[发明专利]一种具有辐射限制框结构的太赫兹天线芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种具有辐射限制框结构的太赫兹频率天线芯片，其特征在于，所述太赫兹频率天线芯片包括：衬底、太赫兹辐射材料层、天线结构、绝缘增透层和辐射限制框结构；

其中，太赫兹辐射材料层位于衬底的上表面，衬底和太赫兹辐射材料层夹合而成的结构构成芯片基底；

辐射限制框结构以露出衬底的部分下表面和太赫兹辐射材料层的部分上表面的方式包围芯片基底，辐射限制框结构在衬底的下表面露出的部分形成背面透过区，辐射限制框结构在太赫兹辐射材料层的上表面露出的部分形成正面透过区，背面透过区形成辐射透过区；

天线结构位于正面透过区内的太赫兹辐射材料层的上表面，天线结构与辐射限制框结构之间留有空隙；天线结构由多块金属电极组成；

绝缘增透层位于正面透过区内的太赫兹辐射材料层的上表面，并以露出天线结构的方式包围天线结构，辐射限制框结构与天线结构相互电绝缘；

绝缘增透层与辐射限制框结构之间留有空隙；

所述太赫兹频率天线芯片还包括绝缘保护层，绝缘保护层位于绝缘增透层和在太赫兹辐射材料层的上表面的辐射限制框结构的上方，并填充绝缘增透层与辐射限制框结构之间的空隙，绝缘增透层未被绝缘保护层覆盖的区域形成光学透过区。

2.根据权利要求1所述的具有辐射限制框结构的太赫兹频率天线芯片，其特征在于，绝缘增透层沿垂直于太赫兹辐射材料层的上表面的方向的厚度小于天线结构的厚度。

3.根据权利要求1所述的具有辐射限制框结构的太赫兹频率天线芯片，其特征在于，背面透过区和正面透过区的形状是圆形或者方形，两者的形状相同或者不同；背面透过区和正面透过区的大小相同或者不同。

4.根据权利要求1所述的具有辐射限制框结构的太赫兹频率天线芯片，其特征在于，天线结构具有偶极的分布结构。

5.根据权利要求1所述的具有辐射限制框结构的太赫兹频率天线芯片，其特征在于，天线结构具有蝶形、螺旋或多极的分布结构。

6.根据权利要求1所述的具有辐射限制框结构的太赫兹频率天线芯片，其特征在于，衬底和太赫兹辐射材料层之间设置有缓冲层，衬底、缓冲层和太赫兹辐射材料层构成芯片基底。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的具有辐射限制框结构的太赫兹频率天线芯片，其特征在于，太赫兹辐射材料层上形成一个光照区，该光照区位于天线结构的中心间隙区。

8.根据权利要求7所述的具有辐射限制框结构的太赫兹频率天线芯片，其特征在于，背面透过区和正面透过区在垂直于衬底上表面的方向上有重叠区域，背面透过区和光照区在垂直于衬底上表面的方向上有重叠区域。

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的具有辐射限制框结构的太赫兹频率天线芯片的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

在衬底上生长具有大暗电阻、高载流子迁移率、载流子寿命低于亚皮秒量级的太赫兹辐射材料，形成太赫兹辐射材料层；

光刻显影后，用电子束蒸发工艺在太赫兹辐射材料层表面淀积一定厚度的金属，并在金属剥离后形成天线结构；

天线结构经退火处理与太赫兹辐射材料层形成欧姆接触；

在太赫兹辐射材料层和天线结构的表面生长具有增透和绝缘保护作用的绝缘层；

进一步光刻、显影、刻蚀、去残胶后，在太赫兹辐射材料层上围绕天线结构形成具有增透和绝缘保护作用的绝缘增透层；

正面光刻显影后用电子束蒸发工艺淀积金属，在金属剥离后，在太赫兹辐射材料层上形成正面透过区；

去除光刻胶并减薄；

在衬底背面光刻显影后，用电子束蒸发工艺淀积金属，在金属剥离后，在衬底上形成背面透过区，背面透过区形成辐射透过区；背面透过区和正面透过区有区域在垂直方向是重叠的；

芯片解个后，在芯片侧面外围表面用电子束蒸发工艺淀积金属，除天线结构之外，正面、背面和侧面所沉积的金属相互连接，形成辐射限制框结构。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在形成正面透过区后，在正面透过区一侧光刻显影，制备绝缘保护层；正面透过区未被绝缘保护层覆盖的部分形成光学透过区。