[发明专利]采用双S-PIN固态等离子体结构的缝隙天线

说明书

本发明公开了一种双S‑PIN固态等离子体结构及采用该结构的缝隙天线，包括自下而上依次设置的衬底基板、绝缘层和固态等离子体区，该固态等离子体区包括由重掺杂P+区、重掺杂N+区和本征层I区构成的2个相互对称的PIN结构，每一重掺杂P+区上方铺设有一正极金属电极，每一重掺杂N+区上方铺设有一负极金属电极。本发明中两个重掺杂N+区位于重掺杂P+区两侧，减少了重掺杂P+区的数量，扩大了本征层I区的长度，同时正极金属电极的数量也相应减少，简化了馈电网络。

技术领域

本发明属于天线和半导体工艺领域，尤其涉及一种双S-PIN固态等离子体结构及采用该结构的缝隙天线。

背景技术

随着科学技术的日新月异，人们对无线通信要求越来越高。一方面人们希望提高无线通信的容量、增加整个系统的功能，另一方面又希望降低成本。因此，这也对其中关键部分的天线系统的性能要求越来越高。缝隙天线具有体积小、剖面低、重量轻、成本低、加工容易以及易于实现宽带、多频以及圆极化工作等众多的优点。同时再结合通信系统的小型化、轻型化的发展趋势和需求，缝隙天线在移动通信领域的应用具有很强的吸引力。

固态等离子体可采用电或光激励的形式在半导体本征层形成的，当形成的固态等离子体内载流子浓度达到一定值时，其电导性可与金属相比拟。固态等离子体天线是使用固态等离子体来构成天线的辐射体以及馈电网络。当未激发成固态等离子体时，其就是半导体材料表现出介质的特性；而当激励成固态等离子体时，其类金属特性发挥作用。

在对采用半导体材料制作的PIN管两端施加激励电压,可在I区产生固态等离子体。利用PIN单元构造的固态等离子体可重构天线，具有工作频段切换灵活、辐射方向范围宽、良好的隐身特性、与微电子工艺兼容、可同时实现频率与方向图重构等众多优势，是实现天线小型化和提升雷达与通信系统性能的有效技术途径，已经成为了国内外的研究热点。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种可减少重掺杂P+区数量或减少重掺杂N+区数量从而扩大本征层I区长度的双S-PIN固态等离子体结构。

本发明的第二目的是提供采用该双S-PIN固态等离子体结构的缝隙天线，独立控制每一双S-PIN固态等离子体结构的特性，实现缝隙天线的可重构。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种双S-PIN固态等离子体结构，包括自下而上依次设置的衬底基板、绝缘层和固态等离子体区，该固态等离子体区包括由重掺杂P+区、重掺杂N+区和本征层I区构成的2个相互对称的PIN结构，每一重掺杂P+ 区上方铺设有一正极金属电极，每一重掺杂N+区上方铺设有一负极金属电极。

其中，所述重掺杂N+区为2个，对称分布于重掺杂P+区两侧，重掺杂P+区和重掺杂N+区之间隔有本征层I区。本发明中两个重掺杂N+区位于重掺杂P+区两侧，减少了重掺杂P+区的数量，扩大了本征层I区的长度，同时正极金属电极的数量也相应减少，简化了馈电网络。

优选的，所述重掺杂P+区为2个，对称分布于重掺杂N+区两侧，重掺杂P+区和重掺杂N+区之间隔有本征层I区。本发明中两个重掺杂P+区位于重掺杂N+区两侧，减少了重掺杂N+区的数量，扩大了本征层I区的长度，同时负极金属电极的数量也相应减少，简化了馈电网络。

再者，所述负极金属电极通过金属化过孔或与金属底板相接触进行接地。本发明负极金属电极接地可简化馈电网络。

进一步，所述衬底基板为硅衬底。本发明中硅材料作为衬底，掺杂浓度较低。

优选的，所述绝缘层为SiO₂层。本发明采用SiO₂层，位于上层固态等离子体区与下层衬底基板中间，使得上层的载流子无法扩散到硅衬底中，只在上层的固态等离子体区中运动，容易达到浓度指标，保证浓度分布均匀。

再者，所述重掺杂P+区和重掺杂N+区的掺杂浓度高于本征层I区的掺杂浓度。