KR101704664B1 - Terahertz modulator - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 테라헤르츠 변조기에는 기판; 상기 기판 상에 제공되는 제 1 메탈; 상기 기판 상에 제공되는 제 2 메탈; 상기 제 1 메탈과 상기 제 2 메탈이 간접적으로 접촉하는 적어도 세 개의 접점; 및 상기 제 1 메탈, 상기 제 2 메탈, 및 상기 적어도 세 개의 접점을 포함하는 폐쇄회로로서, 테라헤르츠 파의 투과를 조절하는 적어도 하나의 공진기가 포함될 수 있다. 본 발명에 따르면, 변조지수를 80%수준으로 높일 수 있고, 변조 대역폭을 ~GHz로 높일 수 있고, 동작전압을 낮출 수 있는 장점이 있다. 그 외에도 발명의 본질에 따라서 다양한 장점을 얻을 수 있고, 그에 대한 설명은 상세한 설명에서 구체적으로 드러날 것이다. A terahertz modulator according to the present invention includes a substrate; A first metal provided on the substrate; A second metal provided on the substrate; At least three contacts in which the first metal and the second metal are in indirect contact; And a closed circuit comprising the first metal, the second metal, and the at least three contacts, wherein at least one resonator for controlling the transmission of the terahertz wave can be included. According to the present invention, the modulation index can be increased to 80%, the modulation bandwidth can be increased to ~ GHz, and the operating voltage can be lowered. In addition, various advantages can be obtained according to the nature of the invention, and the description thereof will be made more specifically in the detailed description.

Description

테라헤르츠 변조기{Terahertz modulator}Terahertz modulator {Terahertz modulator}

본 발명은 테라헤르츠와 관련되는 것으로서, 특히, 테라헤르츠 주파수의 파를 변조하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a terahertz, and more particularly to a technique for modulating a wave of a terahertz frequency.

테라헤르츠 대역의 파(이하, 테라헤르츠 또는 테라헤르츠 파라고 이름하기도 한다)는 인체에 무해한 등의 장점이 있으나, 신호 제어가 어렵고 상업적으로 사용할 수 있는 강도를 얻어내기 어려운 문제점을 인하여 아직까지 미개척 분야로 남아 있는 실정이다. Although the terahertz wave (hereinafter sometimes referred to as a terahertz wave or terahertz wave) has advantages such as being harmless to the human body, it is difficult to control the signal and difficult to obtain the intensity that can be used commercially. .

한편, 테라헤르츠 파의 발진 등을 위한 부품기술의 개발은 매우 활발하지만, 테라헤르츠 파의 변조 및 제어를 위한 기술은 아직 충분히 이루어지지 못하고 있다. 그 이유는, 테라헤르츠 파는 마이크로파 주파수 이하의 전파에 비해 전기장 및 자기장의 영향을 거의 받지 아니하여 테라헤르츠 대역의 신호를 제어하기가 어렵기 때문이다. On the other hand, the development of the component technology for the oscillation of the terahertz wave is very active, but the technology for the modulation and control of the terahertz wave is not yet fully realized. This is because the terahertz wave is hardly affected by the electric field and the magnetic field as compared with the electromagnetic wave below the microwave frequency, and it is difficult to control the terahertz band signal.

테라헤르츠 변조를 위한 종래기술로서, 비특허문헌 1에는 스플릿 링 공진기(SRR: Split ring resonator) 배열과 쇼트키 다이오드(Schottky diode)를 이용하여 변조하는 기술이 소개된 바가 있다. 본 기술은 SRR 구조의 메타물질(metamaterial)을 전기적으로 제어하는 것으로서, 쇼트키 다이오드에 인가되는 전압에 따라서, SRR의 스플릿 갭의 저항이 공핍영역에 따라서 달라지는 동작을 이용하여, 상기 메타물질의 주파수 특성을 변화시키는 것이다. As a conventional technique for terahertz modulation, Non-Patent Document 1 discloses a technique of modulating using a split ring resonator (SRR) arrangement and a Schottky diode. This technique electrically controls the metamaterial of the SRR structure. Using the operation that the resistance of the split gap of the SRR changes depending on the depletion region according to the voltage applied to the Schottky diode, the frequency of the metamaterial It is to change the characteristics.

더 상세하게 비특허문헌 1의 작용을 설명한다. GaAs 반도체 기판을 이용하고 그 위에 n-GaAs를 성장하고 그 위에 SRR형상을 가지는 쇼트키 컨택을 단일의 메탈로 형성하였다. 따라서, SRR 전체가 하나의 메탈구조로 연결되어 있기 때문에, SRR 전체가 쇼트키 컨택의 역할을 수행하여, 메탈의 하면 전체가 공핍영역을 형성한다. 또한, 오믹컨택은 기판의 가장자리에 배치하여, 쇼트키 컨택이 양극 역할을 하고 오믹컨택이 음극 역할을 한다. The operation of the non-patent document 1 will be described in more detail. GaAs semiconductor substrate, n-GaAs is grown thereon, and a Schottky contact having an SRR shape is formed thereon with a single metal. Therefore, since the entire SRR is connected in a single metal structure, the entire SRR functions as a schottky contact, and the entire lower surface of the metal forms a depletion region. Further, the ohmic contact is disposed at the edge of the substrate, so that the Schottky contact serves as the anode and the ohmic contact serves as the cathode.

상기 쇼트키 다이오드에 역전압을 가하면, SRR의 가운데 갭이 위치한 반도체 영역에 공핍영역(depletion)이 생성된다. 이 영역의 크기는 인가전압에 따라 달라진다. 상기 역전압이 커질수록 공핍영역이 커져서, 결국 스플릿 갭(split gap) 전체가 공핍영역이 된다. 그리고, 공핍영역의 유무에 따라 위의 스플릿 갭의 저항이 변한다. 이에 따라서, SRR의 공진주파수가 변화하고 SRR을 통과하는 테라헤르츠의 투과특성이 변화하게 되어 변조가 일어나는 것이다. When a reverse voltage is applied to the Schottky diode, a depletion is generated in the semiconductor region where the center gap of the SRR is located. The size of this region depends on the applied voltage. The larger the reverse voltage becomes, the larger the depletion region becomes, and as a result, the entire split gap becomes the depletion region. Then, the resistance of the above split gap changes depending on the presence or absence of the depletion region. As a result, the resonance frequency of the SRR changes, and the transmission characteristic of the terahertz passing through the SRR changes, thereby causing modulation.

결국, 공핍영역의 변화에 따른 저항의 변화에 따라서 SRR의 공진주파수가 달라지고, 달라지는 공진주파수에 따라서 특정 주파수에서 테라헤르츠의 투과율이 달라지는 것을 테라헤르츠 변조기에 응용하는 것이다. As a result, the resonance frequency of the SRR changes according to the change of the resistance due to the change of the depletion region, and the transmittance of the terahertz is changed at a specific frequency according to the varying resonance frequency, which is applied to the terahertz modulator.

