 폭발물, 생화학무기 등의 감지에 사용되며, 산업 구조물을 비파괴적으로 검사할 수 있어서 일반 산업, 국방, 보안 등의 분야에서도 앞으로 광범위하게 활용될 것으로 기대되고 있다. 또한, 정보통신 분야에서도 40Gbit/s 이상의 무선통신, 고속 데이터 처리, 위성간 통신에 THz 기술이 광범위하게 사용될 것으로 기대되고 있다.In particular, the THz wave propagates like a visible ray and transmits a variety of materials such as radio waves, so it is used not only for basic science such as physics, chemistry, biology, medicine, but also for detection of counterfeit bills, drugs, explosives, biochemical weapons, It is expected to be widely used in the fields of general industry, defense, security, etc. because it is possible to inspect structures non-destructively. Also, in the field of information communication, it is expected that THz technology will be widely used in 40Gbit / s wireless communication, high-speed data processing, and inter-satellite communication.

한편, THz 시간 영역 분광법(Time-domain Spectroscopy: TDS)을 이용하여, THz파 주파수 영역에 대한 시료의 분광 특성을 측정하는 기술들이 많이 개발되고 있다. 그 중에서도 THz파 발생 및 측정 소자의 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 특히, 기존의 광전도 안테나는 다른 THz파 발생 및 측정 소자에 비해 그 출력이 높고, 미세 공정 기술을 이용하여 원하는 전자기 특성을 가지도록 튜닝(tuning)하기 쉬운 장점이 있어 현재 많은 수의 THz파 분광 장치에 널리 사용되고 있으며 그에 대한 연구 또한 활발한 상태이다.On the other hand, many techniques for measuring the spectroscopic characteristics of a sample with respect to the THz wave frequency region using the THz time domain spectroscopy (TDS) have been developed. In particular, studies on the development of THz waves and measurement devices have been actively carried out. In particular, the conventional photoconductive antenna has a higher output than other THz wave generating devices and measuring devices, and the desired electromagnetic characteristics And it is widely used in a large number of THz wave spectroscopy devices, and research on the THz wave spectroscopy device is also active.

일반적인 THz파용 광전도 안테나의 THz파 발생 원리는 기판에 입사된 펨토초(femtosecond, fs: 10-15초) 레이저 펄스로 인해 여기(excitation)된 광전자가 구동전극 사이에 걸린 전위차를 따라 가속되면서 구동 전극이 있는 면의 반대면으로 THz파가 방사(radiation)하는 것을 이용한다. 한편, 광전도 안테나를 이용해 THz파를 측정할 때에는 구동 전극에 전위차를 생성하지 않으며, 펨토초 레이저 펄스로 인해 여기된 광전자가 구동 전극의 반대면을 통해 입사된 THz파로 인해 가속되면서 생성되는 전류를 측정함으로써 THz파의 측정이 이루어진다.Generally, the THz wave generation principle of the THz-wave photoconductive antenna is such that the photoelectrons excited by the femtosecond (fs: 10 -15 second) laser pulse incident on the substrate are accelerated along the potential difference between the driving electrodes, And the THz wave is radiated to the opposite side of the surface where the THz waves are present. On the other hand, when a THz wave is measured using a photoconductive antenna, a potential difference is not generated on the driving electrode, and a current generated when the excited photoelectrons due to the femtosecond laser pulse is accelerated by the THz wave incident on the opposite side of the driving electrode The THz wave is measured.

한편, THz파 분광 및 영상의 획득에 있어 발생 소자의 출력 및 측정 소자의 감도는 매우 중요한 요소(parameter)이며 높은 출력 및 고감도를 가지는 소자의 기술 개발이 꾸준히 요구되고 있다. 그와 더불어 THz파 기술의 여러 분야에의 응용을 위해 고효율의 THz 발생 및 검출 소자이며 주파수 변조와 같은 고기능이 탑재된 소자 개발에 대한 요구가 발생되고 있다. 또한 종래의 THz파 송수신 장치는 각각의 광전도 안테나를 탑재한 송신기(transmitter: Tx)와 수신기(receiver: Rx)가 분리된 개별소자로 THz파를 발생 또는 검출할 수 있도록 구성함으로써, 시스템의 규격이 커지게 되고 장치의 소형화 및 응용에 제한이 있는 문제점이 있다.
On the other hand, in the acquisition of the THz wave spectroscopy and image, the output of the generated element and the sensitivity of the measurement element are very important parameters, and development of a device having high output and high sensitivity is required steadily. In addition, there is a demand for the development of high efficiency THz generation and detection device and high-performance device such as frequency modulation for application to various fields of THz wave technology. In addition, the conventional THz wave transmission / reception apparatus is configured to generate or detect THz waves by a separate element in which a transmitter (Tx) and a receiver (Rx) each having a respective photoconductive antenna are separated, There is a problem that the size and application of the apparatus are limited.

국내등록특허 제10-1382258호(2014년 04월 01일 등록)Domestic Registration No. 10-1382258 (Registered on April 01, 2014) 국내등록특허 제10-0952050호(2010년 04월 01일 등록)Domestic registered patent No. 10-0952050 (registered on April 01, 2010) 국내등록특허 제10-1337091호(2012년 11월 28일 등록)Domestic Registration No. 10-1337091 (Registered on November 28, 2012)

본 발명은 나노격자안테나(NGA) 및 표면 플라즈몬 결합기(SPC)를 집적하여 THz파의 생성 출력과 측정 감도를 높일 수 있는 동시에 일정한 밴드폭으로 발생된 THz파가 표면 플라즈몬 공명 구조를 통과하면서 주파수가 변조될 수 있도록 구성함으로써 주파수 선택성을 가질 수 있는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버를 제공하는데 있다.The present invention can increase the generation output and measurement sensitivity of a THz wave by integrating a nano grating antenna (NGA) and a surface plasmon combiner (SPC), and at the same time, a THz wave generated with a constant band width passes through a surface plasmon resonance structure, Modulation THz transceiver capable of frequency modulation capable of having frequency selectivity.

