[发明专利]基于高电子迁移率晶体管的太赫兹波放大器

说明书

本发明公开了一种基于高电子迁移率晶体管的太赫兹波放大器，包括电子发射极、电了收集极和两个高电子迁移率晶体管，电子发射极用于发射电子注，电子收集极用于收集发射极发射的电子注，两个高电子迁移率晶体管用于形成电磁波辐射通道，电子注通过电磁波辐射通道，根据注波互作用原理，电子将所携带的能量交给太赫兹波从而实现太赫兹波信号的放大。本发明基于具有周期金属栅极结构的高电子迁移率晶体管，实现一种结构简单、加工方便、紧凑型、室温型的太赫兹波放大器。

技术领域

本发明属于太赫兹波放大器技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于高电子迁移率晶体管的太赫兹波放大器。

背景技术

太赫兹波具有重要的应用价值，有关太赫兹辐射源的研究成为国内外太赫兹科学技术研究的热点。但是传统的真空电子器件在向高频率、高功率发展过程中尺寸共渡效应明显。随着频率的提高，器件的尺寸要求越来越小，加工难度增大甚至无法加工，功率密度难以进一步提高。所以目前的太赫兹真空电子器件研究主要集中在低频段的太赫兹域，寻求新的机理和工艺刻不容缓。

相比之下，半导体加工工艺成熟，加工精度可到纳米级别，可集成度高，能突破真空器件的种种限制。Dyakonov和Shur等人的研究表明，基于III–V族半导体的高电子迁移率晶体管(High electron mobility transistor,HEMT)的异质结界面上具有二维电子气通道，可以在太赫兹频率下激发等离子体波，当太赫兹波随二维电子气漂移时，偏置于直流电流的高电子迁移率晶体管结构会导致太赫兹等离子体波的放大并达到饱和，但是产生的太赫兹频段的等离子体波的功率很低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于高电子迁移率晶体管的太赫兹波放大器，基于具有周期金属栅极结构的高电子迁移率晶体管，实现一种结构简单、加工方便、紧凑型、室温型的太赫兹波放大器。

为实现上述发明目的，本发明基于高电子迁移率晶体管的太赫兹波放大器，包括用于发射电子注的电子发射极、用于收集电子注的电子收集极和用于形成电磁波辐射通道的两个高电子迁移率晶体管，电子发射极和电子收集极处于正对位置，位于电磁波辐射通道的两端，每个高电子迁移率晶体管的栅极为周期金属栅极结构。

本发明基于高电子迁移率晶体管的太赫兹波放大器，包括电子发射极、电了收集极和两个高电子迁移率晶体管，电子发射极用于发射电子注，电子收集极用于收集发射极发射的电子注，两个高电子迁移率晶体管用于形成电磁波辐射通道，电子注通过电磁波辐射通道，根据注波互作用原理，电子将所携带的能量交给太赫兹波从而实现太赫兹波信号的放大。

本发明具有以下技术效果：

1)本发明采用高电子迁移率晶体管中天然存在太赫兹频段等离子体波的优势作为输入信号，而不用输入太赫兹频段的信号，成功解决太赫兹源的输入问题；

2)本发明通过调节栅源电压可以在太赫兹频段内调控波的频率，实现频率可调；

3)本发明结构简单、加工方便，是一种紧凑型、室温型的太赫兹波放大器，其应用场景更加广泛。

附图说明

图1是本发明基于高电子迁移率晶体管的太赫兹波放大器的具体实施方式结构的剖面图；

图2是本实施例中周期金属栅极结构的示意图；

图3是本实施例中等离子体波频率与栅源电压的关系图；

图4是本实施例中等离子体波速度与栅源电压的关系图；

图5是本实施例中太赫兹等离子体波的强度图；

图6是本实施例所述太赫兹波放大器的增益与速度参量的关系图。

具体实施方式