본 기술에 따르면, 변조지수는 50%로서 중간 정도이고, 변조 대역폭은 ~MHz로서 낮고, 동작전압은 10V로서 높은 수준이다.According to the present technique, the modulation index is moderate at 50%, the modulation bandwidth is as low as ~ MHz, and the operating voltage is as high as 10V.

비특허문헌 2에는, GaAs HEMT소자를 전기적으로 제어하고, 게이트 아래에 위치하는 채널의 전도도변화에 따라서 테라헤르츠 파가 반사 또는 흡수되는 성질을 이용하여 테라헤르츠의 투과율을 조절하는 기술이 소개된 바가 있다. 본 기술에 따르면, 변조지수는 0.3%로서 매우 낮고, 변조 대역폭은 ~kHz로서 매우 낮다. Non-Patent Document 2 discloses a technique of controlling the transmittance of terahertz by electrically controlling a GaAs HEMT device and using the property that a THz wave is reflected or absorbed according to a change in conductivity of a channel located under the gate have. According to the present technique, the modulation index is very low as 0.3%, and the modulation bandwidth is very low as ~ kHz.

비특허문헌 3에는 파라볼릭 양자우물(PQW: Parabolic Quantum Well)과 쇼트키 다이오드를 이용하고, 상기 파라볼릭 양자우물의 캐리어 농도를 전기적으로 제어하여 테라헤르츠를 위상변조하는 기술이 소개된 바가 있다. 본 기술에 따르면, 대역폭이 ~kHz로서 매우 낮다. Non-Patent Document 3 discloses a technique of phase-modulating terahertz by electrically controlling the carrier concentration of the parabolic quantum well using a parabolic quantum well (PQW: Parabolic Quantum Well) and a Schottky diode. According to this technique, the bandwidth is very low as ~ kHz.

비특허문헌 4에는 1-D 광자결정을 광학적으로 제어하는 것으로서, 고출력 레이저를 GaAs표면에 조사하여 생성한 광-여기 캐리어를 사용하여 테라헤르츠를 변조하는 기술을 소개하고 있다. 본 기술은 광변조기술로서 대역폭은 ~GHz로서 매우 좋은 수준이고, 변조지수는 50%로서 낮다. Non-Patent Document 4 discloses a technique for optically controlling 1-D photon crystals and modulating terahertz using a photo-excited carrier generated by irradiating a GaAs surface with a high-power laser. The technology is a light modulation technology with a bandwidth of ~ GHz as a very good level and a modulation index as low as 50%.

상술되는 설명에서 볼 수 있는 바와 같이 현재까지 소개되고 있는 테라헤르츠 변조기술 중에서는 상기 비특허문헌 1이 가장 좋은 것을 알 수 있다. 그러나, 여전히 변조지수가 낮고, 변조 대역폭이 매우 낮고, 동작전압은 10V로서 높은 수준인 것을 알 수 있다. As can be seen from the above description, among the terahertz modulation techniques introduced so far, the non-patent reference 1 is the best. However, it can be seen that the modulation index is still low, the modulation bandwidth is very low, and the operating voltage is as high as 10V.

비특허문헌 1: Hou-Tong Chen, Willie J. Padilla, Joshua M. O. Zide, Arthur C. Gossard, Antoinette J. Taylor & Richard D. Averitt, "Active terahertz metamaterial devices", Nature 444, 597, 2006.Non-Patent Document 1: Hou-Tong Chen, Willie J. Padilla, Joshua M. O. Zide, Arthur C. Gossard, Antoinette J. Taylor and Richard D. Averitt, "Active terahertz metamaterial devices", Nature 444, 597, 2006. 비특허문헌 2: Kleine-Ostmann, T., Dawson, P., Pierz, K., Hein, G. & Koch, “Room-temperature operation of an electrically driven terahertz modulator”, Appl. Phys. Lett 84, 2004.Non-Patent Document 2: Kleine-Ostmann, T., Dawson, P., Pierz, K., Hein, G. & Koch, "Room-temperature operation of an electrically driven driven terahertz modulator", Appl. Phys. Lett 84, 2004. 비특허문헌 3: R.Kersting, G. Strasser, and K. Unterrainer, "Terahertz phase modulator", Electronics Letters 36, 1156, 2000.Non-Patent Document 3: R. Kersting, G. Strasser, and K. Unterrainer, "Terahertz phase modulator", Electronics Letters 36, 1156, 2000. 비특허문헌 4: Petr Kuzel and Filip Kadlec, "Tunable structures and modulators for THz light", Comptes Rendus Physique' 9, 197, 2008.Non-Patent Document 4: Petr Kuzel and Filip Kadlec, "Tunable structures and modulators for THz light", Comptes Rendus Physique '9, 197, 2008.

본 발명의 발명자는. 상기 비특허문헌 1에 소개되는 종래 기술을 오랜 기간 집중적으로 예의 관찰하여, 낮은 변조지수의 문제, 매우 낮은 변조 대역폭의 문제, 높은 동작전압의 문제를 개선하고, 그 외에 본 발명의 본질로서 드러나는 다양한 효과를 얻을 수 있는 테라헤르츠 변조기를 개발하였다. The inventor of the present invention, Patent Document 1 has been intensively observed over a long period of time to solve the problem of a low modulation index, a problem of a very low modulation bandwidth, a problem of a high operating voltage, and a variety of problems A terahertz modulator has been developed to obtain the effect.

본 발명에 따른 테라헤르츠 변조기에는, 기판; 상기 기판 상에 제공되는 제 1 메탈; 상기 기판 상에 제공되는 제 2 메탈; 상기 제 1 메탈과 상기 제 2 메탈이 간접적으로 접촉하는 적어도 세 개의 접점; 및 상기 제 1 메탈, 상기 제 2 메탈, 및 상기 적어도 세 개의 접점을 포함하는 폐쇄회로로서, 테라헤르츠 파의 투과를 조절하는 적어도 하나의 공진기가 포함된다. 본 발명에 따르면 접점을 제공하는 물질을 달리함으로써 공진기의 효율을 향상시킬 수 있다. A terahertz modulator according to the present invention includes: a substrate; A first metal provided on the substrate; A second metal provided on the substrate; At least three contacts in which the first metal and the second metal are in indirect contact; And a closed circuit comprising the first metal, the second metal, and the at least three contacts, wherein at least one resonator is provided for controlling the transmission of the terahertz wave. According to the present invention, the efficiency of the resonator can be improved by varying the material providing the contact point.

상기 공진기는 적어도 두 개 이상이 상기 기판 상에 어레이로 제공될 수 있다. At least two resonators may be provided in an array on the substrate.

상기 접점 중의 적어도 어느 하나는 고정용량 캐패시터로 제공될 수 있고, 상기 고정용량 캐패시터는, 상기 제 1 메탈 및 상기 제 2 메탈이 오버랩되고, 그 계면에 유전층이 개입될 수 있고, 상기 고정용량 캐패시터는 두 개가 공진기의 양 측부에 각각 제공될 수 있다. At least one of the contacts may be provided as a fixed capacitance capacitor, the first metal and the second metal overlap, a dielectric layer may be interposed at the interface, and the fixed capacitance capacitor Two can be provided on both sides of the resonator, respectively.