또한, 본 발명은 개별 소자로 구성된 THz파 송신기(Tx) 또는 수신기(Rx)에 적용하거나, 단일 기판상에 집적된 THz파 Tx 및 Rx에 적용될 수 있도록 구성함으로써, 개별소자 또는 단일소자 내에서 THz파를 전송하고 검출할 수 있는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버를 제공하는데 있다.Further, the present invention can be applied to a THz wave transmitter (Tx) or a receiver (Rx) composed of individual elements, or to be applied to THz waves Tx and Rx integrated on a single substrate, A high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation capable of transmitting and detecting waves.

또한, 본 발명은 인체를 대상으로 해야 하는 의료 장비에 적용되는 경우에도 안전하게 사용될 수 있는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation that can be used safely even when applied to medical equipment that should be targeted to a human body.

본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The various problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버는, 활성층(active layer); 상기 활성층의 일측 상부에 위치하는 광전도 안테나; 상기 광전도 안테나 상에 형성된 나노격자안테나(NGA); 상기 활성층의 타측 하부에 위치하는 반도체 기판; 및 상기 기판 상부면과 활성층 사이의 경계면에 위치하는 표면 플라즈몬 결합기(SPC)를 포함하되, 상기 활성층은 인듐 갈륨 비소(Indium Gallium Arsenide : InGaAs) 동종박막(epilayer) 또는 InGaAs/인듐 알루미늄 비소 (Indium Aluminum Arsenide: InAlAs) 다층양자우물층(Multi Quantum Well layer; MQW layer)을 포함하는 이종적층박막으로 형성되고, 상기 광전도 안테나는, 일정 길이 평행하게 연장 형성된 금속 평행 전송선로; 상기 금속 평행 전송선로의 중앙 영역에서 내측으로 마주보도록 대칭되게 돌출된 중앙돌출부; 및 상기 금속 평행 전송선로의 양단에 대칭되게 연장 형성된 전극패드를 포함하여 형성된다. A high efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the present invention includes: an active layer; A photoconductive antenna positioned on one side of the active layer; A nano grid antenna (NGA) formed on the photoconductive antenna; A semiconductor substrate located on the other side of the active layer; And a surface plasmon combiner (SPC) positioned at an interface between the upper surface of the substrate and the active layer, wherein the active layer is formed of indium gallium arsenide (InGaAs) epilayer or InGaAs / indium aluminum Arsenide (InAlAs) multilayer quantum well layer (MQW layer), the photoconductive antenna comprising: a metal parallel transmission line extending parallel to a predetermined length; A central protrusion protruding symmetrically to face inward from a central region of the metal parallel transmission line; And electrode pads extending symmetrically at both ends of the metal parallel transmission line.

상기 NGA는 상기 광전도 안테나의 중앙돌출부에 위치하고, 적어도 하나 이상의 패턴이 패터닝되어 연속적으로 배열될 수 있다.The NGA may be located at the central protruding portion of the photoconductive antenna, and at least one pattern may be patterned and continuously arranged.

상기 기판은 절연체 또는 반 절연성 반도체 기판으로 형성될 수 있다.The substrate may be formed of an insulator or a semi-insulating semiconductor substrate.

상기 SPC는 상기 활성층 하부면에 위치할 수 있다.The SPC may be located on the lower surface of the active layer.

상기 SPC는 다수개의 패턴들이 동심원을 이루도록 주기적으로 패터닝하여 형성될 수 있으며 다른 형태로도 가능하며, 금속재질로 형성될 수 있다.
The SPC may be formed by periodically patterning a plurality of patterns so as to form concentric circles, or may be formed in other shapes, and may be formed of a metal material.

또한, 본 발명에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버는, 활성층; 상기 활성층상에 위치하고 THz파를 전송하는 송신기(Tx); 상기 Tx와 일정 간격 이격되게 위치하고 상기 활성층상의 저온 성장 활성층에 형성된 THz파를 검출하는 수신기(Rx); 상기 Rx 상에 위치하는 NGA; 상기 활성층의 타측 하부에 위치하는 기판; 및 상기 기판 상부면과 활성층 사이의 경계면에 위치하는 SPC를 포함하되, 상기 활성층은 InGaAs 박막 또는 InGaAs/InAlAs의 MQW로 형성되고, 상기 Rx는, 저온성장 활성층; 및 상기 저온성장 활성층 상에 형성된 광전도 안테나를 포함하고, 상기 광전도 안테나는, 일정 길이 평행하게 연장 형성된 금속 평행 전송선로; 상기 금속 평행 전송선로의 중앙 영역에서 내측으로 마주보도록 대칭되게 돌출된 중앙돌출부; 및 상기 금속 평행 전송선로의 양단에 대칭되게 연장 형성된 전극패드를 포함하여 형성된다. Also, a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the present invention includes: an active layer; A transmitter (Tx) located on the active layer and transmitting a THz wave; A receiver Rx positioned at a predetermined distance from the Tx to detect a THz wave formed in the low temperature growth active layer on the active layer; An NGA located on the Rx; A substrate located on the other side of the active layer; And SPC located at an interface between the upper surface of the substrate and the active layer, wherein the active layer is formed of an InGaAs thin film or an InGaAs / InAlAs MQW, and Rx is a low temperature growth active layer; And a photovoltaic antenna formed on the low-temperature growth active layer, wherein the photovoltaic antenna comprises: a metal parallel transmission line extending parallel to a predetermined length; A central protrusion protruding symmetrically to face inward from a central region of the metal parallel transmission line; And electrode pads extending symmetrically at both ends of the metal parallel transmission line.

