[发明专利]用于锑化物基反向二极管毫米波探测器的方法和装置

说明书

相关申请

本专利为要求2008年5月27日递交的、题为“Methods and Apparatus forAntimonide-Based Backward Diode Millimeter-Wave Detectors(用于锑化物基反向二极管毫米波探测器的方法和装置)”的美国临时专利申请No.61/056,278的优先权的国际申请，由此通过引用将该申请的全部内容合并于此。

政府权益声明

本公开内容部分地是在来自美国国家科学基金会的批准号为No.ECS-0506950和No.IIS-0610169的美国政府支持下作出的。美国政府对本发明享有一定权利。

技术领域

本公开内容涉及低噪声探测器，更具体地涉及锑化物基反向二极管毫米波探测器。

背景技术

毫米波的独特传播特性，包括穿透诸如雾、灰尘、织物和轻体建筑材料等障碍的能力，使其成为不利条件下的探测、成像和遥感的候选。不同于通过使用X光成像系统而发出的电离辐射，毫米波在人和动物周围造成较少的安全问题。另外，由于人和动物会发出包括一部分毫米波频谱的自然辐射，因此被设计来探测此类辐射的成像系统可以在诸如武器和/或藏在衣服下面的违禁品等物体阻挡自然发出的辐射时，识别出这类物体。探测自然发出(例如，人)的毫米波辐射所实现的至少一个好处是，探测系统在扫描物体时不需要使用辐射源或发射器。

低强度高频毫米波信号还可以促进通信、成像、医疗诊断、航空电子学和/或辐射测量领域的进步。在某些重要领域中，相对高标准的可重复性和分辨率是完成诸如科学和/或工业辐射测量应用的一个或多个任务所必需的。目前用来探测毫米波信号的一些器件包括作为直接平方律探测器的肖特基二极管。然而，为了获得毫米波频率下的、用于高效阻抗匹配的足够低的结电阻，肖特基二极管通常会被偏置，和/或与一个或多个放大器结合实现以最小化探测噪声。在某些需要低噪声基准的情况下，多级前置放大器是必须的，每一级前置放大器目前都要花费数千美元。

附图说明

图1是示例性锑化物基非均匀掺杂异质结构层；

图2A是可以使用图1的示例性异质结构层的示例性探测器的电流-电压和曲率特性的示例性图；

图2B为三种示例性异质结构设计的电流密度-电压的示例性图；

图3示出两种示例性探测器异质结构设计的能带图；

图4A示出示例性阴极设计的结电容-电压图；

图4B示出异质结构的结电容-面积和结电阻-面积图；

图5示出示例性探测器的片上灵敏度-频率图。

具体实施方式

近年来，已研究了毫米波探测技术用于航海、航空电子学、安检和化学传感中的应用。毫米波的探测、成像和/或辐射测量可以利用以硅(Si)、锗(Ge)、GaAs或其它半导体材料制成的器件来实现，以提供低噪声、高像素密度、高非线性和/或曲率、和/或较快的频率响应。例如，由于肖特基二极管的低前向导通电压、快速频率响应和高带宽而将其用于这种探测目的。尽管某些肖特基二极管的实现包括会引入闪变噪声(例如，1/f噪声)的外部偏置，但是肖特基二极管的无偏置实现通常会遭受灵敏度随温度的强烈变化，并且可能会有不期望的较大结电阻。进一步地，肖特基二极管对温度的依赖性直接影响二极管曲率。

γ=∂2I/∂V2∂I/∂V]]>(公式1)

γ≤qkT]]>(公式2)