상기 접점 중의 적어도 어느 하나는 가변용량 캐패시터로 제공될 수 있고, 상기 가변용량 캐패시터에는, 상기 기판 상에 제공되는 반도체층; 및 상기 반도체층 상의 보호막이 포함되고, 상기 보호막이 개방된 두 개소를 통하여 상기 메탈이 각각 접촉될 수 있다. 상기 반도체층에 접촉되는 상기 메탈은 나노스케일로 상기 반도체층에 접촉되고 쇼트키 컨택을 이룰 수 있다. 바람직하게 상기 반도체층은 헴트로 제공될 수 있다. 또한, 상기 가변용량 캐패시터는 상기 공진기의 중앙부에 제공되, 상기 가변용량 캐패시터의 하측부에만 공핍영역이 제공될 수 있다. At least one of the contacts may be provided as a variable capacitance capacitor, the variable capacitance capacitor may include: a semiconductor layer provided on the substrate; And a protective film on the semiconductor layer, and the metal may be contacted through two open portions of the protective film. The metal in contact with the semiconductor layer may contact the semiconductor layer at a nanoscale and form a Schottky contact. Preferably, the semiconductor layer may be provided as a hemat. The variable capacitance capacitor may be provided at a central portion of the resonator, and a depletion region may be provided only at a lower portion of the variable capacitance capacitor.

상기 적어도 세 개의 접점 중에서, 적어도 하나의 접점은 가변용량 캐패시터이고, 적어도 두 개의 접점은 고정용량 캐패시터이고, 상기 가변용량 캐패시터는 가운데 상기 고정용량 캐패시터는 양 측부에 제공될 수 있다. Of the at least three contacts, the at least one contact is a variable capacitance capacitor, the at least two contacts are fixed capacitance capacitors, and the fixed capacitance capacitor in the middle of the variable capacitance capacitors may be provided on both sides.

다른 측면의 본 발명에 따른 테라헤르츠 변조기에는, 기판; 상기 기판 상에 소정의 형상으로 제공되는 제 1 메탈; 상기 기판 상에 소정의 형상으로 제공되는 제 2 메탈; 및 상기 제 1 메탈과 상기 제 2 메탈이 접촉하는 적어도 두 개소에서 상기 메탈간의 사이에 각각 제공되는 캐패시터가 포함될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a terahertz modulator comprising: a substrate; A first metal provided on the substrate in a predetermined shape; A second metal provided on the substrate in a predetermined shape; And a capacitor provided between the metal and at least two locations where the first metal and the second metal are in contact with each other.

여기서, 상기 캐패시터는 적어도 하나의 가변용량 캐패시터와 적어도 하나의 고정용량 캐패시터가 포함되어 공진기를 이루고, 상기 공진기는 상기 기판 상에 어레이를 이루도록 제공될 수 있다. 상기 고정용량 캐패시터는 두 개가 제공되고, 상기 가변용량 캐패시터는 하나가 제공고, 상기 고정용량 캐패시터는 테라헤르츠의 고주파에서 볼 때에는 단락되고, 저주파에서는 개방될 수 있고, 상기 공진기는 사각형으로 제공되고, 세로방향이 더 길게 제공할 수 있다.Here, the capacitor includes at least one variable capacitance capacitor and at least one fixed capacitance capacitor to form a resonator, and the resonator may be provided to form an array on the substrate. Two fixed capacitance capacitors are provided, one variable capacitance capacitor is provided, the fixed capacitance capacitor is short-circuited when viewed at a high frequency of terahertz, can be opened at a low frequency, the resonator is provided with a square, The longer direction can be provided.

또 다른 측면의 본 발명에 따른 테라헤르츠 변조기에는, 기판; 상기 기판 상에 소정의 형상으로 제공되는 제 1 메탈; 상기 기판 상에 소정의 형상으로 제공되는 제 2 메탈; 및 테라헤르츠 파의 투과를 조절할 수 있는 공진기의 어레이가 포함되고, 상기 공진기에는, 상기 제 1 메탈과 상기 제 2 메탈이 접촉하는 적어도 두 개소에 각각 제공되는 캐패시터가 포함되고, 상기 공진기는 스플릿 링 공진기를 제공할 수 있다. 상기 캐패시터는, 상기 스플릿 링 공진기의 중앙부에 제공되는 가변용량 캐패시터; 및 상기 스플릿 링 공진기의 양측부에 각각 제공되는 고정용량 캐패시터가 포함될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a terahertz modulator comprising: a substrate; A first metal provided on the substrate in a predetermined shape; A second metal provided on the substrate in a predetermined shape; And an array of resonators capable of controlling the transmission of the terahertz wave, wherein the resonator includes a capacitor provided at each of at least two positions where the first metal and the second metal are in contact with each other, A resonator can be provided. Wherein the capacitor comprises: a variable capacitance capacitor provided at a center portion of the split ring resonator; And fixed capacitance capacitors provided on both sides of the split ring resonator, respectively.

본 발명에 따르면, 변조지수를 80%수준으로 높일 수 있고, 변조 대역폭을 ~GHz로 높일 수 있고, 동작전압을 낮출 수 있는 장점이 있다. 그 외에도 발명의 본질에 따라서 다양한 장점을 얻을 수 있고, 그에 대한 설명은 상세한 설명에서 구체적으로 드러날 것이다. According to the present invention, the modulation index can be increased to 80%, the modulation bandwidth can be increased to ~ GHz, and the operating voltage can be lowered. In addition, various advantages can be obtained according to the nature of the invention, and the description thereof will be made more specifically in the detailed description.

도 1은 실시예에 따른 테라헤르츠 변조기의 작용을 설명하는 도면.
도 2는 실시예에 따른 테라헤르츠 변조기를 설명하는 도면.
도 3은 어느 하나의 공진기의 확대도.
도 4와 도 5는 각각 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'와 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'의 단면도.
도 6은 저주파에서 공진기의 등가회로도이고, 도 7은 고주파에서 공진기의 등가회로도.
도 8와 도 9는 공진기의 형상에 따른 투과특성의 차이를 설명하는 도면.
도 10은 반도체층에 쇼트키 컨택의 게이트의 길이를 달리하면서 커패시턴스 특성을 측정한 결과한 도면.
도 11은 실시예어서 InP에 기반하는 햄트의 일 실시예.
도 12는 GaAs에 기반하는 햄트의 일 실시예.
도 13은 GaN에 기반하는 햄트의 일 실시예..
1 is a view for explaining the operation of a terahertz modulator according to an embodiment;
2 is a diagram illustrating a terahertz modulator according to an embodiment;
3 is an enlarged view of one of the resonators.
4 and 5 are cross-sectional views taken along the line I-I 'of FIG. 3 and the line II-II' of FIG. 3, respectively.
Fig. 6 is an equivalent circuit diagram of a resonator at a low frequency, and Fig. 7 is an equivalent circuit diagram of a resonator at a high frequency.
8 and 9 are views for explaining the difference in transmission characteristics depending on the shape of the resonator.
10 is a result obtained by measuring the capacitance characteristics while varying the gate length of the Schottky contact in the semiconductor layer.
Figure 11 is an embodiment of a ham based on InP as an example.
12 shows an embodiment of a hamster based on GaAs.
FIG. 13 shows an embodiment of a GaN-based hamter.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. It will be understood that they are also included within the scope of the present invention.