상기 저온성장 활성층은 저온 성장된 InGaAs 박막 또는 InGaAs/InAlAs의 MQW으로 구성될 수 있다.The low-temperature growth active layer may be composed of a low-temperature grown InGaAs thin film or an InGaAs / InAlAs MQW.

상기 NGA는 상기 Rx의 광전도 안테나의 중앙돌출부에 위치하고, 적어도 하나 이상의 패턴이 패터닝되어 연속적으로 배열될 수 있다.The NGA may be located at the central protruding portion of the Rx photoconductive antenna, and at least one pattern may be patterned and continuously arranged.

상기 기판은 절연체 또는 반 절연성 반도체 기판으로 형성될 수 있다.The substrate may be formed of an insulator or a semi-insulating semiconductor substrate.

상기 SPC는 상기 활성층 하부면에 위치할 수 있다.The SPC may be located on the lower surface of the active layer.

상기 SPC는 다수개의 패턴들이 동심원을 이루도록 주기적으로 패터닝하여 형성될 수 있으며 다른 형태로도 가능하며, 금속재질로 형성될 수 있다.
The SPC may be formed by periodically patterning a plurality of patterns so as to form concentric circles, or may be formed in other shapes, and may be formed of a metal material.

본 발명에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버는 나노격자안테나(NGA) 및 표면 플라즈몬 결합기(SPC)를 집적하여 THz파의 생성 출력과 측정 감도를 높일 수 있는 동시에 일정한 밴드폭으로 발생된 THz파가 표면 플라즈몬 공명 구조를 통과하면서 주파수가 변조될 수 있도록 구성함으로써 주파수 선택성을 가질 수 있는 효과가 있다.The high efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the present invention can integrate a nano grid antenna (NGA) and a surface plasmon combiner (SPC) to increase the generation output and measurement sensitivity of a THz wave, And the frequency can be modulated while passing through the surface plasmon resonance structure, so that frequency selectivity can be obtained.

또한, 본 발명에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버는 개별 소자로 구성된 THz파 송신기(Tx) 또는 수신기(Rx)에 적용하거나, 하나의 광전도 안테나로 THz파를 발생 및 검출하는 THz 트랜스시버에 적용할 수 있으며 단일 기판상에 집적된 THz파 Tx 및 Rx에도 적용될 수 있도록 구성함으로써, 개별소자 또는 단일소자 내에서 THz파를 전송하고 검출할 수 있는 효과가 있다.Also, the high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the present invention can be applied to a THz wave transmitter (Tx) or a receiver (Rx) composed of individual elements, or to a THz transceiver that generates and detects THz waves by a single photoconductive antenna And can be applied to THz waves Tx and Rx integrated on a single substrate, so that THz waves can be transmitted and detected in an individual element or a single element.

또한, 본 발명에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버는 인체를 대상으로 해야 하는 의료 장비에 적용되는 경우에도 안전하게 사용될 수 있는 효과가 있다.In addition, the high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the present invention can be safely used even when applied to a medical device that should be targeted to a human body.

본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
It will be appreciated that embodiments of the technical idea of the present invention can provide various effects not specifically mentioned.

도 1은 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에서 기판 상부에서 본 도면이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에서 기판 하부에서 본 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에서 나노격자안테나(NGA) 부분을 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에서 표면 플라즈몬 결합기(SPC)의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에서 SPC의 형성 위치에 대한 다른 변형예를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버를 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에서 SPC의 형성 위치에 대한 다른 변형예를 보여주는 도면이다.1 is a cross-sectional view of a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to a first embodiment of the technical idea of the present invention.
FIG. 2 is a top view of a substrate in a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to a first embodiment of the technical idea of the present invention.
FIG. 3 is a bottom view of a substrate in a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to a first embodiment of the technical idea of the present invention.
FIGS. 4 and 5 are enlarged views of a nano grating antenna (NGA) portion in a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to a first embodiment of the technical idea of the present invention.
FIG. 6 is a view for explaining an example of a surface plasmon combiner (SPC) in a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to a first embodiment of the technical idea of the present invention.
FIG. 7 is a view showing another modification of the formation position of the SPC in the high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the first embodiment of the technical idea of the present invention.
8 is a perspective view illustrating a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to a second embodiment of the technical idea of the present invention.
FIG. 9 is a view showing another modification of the formation position of the SPC in the high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the second embodiment of the technical idea of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity.

상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다. 예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.Terms such as top, bottom, top, bottom, or top, bottom, etc. are used to distinguish relative positions in components. For example, in the case of naming the upper part of the drawing as upper part and the lower part as lower part in the drawings for convenience, the upper part may be named lower part and the lower part may be named upper part without departing from the scope of right of the present invention .

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a preferred embodiment of a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to a first embodiment of the technical idea of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에서 기판 상부에서 본 도면이고, 도 3은 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시에에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에서 기판 하부에서 본 도면이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에서 나노격자안테나(NGA) 부분을 확대한 도면이고, 도 6은 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에서 표면 플라즈몬 결합기(SPC)의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버에서 표면 플라즈몬 결합기(SPC)의 형성 위치에 대한 다른 변형예를 보여주는 도면이다.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross- FIG. 3 is a bottom view of the substrate in a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the first embodiment of the technical idea of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are cross- FIG. 6 is an enlarged view of a portion of a nano grid antenna (NGA) in a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross- FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a combiner (SPC) according to the first embodiment of the present invention. FIG. The available high efficiency THz transceiver is a view showing another modified example of the positions of formation of the surface plasmon combiner (SPC).

