[发明专利]用于太赫兹波探测的器件用衬底前驱体及其制备方法

说明书

本发明属于探测器技术领域，具体涉及一种用于太赫兹波探测的器件用衬底前驱体及其制备方法。以铝镓氮/镓氮高电子迁移率场效应晶体管（HEMT）为基本结构，通过衬底设计、利用外延法制备铝镓氮/镓氮层；然后制备有源区台面、栅介质、欧姆接触窗口、电极，得到的场效应晶体管中的二维电子气具有较高的电子浓度和迁移率，得到室温条件下对THz波实现高速、高灵敏度、高信噪比探测的波谱探测装置，最终实现对太赫兹波的探测。

本发明属于发明名称为用于太赫兹波探测的器件及其制备方法、申请日为2017年6月26日、申请号为201710495199.3发明申请的分案申请，为产品及制备技术部分。

技术领域

本发明属于探测器技术领域，具体涉及一种用于太赫兹波探测的器件用衬底前驱体及其制备方法。

背景技术

由于太赫兹波的频率很高，所以其空间分辨率也很高；又由于它的脉冲很短（皮秒量级）所以具有很高的时间分辨率。太赫兹成像技 术和太赫兹波谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。同时，由于太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以与X射线相比更具有优势。另外，由于生物大分子的振动和转动频率的共振频率均在太赫兹波段，因此太赫兹在粮食选种，优良菌种的选择等农业和食品加工行业有着良好的应用前景。许多生物大分子的振动，转动能级恰好位于THz波段，那么利用对生化反应THz吸收光谱的研究可以得到反应中的生物分子运动信息。大多数极性分子，如水分子，氨气等对太赫兹辐射有强烈的吸收，可以通过分析它们的特征谱研 究物质成分或进行产品质量控制，因此太赫兹光谱技术在分析和研究大分子方面有广阔的应用前景。由于宇宙中大部分电磁能是由微波背景构成的，因此对它的测量可以帮助考察大爆炸后30万年的瞬象，也能得到许多重要的宇宙参量的精确值，还能有力地证明宇宙膨胀运动模型由暗能主导的。恒星的形成是由深层冷分子气体云发生重力坍缩所致，而且气体云还包含了大量的星际尘埃。那些星际尘埃正是可见光与近红外光在气体云中不透明的原因所在。大部分气体在分子云中的温度很低，大约在10 K-20 K之间，而且他们的辐射主要是在毫米波段内。因此，太赫兹光谱测量是研究恒星和行星形成的强有力的工具。

2004年，美国政府将THz科技评为“改变未来世界的十大技术”之一，而日本于2005年1月8日更是将THz技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，举全国之力进行研发。我国政府在2005年11月专门召开了“香山科技会议”，邀请国内多位在THz研究领域有影响的院士专门讨论我国THz事业的发展方向，并制定了我国THz技术的发展规划。另外，美国、欧洲、亚洲、澳大利亚等许多国家和地区政府、机构、企业、大学和研究机构纷纷投入到THz的研发热潮之中。THz研究领域的开拓者之一，美国著名学者张希成博士称：“Next ray，T-Ray”。目前国内已经有多家研究机构开展太赫兹领域的相关研究，其中首都师范大学是入手较早，投入较大的一家，并且在毒品和炸药太赫兹光谱、成像和识别方面，利用太赫兹对非极性航天材料内部缺陷进行无损探测方面做出了许多开拓性的工作，同时由于太赫兹射线在安全检查方面的独特优势，首都师范大学太赫兹实验室正集中力量研发能够用于实景测试的安检原型设备。另外，中科院上海微系统与信息技术研究所、中科院物理所、中科院应用物理所、 中科院紫金山天文台、西安光机所、上海交通大学、西安理工大学等单位都较早的开展THz课题研究工作。

目前，太赫兹信号探测技术从原理上可分为相干脉冲时域连续波探测技术和非相干直接能量探测技术两类。基于相干技术的太赫兹脉冲时域连续波探测技术采用与太赫兹脉冲生成相类似的方式进行相干探测，一类探测方法称为太赫兹时域光谱技术；另一类在太赫兹波低频端选用超外差式探测器。主要探测方法有热辐射探测法、傅里叶变换光谱法、时域光谱法、外差式探测法以及太赫兹量子阱红外光子探测。在太赫兹波段的开发和利用中，探测太赫兹信号具有举足轻重的意义。因为，一方面，由于太赫兹辐射源输出功率低，频率范围内热辐射背景噪声大、水蒸汽衰减严重等因素的影响，从目标反射回来的太赫兹辐射信号更低，与较短波长的光学波段电磁波相比，太赫兹波光子能量低，背景噪声通常占据显著地位。这就要求太赫兹探测器具有很高的探测灵敏度和频率分辨率，另一方面，随着太赫兹技术在各领域特别是军事领域中的深入开展，不断提高探测灵敏度成为必然的要求。