실시예의 설명에 있어서 함께 제공되는 도면은, 실제 제품과는 다르게 과장되어 도시될 수 있지만, 이는 발명 사상의 설명을 위한 범위로 이해해야 한다. 또한, 이하의 설명에 있어서도 특별한 지칭이 없는 경우에 종래기술은 상기 비특허문헌 1에 소개되는 기술을 의미하는 것으로 한다. Although the accompanying drawings in the description of the embodiments can be exaggeratedly shown differently from the actual product, they should be understood in the scope of description of the invention. Also, in the following description, in the case where there is no special designation, the prior art means the technique introduced in the non-patent document 1.

도 1은 실시예에 따른 테라헤르츠 변조기의 작용을 설명하는 도면이다. 1 is a view for explaining the operation of a terahertz modulator according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 제어신호(controlling signal)가 인가되는 테라헤르츠 변조기(1)의 전방에 테라헤르츠 파가 입사하고, 상기 테라헤르츠 파가 상기 테라헤르츠 변조기(1)를 통과하면 제어신호에 따라서 변조된 변조 테라헤르츠 파가 출사한다. 이에 변조된 신호는 이미지처리 및 압축센싱 등의 다양한 방식으로 이용될 수 있다. Referring to FIG. 1, a terahertz wave enters a front of a terahertz modulator 1 to which a control signal is applied. When the terahertz wave passes through the terahertz modulator 1, A modulated modulation terahertz wave is emitted. The modulated signal may be used in various ways such as image processing and compression sensing.

도 2는 실시예에 따른 테라헤르츠 변조기를 설명하는 도면이다. 2 is a diagram illustrating a terahertz modulator according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 테라헤르츠 변조기는, 기판 상에 공진기(2) 어레이가 제공되고, 각각의 상기 공진기(2)에는 제 1 메탈(11)과 제 2 메탈(12)이 다른 물질을 개입하는 상태로 간접적으로 접촉을 이루는 구조로 제공된다. 따라서, 상기 메탈(11)(12)의 접점이 위치하는 곳에서만 쇼트키 컨택이 제공되고, 쇼트키 컨택에 의한 공핍영역(3)은 상기 메탈(11)(12)의 접점이 위치하는 곳에서만 제공된다. 따라서, 종래기술에 비하여 공핍영역이 좁고, 이에 따라서 공진기의 시정수가 낮아서 변조대역폭은 ~GHz에 이를 수 있다. 또한, 낮은 인가전압으로도 충분히 공진기가 동작할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 2, the THz modulator according to the embodiment is provided with an array of resonators 2 on a substrate, in which the first metal 11 and the second metal 12 are different from each other in the resonator 2 It is provided as a structure that makes indirect contact with the intervention of matter. Therefore, the Schottky contact is provided only where the contact of the metal 11 (12) is located, and the depletion region 3 by the Schottky contact is formed only where the contact of the metal 11 (12) / RTI > Therefore, the depletion region is narrower than in the prior art, and accordingly, the time constant of the resonator is low, so that the modulation bandwidth can reach ~ GHz. In addition, the effect that the resonator can operate sufficiently even with a low applied voltage can be expected.

상기 메탈(11)(12)에는 바이어스 전원(13)에 의한 바이어스 전압이 인가되고, 폐쇄회로를 이루는 상기 메탈(11)(12)의 형상과, 상기 메탈(11)(12) 간의 간접적인 접점이 포함되어 상기 공진기(2)가 제공될 수 있다. A bias voltage is applied to the metals 11 and 12 by a bias power source 13 so that a shape of the metal 11 and 12 forming a closed circuit and a shape of an indirect contact between the metal 11 and the metal 12 So that the resonator 2 can be provided.

이하에서는 상기 공진기를 더 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the resonator will be described in more detail.

도 3은 어느 하나의 공진기의 확대도이다. 3 is an enlarged view of one of the resonators.

도 3을 참조하면, 상기 공진기(2)는 상기 제 1 메탈(11)과 상기 제 2 메탈(12)이 세 개소에서 서로 간접적으로 접점을 이룬다. 상기 제 1 메탈(11)과 상기 제 2 메탈(12)과 그 접점은 두 개의 사각형의 형상을 이룰 수 있다. 각 접점에 대하여 설명한다. 먼저, 양측 가장자리의 접점에는 용량성분이 고정되는 제 1 고정용량 캐패시터(5) 및 제 2 고정용량 캐패시터(6)가 제공되고, 가운데 부분에는 용량성분이 가변되는 가변용량 캐패시터(4)가 제공된다. 이 공진기의 형태는 스플릿 링 공진기(SRR)라고 할 수 있다. 상기 공핍영역(3)은 상기 가변용량 캐패시터(4)의 하측에만 제공되는 것을 볼 수 있다. Referring to FIG. 3, the first metal 11 and the second metal 12 are indirectly contacted with each other at three places in the resonator 2. The contacts of the first metal 11 and the second metal 12 may have a shape of two squares. Each contact will be described. First, a first fixed capacitance capacitor 5 and a second fixed capacitance capacitor 6, to which a capacitance component is fixed, are provided at the contacts of both side edges, and a variable capacitance capacitor 4 whose capacitance component is variable is provided in the middle portion . The form of this resonator can be called a split ring resonator (SRR). It can be seen that the depletion region 3 is provided only on the lower side of the variable capacitance capacitor 4.

도 4와 도 5는 각각 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'와 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'의 단면도이다. 4 and 5 are cross-sectional views taken along the line I-I 'of FIG. 3 and the line II-II' of FIG. 3, respectively.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 가변용량 캐패시터(4)에는, 기판(9) 상에 제공되는 반도체층(7), 상기 반도체층(7)을 덮는 구조로 제공되는 보호막(10), 상기 보호막이 제거되는 서로 이격되는 양측 부분에서 상기 반도체층(7)에 접촉되는 제 1, 2 메탈(11)(12)이 포함된다. 상기 고정용량 캐패시터(5)(6)에는, 유전층(21)이 개입된 상태로 상기 제 1, 2 메탈(11)(12)이 서로 포게지는(overlapped) 구조로 제공된다. 상기 유전층(21)과 상기 보호막(10)은 SiNx를 바람직하게 사용할 수 있다. 3 to 5, the variable capacitance capacitor 4 includes a semiconductor layer 7 provided on a substrate 9, a protective film 10 provided in a structure covering the semiconductor layer 7, The first and second metal layers 11 and 12 are in contact with the semiconductor layer 7 at both sides where the protective film is removed. The fixed capacitors 5 and 6 are provided with a structure in which the first and second metal layers 11 and 12 overlap each other with the dielectric layer 21 interposed therebetween. The dielectric layer 21 and the protective film 10 may be made of SiN x .