본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버는 THz파의 생성 출력과 측정 감도를 높일 수 있도록 구성한 것으로, NGA(300)와 SPC(500)가 구비되어 THz파 발생이 증가되고 고민감도의 감도를 가지며 주파수가 변조될 수 있는 장치이다. The high efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the first embodiment of the technical idea of the present invention is configured to increase the generation output and the measurement sensitivity of the THz wave and includes the NGA 300 and the SPC 500, Is a device capable of modulating the frequency with increased sensitivity and sensitivity.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버는 활성층, 상기 활성층의 일측 상부에 위치하는 광전도 안테나(200), 상기 광전도 안테나(200) 상에 형성된 NGA(300), 상기 기판의 타측 하부에 위치하는 기판(400) 및 상기 기판(400) 상부면에 위치하는 SPC(500)를 포함한다.
1 to 6, a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to a first embodiment of the technical idea of the present invention includes an active layer, a photoconductive antenna 200 located on one side of the active layer, An NGA 300 formed on the substrate 200, a substrate 400 positioned on the other side of the substrate, and an SPC 500 positioned on the upper surface of the substrate 400.

상기 활성층(100)은 InGaAs 박막 또는 InGaAs/InAlAs MQW로 이루어지고 일측 상부에는 이후 공정에서 광전도 안테나(200)가 위치하며, 타측 하부에는 기판(400)이 위치할 수 있다. 상기 기판(400)은 절연성 또는 반절연성(Semi-Insulating, SI)의 반도체 기판(400)일 수 있다. 상기 기판(400)은 반절연성 갈륨비소(SI-GaAs) 또는 저온성장 갈륨비소(LTG-GaAs)를 포함한 GaAs 재료로 형성되거나 인화인듐(InP) 등의 재료로 형성될 수 있다.
The active layer 100 is made of an InGaAs thin film or an InGaAs / InAlAs MQW. On the upper side of the active layer 100, the photoconductive antenna 200 may be positioned in a subsequent process, and the substrate 400 may be positioned on the other side. The substrate 400 may be a semiconductor substrate 400 of an insulating or semi-insulating (SI) type. The substrate 400 may be formed of a GaAs material including semi-insulating gallium arsenide (SI-GaAs) or low temperature grown gallium arsenide (LTG-GaAs), or may be formed of a material such as indium phosphide (InP).

상기 광전도 안테나(200)는 상기 활성층(100)의 일측 상부에 위치하고, THz파를 발생하거나 측정하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 광전도 안테나(200)는 상부로 돌출되게 구성될 수 있다.The photoconductive antenna 200 is disposed on one side of the active layer 100 and may be provided for generating or measuring a THz wave. The photoconductive antenna 200 may be configured to protrude upward.

상기 광전도 안테나(200)는 일정 길이 평행하게 연장 형성된 금속 평행 전송선로(220)와, 상기 금속 평행 전송선로(220)의 중앙 영역에서 내측으로 마주보도록 대칭되게 돌출된 중앙돌출부(230)와, 상기 금속 평행 전송선로(220)의 양단에 대칭되게 연장 형성된 전극패드(210)를 포함할 수 있다. The photoconductive antenna 200 includes a metal parallel transmission line 220 extending parallel to a predetermined length, a central protrusion 230 protruding symmetrically to face inward in a central region of the metal parallel transmission line 220, And electrode pads 210 extending symmetrically at both ends of the metal parallel transmission line 220.

여기서, 상기 금속 평행 전송선로(220)의 중앙 영역에 돌출 형성된 중앙돌출부(230)는 쌍극자 안테나(dipole antenna)로서 작용한다. 또한, 상기 금속 평행 전송선로(220) 양단에 연장 형성된 전극패드(210)는 외부 소자와의 전기적 연결을 위한 신호선이 연결될 수 있다.
The central protrusion 230 protruding from the central region of the metal parallel transmission line 220 serves as a dipole antenna. The electrode pads 210 formed on both ends of the metal parallel transmission line 220 may be connected to signal lines for electrical connection with external devices.

상기 NGA(300)는 광전도 안테나(200) 상에 형성되고, 펨토초 레이저(50)의 펄스가 용이하게 투과되고 고효율의 광전도 현상이 나타날 수 있도록 나노(nano) 크기의 격자구조로 형성될 수 있다. The NGA 300 is formed on the photoconductive antenna 200 and can be formed in a nano-sized lattice structure so that pulses of the femtosecond laser 50 are easily transmitted and highly efficient light conduction phenomenon can be exhibited. have.

레이저 펄스가 상기 광전도 안테나(200) 상에 형성된 NGA(300) 상으로 입사되면, 상기 NGA(300)가 구비되지 않은 광전도 안테나(200)에 비해 더 큰 세기의 THz파가 발생되도록 상기 레이저 펄스의 투과 정도가 증가되고 고효율의 광전도 현상이 일어날 수 있다. 상기 NGA(300)는 상기 광전도 안테나(200)의 중앙돌출부(230)에 위치하고, 적어도 하나 이상의 격자가 패터닝되어 연속적으로 배열될 수 있다.When a laser pulse is incident on the NGA 300 formed on the photoconductive antenna 200, the laser beam is irradiated with a laser beam to generate a THz wave of a greater intensity than the photoconductive antenna 200 without the NGA 300. [ The degree of transmission of the pulse is increased and a highly efficient photoconductive phenomenon may occur. The NGA 300 is located at the center protruding portion 230 of the photoconductive antenna 200, and at least one of the gratings may be patterned and continuously arranged.