상기 반도체층(7)은 햄트(HEMT: High Electron Mobility Transistor(고전자이동도 트랜지스터))를 바람직하게 예시할 수 있다. 상기 햄트는 이종접합반도체의 계면에 전자의 이동도가 매우 높아지는 2차원 영역(2차원 전자가스: 2DEG)이 생성되도록 하고, 이때 캐리어는 이온산란을 받기 어려워 일반 반도체 중의 캐리어에 비하여 높은 이동도를 가지게 되는 것을 이용한다. 따라서, 높은 반응속도를 얻어낼 수 있는 효과가 있기 때문에 테라헤르츠 변조기에 바람직하게 적용할 수 있다. The semiconductor layer 7 can advantageously exemplify a ham transistor (HEMT: High Electron Mobility Transistor). The hamster generates a two-dimensional region (two-dimensional electron gas: 2DEG) in which the mobility of electrons is extremely high at the interface of the heterojunction semiconductor. At this time, the carrier is hardly susceptible to ion scattering, Use what had. Therefore, since a high reaction rate can be obtained, it can be suitably applied to a terahertz modulator.

상기 접점에 대하여 더 상세하게 설명한다. The contact will be described in more detail.

먼저, 상기 가변용량 캐패시터(4)에 있어서, 상기 제 1, 2 메탈(11)(12)은 공진기(2)의 대략 가운데 부분에서 반도체층(7)과 쇼트키 접합을 이룬다. 상기 쇼트키 접합은 테라헤르츠 영역에서 용량성분의 스위칭을 위하여 나노스케일의 게이트 컨택으로 이룰 수 있다. 상기 나노스케일의 쇼트키 컨택이 게이트로서 반도체 평면에 제공되면, 배랙터(varactor)의 특성을 가질 수 있다. 즉 상기 가변용량 캐패시터(4)는 배랙터라고 할 수 있는 것이다. 더 구체적으로는, 상기 배랙터는 메탈(11)-반도체층(7)-메탈(12)의 구성으로 제공되는 것으로서 MSM(Metal Semiconductor Metal) 배랙터라고 할 수 있다. 상기 가변용량 캐패시터(4)는 바이어스 전원(13)으로부터 인가되는 바이어스 전압에 따라서 용량성분이 가변될 수 있다. First, in the variable capacitance capacitor 4, the first and second metal layers 11 and 12 form Schottky junctions with the semiconductor layer 7 in the substantially central portion of the resonator 2. The Schottky junction may be a nanoscale gate contact for switching the capacitance component in the THz region. If the nanoscale Schottky contact is provided in the semiconductor plane as a gate, it can have varactor characteristics. That is, the variable capacitance capacitor 4 can be called a varactor. More specifically, the collector is provided as a metal (11) -semiconductor layer (7) -metal (12) and may be referred to as an MSM (Metal Semiconductor Metal) varactor. The capacitance of the variable capacitance capacitor 4 can be varied according to the bias voltage applied from the bias power supply 13.

상기되는 바와 같이 상기 가변용량 캐패시터(4)에서 용량이 가변되는 것에 대하여 설명한다. 먼저, 상기 제 1, 2 메탈(11)(12)과 상기 반도체층(7)이 접촉하여 제공되는 두 개의 나노스케일의 쇼트키 컨택에는, 표면에 제공되는 쇼트키 레이어와, 상기 쇼트키 레이어의 내부에 제공되는 전자이동이 가능한 전자이동가능층(예를 들어, 2DEG(8))이 포함된다. 이때 상기 메탈(11)(12)에서 볼 때, 상기 쇼트키 레이어에 의한 캐패시턴스(C1)와 전자이동가능층에 의한 캐패시턴스(C2)는 서로 직렬연결되는 커패시턴스로 볼 수 있다. 상기 쇼트키 레이어에 의한 캐패시턴스(C1)는 상기 전자이동가능층에 의한 캐패시턴스(C2)에 비하여 매우 크다. 따라서, 두 캐패시턴스(C1)(C2)의 직렬병합시에 캐패시턴스의 총량은 각 커패시턴스의 역수의 합에 대한 역수이므로, 상기 MSM 배랙터의 캐패시턴스는 상기 전자이동가능층에 의한 캐패시턴스(C2)에 의해서 지배된다. 이 경우에, 전자이동가능층의 캐패시턴스(C2)는 상기 바이어스 전압에 따라서 상기 전자이동가능층 내부에서 전자가 양방향으로 이동하면서 서로 대칭적으로 달라진다. 결국, 일정한 바이어스 전압의 범위 내에서만 상기 전자이동가능층에 의한 캐패시턴스(C2)가 달라지고, 다른 경우에는 동일한 커패시턴스를 가지는데, 상기 전자이동가능층에 의한 커패시턴스(C2)가 달라지기 시작하는 바이어스 전압은 실시예의 경우 대략 ±3V로 주어진다. The variable capacitance of the variable capacitance capacitor 4 as described above will be described. First, two nanoscale Schottky contacts provided with the first and second metals 11 and 12 and the semiconductor layer 7 are provided with a Schottky layer provided on the surface and a Schottky layer provided on the surface of the Schottky layer (E. G., 2DEG (8)) capable of electron transfer provided therein. In this case, the capacitance C1 by the Schottky layer and the capacitance C2 by the electron-transportable layer can be regarded as capacitances connected in series from the metal 11 and 12. The capacitance C1 by the Schottky layer is much larger than the capacitance C2 by the electron mobility layer. Therefore, since the total amount of capacitances at the time of serial merging of the two capacitors C1 and C2 is a reciprocal of the sum of the reciprocals of the respective capacitances, the capacitance of the MSM varactor is determined by the capacitance C2 by the electronically movable layer Dominated. In this case, the capacitance C2 of the electronically drivable layer is symmetrically different from that of electrons moving in both directions within the electron-transportable layer in accordance with the bias voltage. As a result, the capacitance C2 due to the electron-transportable layer changes only within a certain bias voltage range, and in other cases, the same capacitance is generated, because the bias C2 caused by the electron- The voltage is given as approximately ± 3V in the embodiment.

상기 고정용량 캐패시터(5)(6)에 대하여 설명한다. 상기 제 1 메탈(11) 및 상기 제 2 메탈(12)은, 상기 공진기(2)의 양 측부에서 서로 오버랩되는 구조로 제공된다. 서로 오버랩이 됨으로써 용량성분을 가질 수 있다. 상기 오버랩 구조물은 메탈(11), 유전층(21), 및 메탈(12)의 구조로서, MIM(Metal-insulator-metal) 캐패시터를 구성한다. 이때 고정용량 캐패시터(5)(6)의 커패시턴스는, 메탈이 오버랩되는 면적(A), 유전층(21)의 유전상수(εr), 유전층(21)의 두께(t)에 의해서 수학식 1과 같이 결정된다. The fixed capacitance capacitors 5 and 6 will now be described. The first metal 11 and the second metal 12 are provided so as to overlap each other on both sides of the resonator 2. The capacitive component can be obtained by overlapping each other. The overlay structure is a structure of the metal 11, the dielectric layer 21, and the metal 12, and constitutes a metal-insulator-metal (MIM) capacitor. At this time, the capacitance of the fixed capacitance capacitors 5 and 6 depends on the area A where the metal overlaps, the dielectric constant? R of the dielectric layer 21, and the thickness t of the dielectric layer 21, It is decided together.

Figure 112015065789386-pat00001
Figure 112015065789386-pat00001

상기 수학식 1로 주어지는 상기 고정용량 캐패시터(5)(6)의 커패시턴스는, 테라헤르츠 주파수 영역(예를 들어 1Terahertz)에서 매우 낮은 임피던스를 가질 수 있도록, 매우 크게 설계할 수 있다. 상기 고정용량 캐패시터의 커패시턴스는, 예를 들어 318fF(펨토패럿)이상으로 제공할 수 있다. The capacitance of the fixed capacitance capacitors 5 and 6 given by Equation 1 can be designed to be very large so as to have a very low impedance in a terahertz frequency region (for example, 1 Terahertz). The capacitance of the fixed capacitance capacitor can be, for example, 318 fF (femtofarad) or more.

상기되는 설명과 같이 상기 고정용량 캐패시터(5)(6)의 커패시턴스를 크게 하면, 테라헤르츠 신호에서 볼 때, 공진기(2)의 양 측부에 제공되는 고정용량 캐패시터(5)(6)는 없는 것으로서 단락된 것으로 보인다. 그러나, DC신호는 고정용량 캐패시터(5)(6)에 의해서 개방된 것으로서 바이어스 전원(13)에 의해서 바이어스 전압을 인가할 수 있다. As described above, when the capacitance of the fixed capacitance capacitors 5 and 6 is increased, there is no fixed capacitance capacitors 5 and 6 provided on both sides of the resonator 2 in terms of the terahertz signal It seems to be short-circuited. However, the DC signal can be biased by the bias power supply 13 as it is opened by the fixed capacitance capacitors 5 and 6.

도 6은 저주파에서 공진기의 등가회로도이고, 도 7은 고주파(실시예에서는, 테라헤르츠 주파수)에서 공진기의 등가회로도이다.  Fig. 6 is an equivalent circuit diagram of a resonator at a low frequency, and Fig. 7 is an equivalent circuit diagram of a resonator at a high frequency (in the embodiment, a terahertz frequency).

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 가변용량 캐패시터(4)는 바이어스 전압에 따라서 커패시턴스가 변한다. 상기 고정용량 캐패시터(5)(6)는 저주파에서는 개방된 것으로 보이고, 고주파에서는 단락된 것으로 보인다. 따라서, 테라헤르츠의 고주파 영역에서 공진기(2)는 공진회로를 이루게 된다. 테라헤르츠 파가 공진기로 입사할 때, 테라헤르츠 파가 상기 공진기(2)의 공진주파수와 메칭이 되는 주파수인 경우에는, 공진기(2)를 투과하지 못하는 작용을 이끌어 낼 수 있다. 이 상황에서 변조작용을 이끌어낼 수 있다. 상기 공진기의 공진주파수는 수학식 2로 주어질 수 있다. 6 and 7, the capacitance of the variable capacitance capacitor 4 changes according to the bias voltage. The fixed capacitance capacitors 5 and 6 appear to be opened at a low frequency and short-circuited at a high frequency. Therefore, in the high frequency region of the terahertz, the resonator 2 forms a resonant circuit. When the terahertz wave is incident on the resonator, when the terahertz wave is at a frequency that is matched with the resonant frequency of the resonator 2, it is possible to prevent the resonator 2 from transmitting. In this situation, the modulation effect can be derived. The resonant frequency of the resonator may be given by Equation (2).

Figure 112015065789386-pat00002
Figure 112015065789386-pat00002

여기서 L은 폐회로로서 메탈(11)(12)의 형상이 이루는 인덕턴스이고, Cvar은 상기 가변용량 캐패시터(4)의 커패시턴스이다. 따라서, 전체적으로 사각형으로 예시되는 메탈(11)(12)의 형상을 다양한 방식으로 변경하여 공진기의 인덕턴스를 변경하는 것으로써 공진주파수를 변경시킬 수 있고, 상기 가변용량 캐패시터(4)의 커패시턴서의 상태를 온 또는 오프함으로써(즉, bistable) 변조의 여부를 결정할 수 있다. Where L is the inductance of the shape of the metal (11) 12 as a closed circuit, and C var is the capacitance of the variable capacitance capacitor (4). Therefore, it is possible to change the resonance frequency by changing the shape of the metal (11) and the metal (12), which are generally shown as rectangles, in various ways to change the inductance of the resonator, and the resonance frequency of the capacitors It can be determined whether or not modulation is performed by turning the state on or off (i.e., bistable).

도 8와 도 9는 공진기의 형상에 따른 투과특성의 차이를 예로 들어 설명하는 도면이다. Figs. 8 and 9 are views for explaining the difference in transmission characteristics depending on the shape of the resonator.

도 8과 도 9를 참조하면, 사각형으로 제공되는 상기 공진기의 종횡비(aspect ratio)를 달리함으로써 변조지수(modulation index)를 조절할 수 있는 것을 알 수 있다. 상세하게 설명하면, 상기 공진기(2)의 2차 공진 주파수(second resonance frequency)는 메탈(11)(12)의 다이폴 공진에 따라 변화하는데, 상기 공진기(2)의 메탈(11)(12)을 변화시켜 세로방향의 길이를 가로방향에 비하여 짧게 하면(즉, 도 9), 상기 2차 공진 주파수를 더 높은 곳으로 천이시킬 수 있고, 스펙트럼은 더욱 평활한 형태로 제공될 수 있다. Referring to FIGS. 8 and 9, it can be seen that the modulation index can be adjusted by varying the aspect ratio of the resonator provided as a quadrangle. In detail, the second resonance frequency of the resonator 2 changes according to the dipole resonance of the metal 11 and 12, and the metal 11 and 12 of the resonator 2 9), the secondary resonance frequency can be shifted to a higher position, and the spectrum can be provided in a smoother form.