본 발명에 따른 일 실시예에서 상기 NGA(300)는 다수개의 미세 나노격자(310)가 줄무늬(stripes)를 이루는 구조로 형성하였는데, 상기 NGA(300)의 모양, 위치 및 개수 등은 펨토초 레이저(50)의 파장 영역대에 따라 다양성을 가질 수 있고, 광전도 안테나(200) 상에서의 위치에 따라 다양한 형상을 가지도록 형성될 수도 있다.The NGA 300 has a structure in which a plurality of fine nano gratings 310 are striped. The shape, position, number and the like of the NGA 300 are determined by a femtosecond laser 50 and may be formed to have various shapes depending on the position on the photoconductive antenna 200. [

상기 NGA(300)는 입사되는 펨토초 레이저(50)의 파장보다 작은 나노격자(310)를 형성함으로써, 펨토초 레이저(50)가 입사될 때 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)이 발생하게 되며, 이를 이용하여 입사된 펨토초 레이저(50)의 투과정도를 증가시키게 된다. 이에 따라, 여기되는 광전자의 양이 증가되므로 THz파의 발생 출력 및 측정 감도를 향상시킬 수 있다.
The NGA 300 forms a nano grid 310 that is smaller than the wavelength of the incident femtosecond laser 50 so that surface plasmon resonance occurs when the femtosecond laser 50 is incident. Thereby increasing the degree of transmission of the femtosecond laser 50 incident thereon. Accordingly, since the amount of photoelectrons to be excited is increased, the generation output and the measurement sensitivity of the THz wave can be improved.

상기 SPC(500)는 상기 기판(400)의 상부면, 즉 상기 활성층(100)과 기판(400) 사이의 경계면에 위치할 수 있다. 상기 SPC(500)는 상기 SPC(500)를 투과하는 THz파의 주파수를 변조하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 SPC(500)는 다수개의 패턴들이 동심원을 이루도록 주기적으로 패터닝하여 형성될 수 있으며, 금속재질로 형성될 수 있다. The SPC 500 may be located on the upper surface of the substrate 400, that is, the interface between the active layer 100 and the substrate 400. The SPC 500 may be provided to modulate the frequency of the THz wave transmitted through the SPC 500. The SPC 500 may be formed by periodically patterning a plurality of patterns so as to form concentric circles, and may be formed of a metal material.

본 발명에서 NGA(300)에서 발생된 THz파가 주기(period)를 갖는 금속 구조의 SPC(500)를 투과하게 되면 상기 금속의 주기와 일정한 관계를 가지는 주파수만 결합되어 상기 SPC(500)를 통과하게 되고, 결과적으로 상기 SPC(500)를 투과하는 THz파는 특정한 주파수가 높게 변조된 상태로 출력될 수 있다.In the present invention, when the THz wave generated in the NGA 300 is transmitted through the SPC 500 having a periodic structure, only frequencies having a constant relation with the period of the metal are coupled and passed through the SPC 500 As a result, the THz wave transmitted through the SPC 500 can be outputted in a state where the specific frequency is modulated to a high degree.

상기 NGA(300)를 통해 입사되어 활성층(100)에 흡수된 레이저 펄스는 세기가 증가된 THz파를 발생시키고 발생된 THz파가 상기 SPC(500)에서 특정 조건을 만족하는 경우, 표면 플라즈몬 공명현상이 일어나고 금속 패턴 주기에 해당하는 주파수만 투과할 수 있다. 그 결과, 금속 패턴 주기와 관련한 주파수의 THz파만 투과시킴으로써 주파수 선택성을 구현할 수 있다. When the laser pulse incident through the NGA 300 and absorbed by the active layer 100 generates a THz wave having an increased intensity and the generated THz wave satisfies a specific condition in the SPC 500, And only the frequency corresponding to the metal pattern period can be transmitted. As a result, the frequency selectivity can be realized by transmitting only the THz wave of the frequency related to the metal pattern period.

본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에서 상기 SPC(500)는 다수개의 패턴들이 동심원을 이루도록 주기적으로 패터닝하여 형성하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 1차원 형태 등 다양한 변형이 가능하다.
In the first embodiment of the technical idea of the present invention, the SPC 500 is formed by periodically patterning a plurality of patterns so as to form a concentric circle, but the present invention is not limited to this, and various modifications such as a one-dimensional shape are possible.

또한, 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에서는 상기 SPC(500)가 상기 기판(400) 상부면에 형성된 것을 일 예로 들어 설명하였는데, 상기 SPC(500)의 형성 위치는 다양하게 변형될 수 있다.In the first embodiment of the technical idea of the present invention, the SPC 500 is formed on the upper surface of the substrate 400. However, the forming position of the SPC 500 may be variously modified .

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 SPC(500)는 상기 기판(400) 하부면에 구비되어, 상기 NGA(300)를 통해 입사된 레이저 펄스에 의해 활성층(100)에서 발생된 THz파가 기판(400)을 통과한 후 SPC에 입사될 수 있도록 SPC(500)의 형성 위치를 변경할 수도 있다.
7, the SPC 500 is provided on the lower surface of the substrate 400, and a THz wave generated in the active layer 100 by laser pulses incident through the NGA 300 is incident on the substrate 400 400 may be changed and the position of the SPC 500 may be changed so as to be incident on the SPC.

도 8은 본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버를 설명하기 위한 사시도이다.
8 is a perspective view illustrating a high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to a second embodiment of the technical idea of the present invention.

본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버는 송신기(Tx)(150) 및 수신기(Rx)(180)가 집적되어 있는 단일소자에 적용될 수 있는데, 앞에서 설명된 제1 실시예와 비교하여 변형된 부분을 중심으로 설명하기로 한다. The high-efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to the second embodiment of the technical idea of the present invention can be applied to a single element in which a transmitter (Tx) 150 and a receiver (Rx) 180 are integrated, The modified portion will be mainly described in comparison with the first embodiment.