빗금의 원을 관찰하면, 도 9에서 1fF의 경우에 20%대의 투과율이지만, 3fF의 경우에는 거의 100%의 투과율을 보이는 것을 관찰할 수 있다. 그렇지만, 도 8의 경우에는 1fF의 경우에 20%대의 투과율이지만, 3fF의 경우에는 90%~95%의 투과율을 보이는 것을 관찰할 수 있다. 따라서 2차 공진주파수를 더 높은 곳으로 천이시킴으로써, 변조효율의 향상과, 평활한 스텍트럼 반응을 얻을 수 있다.Observing the shaded circle shows that the transmissivity is about 20% in the case of 1 fF in FIG. 9, but almost 100% in the case of 3 fF. However, in the case of Fig. 8, the transmittance is about 20% in the case of 1fF, but 90% to 95% in the case of 3fF. Therefore, by shifting the secondary resonance frequency to a higher position, it is possible to improve the modulation efficiency and obtain a smoothed spectrum response.

도 10은 반도체층에 쇼트키 컨택의 게이트의 길이를 달리하면서 커패시턴스 특성을 측정한 결과이다. 이미 설명한 바와 같이, 상기 쇼트키 컨택은 나노스케일로 제공하고, 이때 게이트 간의 거리는 4㎛이었다. 10 shows the result of measuring the capacitance characteristics while varying the gate length of the Schottky contact in the semiconductor layer. As already explained, the schottky contacts provided at nanoscale, with the distance between the gates being 4 m.

도 10을 참조하면, 바이어스 전압이 대략 ±3V일 때 커패시턴스의 변화가 일어나는데, 이는 ±3V에서 상기 전자이동가능층에 의한 캐패시턴스(C2)의 변화가 일어나기 시작하고. 일정한 기간(G) 동안은 상기 전자이동가능층에 의한 캐패시턴스(C2)가 급격히 변화하고, ±2V이내에서는 상기 전자이동가능층에 의한 캐패시턴스(C2)가 거의 변하지 않는 것을 보이고 있다. 따라서 상기 가변용량 캐패시터(4)에 의한 커패시턴스는 두 지점(예를 들어, 실시예에서는 1fF 및 3fF)에서 안정적으로 동작할 수 있는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 10, a change in capacitance occurs when the bias voltage is approximately. + -. 3V, which means that the change in capacitance C2 by the electron transportable layer begins to occur at. + -. 3V. The capacitance C2 due to the electron mobility layer changes sharply during a certain period G and the capacitance C2 due to the electron mobility layer hardly changes within +/- 2V. Therefore, it can be seen that the capacitance of the variable capacitance capacitor 4 can be stably operated at two points (for example, 1 fF and 3 fF in the embodiment).

나노스케일의 상기 쇼트키 컨택의 게이트 길이(L)는 커지면 커질수록, 상기 가변용량 캐패시터(4)가 온/오프됨에 따른 커패시턴스의 차이가 커지게 된다. 이를 적절히 조합하여 사용상태에 적합한 최적의 테라헤르츠 변조기를 얻을 수 있을 것이다. As the gate length L of the Schottky contact of the nanoscale becomes larger, the capacitance difference becomes larger as the variable capacitance capacitor 4 is turned on / off. It is possible to obtain an optimum terahertz modulator suitable for the use state by appropriately combining them.

상기 반도체층(7)의 적용예로서, 높은 반응속도를 얻어낼 수 있는 햄트가 사용될 수 있는 것을 설명한 바가 있다. 도 11은 InP에 기반하는 햄트의 일 실시예를 나타내고, 도 12는 GaAs에 기반하는 햄트의 일 실시예를 나타내고, 도 13은 GaN에 기반하는 햄트의 일 실시예를 나타내고 있다. InP 또는 GaAs에 기반하는 햄트의 경우에는 높은 전자이동도에 기반하여 작은 시정수를 구현할 수 있고, GaN에 기반하는 햄트의 경우에는 밴드갭 특성으로 인하여 붕괴에 강하게 저항할 수 있다. As an application example of the semiconductor layer 7, it has been described that a ham capable of achieving a high reaction rate can be used. Fig. 11 shows an embodiment of a ham based on InP, Fig. 12 shows an embodiment of a ham based on GaAs, and Fig. 13 shows an embodiment of a ham based on GaN. In the case of InP or GaAs based hammers, it is possible to realize a small time constant based on high electron mobility. In the case of GaN based hammers, the band gap characteristics can strongly resist the collapse.

본 발명에 따른 테라헤르츠 변조기는, 낮은 변조지수의 문제, 매우 낮은 변조 대역폭의 문제, 높은 동작전압의 문제를 개선하였다. 따라서 고효율의 테라헤르츠 변조기를 제공함으로써 테라헤르츠의 실제 사용에 대한 적용을 한층 더 앞당길 수 있다. The THz modulator according to the present invention improves the problem of low modulation index, the problem of very low modulation bandwidth, and the problem of high operating voltage. Thus, by providing a highly efficient terahertz modulator, the application of terahertz to actual use can be further shortened.

1: 테라헤르츠 변조기
3: 공핍영역
4: 가변용량 캐패시터
5, 6: 고정용량 캐패시터
1: terahertz modulator
3: depletion region
4: variable capacitance capacitor
5, 6: Fixed capacity capacitors

Claims (20)