또한, 본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에서 제1 실시예와 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭할 수 있다. In the second embodiment of the technical idea of the present invention, the same reference numerals as those of the first embodiment can refer to the same components.

본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버는 활성층(100), 상기 활성층(100)상에 형성된 Tx(150) 및 Rx(180), 상기 광전도 안테나(200) 상에 형성된 NGA(300), 상기 활성층(100)의 타측 하부에 위치하는 기판(400) 및 상기 기판(400)과 활성층(100) 사이의 경계면에 위치하는 SPC(500)를 포함한다.
A high efficiency THz transceiver capable of frequency modulation according to a second embodiment of the present invention has an active layer 100, a Tx 150 and an Rx 180 formed on the active layer 100, a photoconductive antenna 200, And a SPC 500 disposed at an interface between the substrate 400 and the active layer 100. The active layer 100 is formed on the substrate 400,

상기 활성층(100)의 일측 상부에는 이후 공정에서 Tx(150) 및 Rx(180)가 위치하며, 타측 하부에는 기판(400)이 위치할 수 있다. 상기 기판(400)은 절연성 또는 반절연성의 반도체 기판(400)일 수 있다. 상기 기판(400)은 SI-GaAs 또는 LTG-GaAs를 포함한 GaAS 재료로 형성되거나 InP 등의 재료로 형성될 수 있다. The Tx 150 and the Rx 180 may be positioned on one side of the active layer 100 and the substrate 400 may be positioned on the other side of the active layer 100. The substrate 400 may be an insulating or semi-insulating semiconductor substrate 400. The substrate 400 may be formed of a GaAs material including SI-GaAs or LTG-GaAs, or may be formed of a material such as InP.

본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에서 상기 활성층(100)은 InGaAs 박막 또는 InGaAs/InAlAs MQW로 형성될 수 있다.
In the second embodiment of the technical idea of the present invention, the active layer 100 may be formed of an InGaAs thin film or an InGaAs / InAlAs MQW.

상기 Tx(150)는 상기 활성층(100)상에 위치하고, THz파를 전송하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 Tx(150)는 일정한 두께 및 선폭(Line Width)을 가지는 금속 선로(Metal Line)로 구성되고, 티타늄 또는 금 재질로 형성될 수 있다. The Tx 150 may be disposed on the active layer 100 to transmit a THz wave. The Tx 150 is made of a metal line having a constant thickness and a line width, and may be formed of titanium or gold.

본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에서 상기 Tx(150)의 금속선로의 선폭(즉, 활성층(100)과 수평한 방향을 기준으로 한 상기 Tx(150)의 선폭)은 10 내지 300로 형성될 수 있다. 또한, 상기 Tx(150)의 금속선로의 두께(즉, 활성층(100)과 수직한 방향을 기준으로 한 상기 Tx(150)의 두께)는 Au는 100nm 내지 500nm, Ti은 10nm 내지 50nm로 형성될 수 있다.In the second embodiment of the present invention, the line width of the metal line of the Tx 150 (that is, the line width of the Tx 150 relative to the direction parallel to the active layer 100) is 10 to 300 . The thickness of the metal line of the Tx 150 (that is, the thickness of the Tx 150 relative to the direction perpendicular to the active layer 100) is 100 nm to 500 nm for Au and 10 nm to 50 nm for Ti .

상기 송신기(150)는 광-뎀버(photo-Dember; p-D) 효과를 이용하여 THz파를 발생시키는 목적으로 형성된다.
The transmitter 150 is formed for the purpose of generating a THz wave using a photo-diode (pD) effect.

상기 Rx(180)는 상기 활성층(100)상에 형성된 저온성장 활성층(190)상에 위치하고, 상기 송신기(150)와 일정 간격 이격된 일측에 위치하며, 본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버로 THz파를 검출하기 위하여 구비될 수 있다. The Rx 180 is located on the low-temperature growth active layer 190 formed on the active layer 100 and is spaced from the transmitter 150 by a predetermined distance. In the second embodiment of the technical idea of the present invention, Can be equipped to detect THz waves with a high efficiency THz transceiver capable of frequency modulation.

예를 들어, 상기 Tx(150) 및 Rx(180)는 수평거리가 일정간격 이격되게 구성할 수 있다. 상기 Rx(180)는 상기 활성층(100)상에 형성된 저온성장 활성층(190) 및 저온성장 활성층(190)상에 위치하는 광전도 안테나(200)를 포함할 수 있다.For example, the Tx 150 and the Rx 180 may be spaced apart from each other by a predetermined horizontal distance. The Rx 180 may include a low temperature growth active layer 190 formed on the active layer 100 and a photoconductive antenna 200 disposed on the low temperature growth active layer 190.

상기 저온성장 활성층(190)은 활성층(100)상에 적층된 LTG InGaAs 박막 또는 InGaAs/InAlAs MQW로 구성될 수도 있다.The low-temperature growth active layer 190 may be an LTG InGaAs thin film deposited on the active layer 100 or an InGaAs / InAlAs MQW.

상기 광전도 안테나(200)는 본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에 따른 주파수 변조가 가능한 THz 트랜스시버로 전송되는 THz파를 검출하기 위하여 구비될 수 있으며 상부로 돌출되게 형성될 수 있다. The photoconductive antenna 200 may be provided to detect the THz wave transmitted through the THz transceiver capable of frequency modulation according to the second embodiment of the technical idea of the present invention and protrude upward.

상기 광전도 안테나(200)는 일정 길이 평행하게 연장 형성된 금속 평행 전송선로(220)와, 상기 금속 평행 전송선로(220)의 중앙 영역에서 내측으로 마주보도록 대칭되게 돌출된 중앙돌출부(230)와, 상기 금속 평행 전송선로(220)의 양단에 대칭되게 연장 형성된 전극패드(210)를 포함할 수 있다. The photoconductive antenna 200 includes a metal parallel transmission line 220 extending parallel to a predetermined length, a central protrusion 230 protruding symmetrically to face inward in a central region of the metal parallel transmission line 220, And electrode pads 210 extending symmetrically at both ends of the metal parallel transmission line 220.

여기서, 상기 금속 평행 전송선로(220)의 중앙 영역에 돌출 형성된 중앙돌출부(230)는 쌍극자 안테나로서 작용한다. 또한, 상기 금속 평행 전송선로(220) 양단에 연장 형성된 전극패드(210)는 외부 소자와의 전기적 연결을 위한 신호선이 연결될 수 있다.
The central protrusion 230 protruding from the central region of the metal parallel transmission line 220 serves as a dipole antenna. The electrode pads 210 formed on both ends of the metal parallel transmission line 220 may be connected to signal lines for electrical connection with external devices.

상기 NGA(300)는 광전도 안테나(200) 상에 형성되고, 펨토초 레이저(50)의 투과 정도를 증가시킬 수 있고 고효율의 광전도 현상이 나타나도록 나노(nano) 크기의 격자구조로 형성될 수 있다. The NGA 300 is formed on the photoconductive antenna 200 and can be formed into a nano-sized lattice structure to increase the degree of transmission of the femtosecond laser 50 and to exhibit a highly efficient photoconductive phenomenon have.

즉, 상기 NGA(300)는 레이저 펄스가 상기 광전도 안테나(200) 상에 형성된 NGA(300) 상으로 입사되면, 상기 NGA(300)가 구비되지 않은 광전도 안테나(200)에 비해 더 민감하게 THz파를 검출할 수 있는 역할을 할 수 있다. That is, when the laser pulse is incident on the NGA 300 formed on the photoconductive antenna 200, the NGA 300 is more sensitive than the photoconductive antenna 200 without the NGA 300 THz waves can be detected.

상기 나노격자안테나(300)에 관한 구성은 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에서 자세히 설명한 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The structure of the nano grid antenna 300 has been described in detail in the first embodiment of the technical idea of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted.

상기 기판(400)은 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에서 자세히 설명한 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
The substrate 400 has been described in detail in the first embodiment of the technical idea of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted.

상기 SPC(500)는 상기 기판(400)의 상부면, 즉 상기 활성층(100)과 기판(400) 사이의 경계면에 위치할 수 있다. 상기 SPC(500)는 상기 SPC(500)를 투과하는 THz파의 주파수를 변조하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 SPC(500)는 다수개의 패턴들이 동심원을 이루도록 주기적으로 패터닝하여 형성될 수 있으며, 금속재질로 형성될 수 있다. The SPC 500 may be located on the upper surface of the substrate 400, that is, the interface between the active layer 100 and the substrate 400. The SPC 500 may be provided to modulate the frequency of the THz wave transmitted through the SPC 500. The SPC 500 may be formed by periodically patterning a plurality of patterns so as to form concentric circles, and may be formed of a metal material.

상기 SPC(500)에 관한 구성 및 기능은 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에서 자세히 설명한 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
The configuration and function of the SPC 500 have been described in detail in the first embodiment of the technical idea of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에서는 상기 SPC(500)가 상기 기판(400) 상부면에 형성된 것을 일 예로 들어 설명하였는데, 상기 SPC(500)의 형성 위치는 다양하게 변형될 수 있다.Also, in the second embodiment of the technical idea of the present invention, the SPC 500 is formed on the upper surface of the substrate 400. However, the forming position of the SPC 500 may be variously modified .

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 상기 SPC(500)는 상기 기판(400) 하부면에 구비되어, 상기 NGA(300)를 통해 입사된 광에 의해 활성층(100)에서 발생된 THz파가 기판(400)을 통과한 후 SPC에 입사될 수 있도록 SPC(500)의 형성 위치를 변경할 수도 있다.
9, the SPC 500 is provided on the lower surface of the substrate 400, and a THz wave generated from the active layer 100 by light incident through the NGA 300 is incident on the substrate 400 400 may be changed and the position of the SPC 500 may be changed so as to be incident on the SPC.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced. It is therefore to be understood that one embodiment described above is illustrative in all aspects and not restrictive.

50; 펨토초 레이저 100; 활성층
150; 송신기 180; 수신기
190; 저온성장 활성층 200; 광전도 안테나
210; 전극패드 220; 금속평행전송선로
230; 중앙돌출부 300; 나노격자안테나
310; 나노격자 400; 기판
500; 표면 플라즈몬 결합기50; Femtosecond laser 100; Active layer
150; Transmitter 180; receiving set
190; A low temperature growth active layer 200; Photoconductive antenna
210; Electrode pads 220; Metal parallel transmission line
230; A central protrusion 300; Nano grid antenna
310; Nano grid 400; Board
500; Surface plasmon coupler

Claims (12)