기판;
상기 기판 상에 제공되는 제 1 메탈;
상기 기판 상에 제공되는 제 2 메탈;
상기 제 1 메탈과 상기 제 2 메탈이 간접적으로 접촉하는 적어도 세 개의 접점; 및
상기 제 1 메탈, 상기 제 2 메탈, 및 상기 적어도 세 개의 접점을 포함하는 폐쇄회로로서, 테라헤르츠 파의 투과를 조절하는 적어도 하나의 공진기가 포함되며,
상기 접점 중의 적어도 어느 하나는 가변용량 캐패시터이고,
상기 가변용량 캐패시터의 하측부에만 공핍영역이 제공되는 테라헤르츠 변조기.
Board;
A first metal provided on the substrate;
A second metal provided on the substrate;
At least three contacts in which the first metal and the second metal are in indirect contact; And
A closed circuit comprising the first metal, the second metal, and the at least three contacts, wherein the closed circuit comprises at least one resonator for controlling the transmission of the terahertz wave,
At least one of the contacts is a variable capacitance capacitor,
And a depletion region is provided only in a lower portion of the variable capacitance capacitor.
제 1 항에 있어서,
상기 공진기는 적어도 두 개 이상이 상기 기판 상에 어레이로 제공되는 테라헤르츠 변조기.
The method according to claim 1,
Wherein at least two resonators are provided in an array on the substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 접점 중의 적어도 어느 하나는 고정용량 캐패시터인 테라헤르츠 변조기.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the contacts is a fixed capacitance capacitor.
제 3 항에 있어서,
상기 고정용량 캐패시터는,
상기 제 1 메탈 및 상기 제 2 메탈이 오버랩되고, 그 계면에 유전층이 개입되는 테라헤르츠 변조기.
The method of claim 3,
The fixed-
Wherein the first metal and the second metal are overlapped and a dielectric layer is interposed at the interface.
제 3 항에 있어서,
상기 고정용량 캐패시터는 두 개가 공진기의 양 측부에 각각 제공되는 테라헤르츠 변조기.
The method of claim 3,
Wherein the fixed capacitance capacitors are provided on both sides of the resonator, respectively.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 가변용량 캐패시터에는,
상기 기판 상에 제공되는 반도체층; 및
상기 반도체층 상의 보호막이 포함되고,
상기 보호막이 개방된 두 개소를 통하여 상기 메탈이 각각 접촉되는 테라헤르츠 변조기.
The method according to claim 1,
In the variable capacitance capacitor,
A semiconductor layer provided on the substrate; And
A protective film on the semiconductor layer,
And the metal is contacted through two open portions of the protective film.
제 7 항에 있어서,
상기 반도체층에 접촉되는 상기 메탈은 나노스케일로 상기 반도체층에 접촉되는 테라헤르츠 변조기.
8. The method of claim 7,
Wherein the metal contacting the semiconductor layer is in contact with the semiconductor layer at a nanoscale.
제 7 항에 있어서,
상기 반도체층에 접촉되는 상기 메탈은 쇼트키 컨택을 이루는 테라헤르츠 변조기.
8. The method of claim 7,
Wherein the metal in contact with the semiconductor layer is a Schottky contact.
제 7 항에 있어서,
상기 반도체층은 헴트인 테라헤르츠 변조기.
8. The method of claim 7,
Lt; RTI ID = 0.0 > THz < / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 가변용량 캐패시터는 상기 공진기의 중앙부에 제공되는 테라헤르츠 변조기.
The method according to claim 1,
Wherein the variable capacitance capacitor is provided at a central portion of the resonator.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 세 개의 접점 중에서, 적어도 하나의 접점은 가변용량 캐패시터이고, 적어도 두 개의 접점은 고정용량 캐패시터이고, 상기 가변용량 캐패시터는 가운데 상기 고정용량 캐패시터는 양 측부에 제공되는 테라헤르츠 변조기.
The method according to claim 1,
Wherein at least one contact of the at least three contacts is a variable capacitance capacitor and the at least two contacts are fixed capacitance capacitors and the fixed capacitance capacitor is provided on both sides of the middle variable capacitance capacitor.
기판;
상기 기판 상에 소정의 형상으로 제공되는 제 1 메탈;
상기 기판 상에 소정의 형상으로 제공되는 제 2 메탈; 및
상기 제 1 메탈과 상기 제 2 메탈이 접촉하는 적어도 두 개소에서 상기 메탈간의 사이에 각각 제공되는 캐패시터가 포함되며,
상기 캐패시터는 적어도 하나의 가변용량 캐패시터와 적어도 하나의 고정용량 캐패시터가 포함되어 공진기를 이루며,
상기 가변용량 캐패시터의 하측부에만 공핍영역이 제공되는 테라헤르츠 변조기.
Board;
A first metal provided on the substrate in a predetermined shape;
A second metal provided on the substrate in a predetermined shape; And
And a capacitor provided between the metal and at least two locations where the first metal and the second metal are in contact with each other,
Wherein the capacitor includes at least one variable capacitance capacitor and at least one fixed capacitance capacitor to form a resonator,
And a depletion region is provided only in a lower portion of the variable capacitance capacitor.
제 14 항에 있어서,
상기 공진기는 상기 기판 상에 어레이를 이루는 테라헤르츠 변조기.
15. The method of claim 14,
Wherein the resonator comprises an array on the substrate.
제 15 항에 있어서,
상기 고정용량 캐패시터는 두 개가 제공되고, 상기 가변용량 캐패시터는 하나가 제공되는 테라헤르츠 변조기.
16. The method of claim 15,
Wherein two fixed capacitance capacitors are provided, and one of said variable capacitance capacitors is provided.
제 15 항에 있어서,
상기 고정용량 캐패시터는 테라헤르츠의 고주파에서 볼 때에는 단락되고, 저주파에서는 개방되는 것인 테라헤르츠 변조기.
16. The method of claim 15,
Wherein the fixed capacitance capacitor is short-circuited when viewed at a high frequency of terahertz and open at a low frequency.
제 15 항에 있어서,
상기 공진기는 사각형으로 제공되고, 세로방향이 더 긴 테라헤르츠 변조기.
16. The method of claim 15,
Wherein the resonator is provided in a rectangular shape, and the longitudinal direction is longer.
기판;
상기 기판 상에 소정의 형상으로 제공되는 제 1 메탈;
상기 기판 상에 소정의 형상으로 제공되는 제 2 메탈; 및
테라헤르츠 파의 투과를 조절할 수 있는 공진기의 어레이가 포함되고,
상기 공진기에는, 상기 제 1 메탈과 상기 제 2 메탈이 접촉하는 적어도 두 개소에 각각 제공되는 캐패시터가 포함되고,
상기 공진기는 스플릿 링 공진기를 이루며,
상기 캐패시터는,
상기 스플릿 링 공진기의 중앙부에 제공되는 가변용량 캐패시터와 상기 스플릿 링 공진기의 양측부에 각각 제공되는 고정용량 캐패시터를 포함하고,
상기 가변용량 캐패시터의 하측부에만 공핍영역이 제공되는 테라헤르츠 변조기.
Board;
A first metal provided on the substrate in a predetermined shape;
A second metal provided on the substrate in a predetermined shape; And
An array of resonators capable of controlling the transmission of the terahertz wave is included,
Wherein the resonator includes a capacitor provided at each of at least two positions where the first metal and the second metal are in contact with each other,
The resonator forms a split ring resonator,
The capacitor
A variable capacitance capacitor provided at a center portion of the split ring resonator and a fixed capacitance capacitor provided at both sides of the split ring resonator,
And a depletion region is provided only in a lower portion of the variable capacitance capacitor.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101888869B1 (en) * 2017-02-06 2018-08-16 광주과학기술원 Spatial light modulator
CN107340613A (en) * 2017-06-22 2017-11-10 电子科技大学 A kind of terahertz wave modulator of microstrip line loading HEMT nested structures
CN110535007B (en) * 2019-09-06 2021-02-05 电子科技大学 On-chip terahertz wave amplitude modulator with fin line loaded resonant unit nested diodes

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009105102A (en) * 2007-10-19 2009-05-14 Panasonic Corp Terahertz wave emitter
JP5046242B2 (en) * 2008-08-01 2012-10-10 国立大学法人東京工業大学 Terahertz wave modulation device, signal transmission device, and signal transmission method
KR101065788B1 (en) * 2009-11-18 2011-09-20 한국전기연구원 Photonic Crystal Diode Resonator for Modulated Field Emission from Cold Cathode
KR101139938B1 (en) * 2010-10-18 2012-04-30 광주과학기술원 Terahertz wave resonator and modulator utilizing metamaterial
JP2014241517A (en) * 2013-06-11 2014-12-25 キヤノン株式会社 Device that generates terahertz wave and device that detects terahertz wave

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200129004A (en) 2019-05-07 2020-11-17 광주과학기술원 Terahertz modulator and using method of the same

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