활성층;
상기 활성층의 일측 상부에 위치하는 광전도 안테나;
상기 광전도 안테나 상에 형성된 나노격자안테나(NGA);
상기 활성층의 타측 하부에 위치하는 기판; 및
상기 기판의 상부면과 활성층 사이의 경계면에 위치하는 표면 플라즈몬 결합기(SPC)를 포함하되,
상기 활성층은 InGaAs 또는 InGaAs/InAlAs MQW로 형성되고,
상기 광전도 안테나는,
일정 길이 평행하게 연장 형성된 금속 평행 전송선로;
상기 금속 평행 전송선로는 중앙 영역에서 내측으로 마주보도록 대칭되게 돌출된 중앙돌출부; 및
상기 금속 평행 전송선로의 양단에 대칭되게 연장 형성된 전극패드를 포함하고,
상기 NGA는 광전도 안테나 상에 형성되고, 펨토초 레이저의 투과 정도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버.
An active layer;
A photoconductive antenna positioned on one side of the active layer;
A nano grid antenna (NGA) formed on the photoconductive antenna;
A substrate located on the other side of the active layer; And
And a surface plasmon combiner (SPC) positioned at an interface between the upper surface of the substrate and the active layer,
The active layer is formed of InGaAs or InGaAs / InAlAs MQW,
The light-
A metal parallel transmission line extending parallel to a predetermined length;
Wherein the metal parallel transmission line includes a central protrusion protruding symmetrically to face inward from a central area; And
And an electrode pad extending symmetrically at both ends of the metal parallel transmission line,
Wherein the NGA is formed on the photoconductive antenna and increases the degree of transmission of the femtosecond laser.
제 1항에 있어서,
상기 NGA는 상기 광전도 안테나의 중앙돌출부에 위치하고, 적어도 하나 이상의 패턴이 패터닝되어 연속적으로 배열된 것을 특징으로 하는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버.
The method according to claim 1,
Wherein the NGA is located at a central protruding portion of the photoconductive antenna, and at least one pattern is patterned and continuously arranged.
제 1항에 있어서,
상기 활성층은 동종박막 또는 MQW를 포함하는 이종적층박막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버.
The method according to claim 1,
Wherein the active layer is formed of a homogeneous thin film or a heterostructured thin film containing MQW.
제 1항에 있어서,
상기 SPC는 상기 기판 하부면에 위치하는 것을 특징으로 하는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버.
The method according to claim 1,
Wherein the SPC is located on a lower surface of the substrate.
제 1항에 있어서,
상기 SPC는 다수개의 패턴들이 동심원을 이루도록 주기적으로 패터닝하여 형성되며, 금속재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버.
The method according to claim 1,
Wherein the SPC is formed by periodically patterning a plurality of patterns so as to form a concentric circle, and is formed of a metal material.
삭제delete 제 1항에 있어서,
단일소자로서 하나의 광전도 안테나로 THz파를 발생하고 검출할 수 있는 트랜스시버로 사용하는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버.
The method according to claim 1,
A high-efficiency THz transceiver with frequency modulation used as a transceiver capable of generating and detecting THz waves with a single photoconductive antenna as a single element.
활성층;
상기 활성층상에 위치하고 무전압으로 THz파를 전송하는 송신기;
상기 송신기와 일정 간격 이격되게 위치하고 THz파를 검출하는 수신기;
상기 수신기 상에 위치하는 NGA;
상기 활성층의 타측 하부에 위치하는 기판; 및
상기 기판 상부면과 활성층 사이의 경계면에 위치하는 SPC를 포함하되,
상기 활성층은 동종박막 또는 MQW를 포함하는 이종적층박막으로 형성되고,
상기 수신기는,
상기 활성층 상에 형성된 저온성장 활성층; 및
상기 저온성장 활성층상에 형성된 광전도 안테나를 포함하고,
상기 광전도 안테나는,
일정 길이 평행하게 연장 형성된 금속 평행 전송선로;
상기 금속 평행 전송선로는 중앙 영역에서 내측으로 마주보도록 대칭되게 돌출된 중앙돌출부; 및
상기 금속 평행 전송선로의 양단에 대칭되게 연장 형성된 전극패드를 포함하고,
상기 NGA는 광전도 안테나 상에 형성되고, 펨토초 레이저의 투과 정도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버.
An active layer;
A transmitter positioned on the active layer and transmitting a THz wave at no voltage;
A receiver positioned at a predetermined distance from the transmitter and detecting a THz wave;
An NGA located on the receiver;
A substrate located on the other side of the active layer; And
And an SPC located at an interface between the upper surface of the substrate and the active layer,
Wherein the active layer is formed of a homogeneous thin film or a heteroepitaxial thin film containing MQW,
The receiver includes:
A low-temperature growth active layer formed on the active layer; And
And a photoconductive antenna formed on the low temperature growth active layer,
The light-
A metal parallel transmission line extending parallel to a predetermined length;
Wherein the metal parallel transmission line includes a central protrusion protruding symmetrically to face inward from a central area; And
And an electrode pad extending symmetrically at both ends of the metal parallel transmission line,
Wherein the NGA is formed on the photoconductive antenna and increases the degree of transmission of the femtosecond laser.
제 8항에 있어서,
상기 NGA는 상기 광전도 안테나의 중앙돌출부에 위치하고, 적어도 하나 이상의 패턴이 패터닝되어 연속적으로 배열된 것을 특징으로 하는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버.
9. The method of claim 8,
Wherein the NGA is located at a central protruding portion of the photoconductive antenna, and at least one pattern is patterned and continuously arranged.
제 8항에 있어서,
상기 SPC는 상기 기판 하부면에 위치하는 것을 특징으로 하는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버.
9. The method of claim 8,
Wherein the SPC is located on a lower surface of the substrate.
제 8항에 있어서,
상기 SPC는 다수개의 패턴들이 동심원을 이루도록 주기적으로 패터닝하여 형성되며, 금속재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 주파수 변조가 가능한 고효율 THz 트랜스시버.
9. The method of claim 8,
Wherein the SPC is formed by periodically patterning a plurality of patterns so as to form a concentric circle, and is formed of a metal material.
삭제delete
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