專利名稱：超快三極管hemt器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及超快高電子遷移率晶體管(HEMT)(本 發(fā)明中簡稱"超快三極管HEMT")工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體三極管是構(gòu)成微波、毫米波振蕩器的基本單元，同時(shí)也是現(xiàn)代集成電路中 最重要的組成部分。隨著化合物半導(dǎo)體三極管的工作頻率在不斷增加，超快的三極管的工 作頻率已經(jīng)超過了 lOOGHz，如何測(cè)量高頻狀態(tài)下半導(dǎo)體三極管的工作頻率和相應(yīng)的特性參 數(shù)已成為越來越難以解決的問題。 在低頻情況下，測(cè)特性參數(shù)通常的方法是，通過網(wǎng)絡(luò)分析儀和脈沖電壓_電流
測(cè)試儀等儀器對(duì)器件的s參數(shù)和伏安(i-v)特性以及工作頻率進(jìn)行測(cè)量，獲取表征器 件特性的測(cè)量數(shù)據(jù)。J.W.Bandler等人在《IEEE Transactions on Microwave Theory andTechnology》Vo1. 45,761-768(1997) (1971年《微波理論與技術(shù)》第45巻，761-768頁) 上發(fā)表的論文中，對(duì)基于GaAs的三極管的非線性特性進(jìn)行脈沖測(cè)試，主要是測(cè)試三個(gè)非線 性電流I (DS)(漏極-源極電流)、I (DG)(漏極-柵極電流)、I (GS)(柵極-源極電流)。
—般而言，在直流條件下測(cè)量的I-V曲線并不能正確反映工作在微波頻率下的
器件的非線性特性，所以人們總是在脈沖條件下測(cè)量三極管的i-v曲線。在脈沖條件下，
器件僅在短周期時(shí)間上由脈沖導(dǎo)通，絕大多數(shù)時(shí)間上處于偏置截止?fàn)顟B(tài)，所以器件不會(huì)發(fā) 熱，從而限制了器件的自熱效應(yīng)和電子陷阱效應(yīng)，使得測(cè)試的精度提高。但傳統(tǒng)的脈沖測(cè) 試方法對(duì)頻率超過100GHz的HEMT器件的特性參數(shù)的測(cè)量并不準(zhǔn)確，這直接制約了對(duì)三 極管器件的產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和性能分析，從而阻止了工作頻率更高HEMT的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。 Y.Yamashita等人在《IEEEElectron Device Letters》Vol. 23， 573-579 (2002) (2002年電 子設(shè)備快報(bào)，第23巻，573-579頁)中提到目前的HEMT器件截止頻率已達(dá)500GHz以上。
網(wǎng)絡(luò)分析法是一種間接的推算HEMT器件的特定參數(shù)和工作頻率的方法。美國密 歇根大學(xué)電子工程系在其網(wǎng)站http:〃www. eecs. umich. edu/dp-g麗p/HEMT/mtts98/上 刊登的一篇測(cè)量HEMT器件的文章。文章里說，網(wǎng)絡(luò)分析法一般用于W波段，它主要應(yīng)用于 獲得輸出功率的穩(wěn)定值，功率增益以及功率飽和特性等參數(shù)。以InP基HEMT器件為例，它 能探測(cè)的范圍從77GHz到102GHz。但當(dāng)HEMT的工作頻率達(dá)到亞太赫茲波段的時(shí)候，使用網(wǎng) 絡(luò)分析法就無法直接測(cè)量了。且網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)的設(shè)備價(jià)格非常的高昂，以安捷輪(Agilent) N5250A系統(tǒng)為例，其售價(jià)達(dá)到了驚人的100萬美元。 要精確測(cè)量高頻的超快三極管HEMT的工作頻率并不是容易的事情。目前而言，普 通的測(cè)試高頻HEMT器件工作頻率的方法是采用外推的方法。這種方法需要從低頻處獲得 測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行外推來獲得HEMT器件的最高截止工作頻率。例如，當(dāng)測(cè)試HEMT放大器時(shí)，器 件的截止頻率是通過測(cè)量一定低頻范圍內(nèi)的增益值并外推計(jì)算出高頻段的性能參數(shù)。這樣 的測(cè)試方法是假定器件工作頻率和測(cè)試特性的關(guān)系在很大范圍內(nèi)線性變化和可預(yù)測(cè)，但由 于沒有有效的證據(jù)證實(shí)，這種方法推算出來的截止頻率通常對(duì)不同材料制造的HEMT差異較大且重復(fù)性較差。 利用太赫茲方法測(cè)量HEMT器件的工作頻率正成為一種潛在的新的探測(cè)高頻 HEMT器件工作頻率和特性參數(shù)的方法。V. Ryzhi i等人在IEEE Journal of Quantum Electronics Vol. 35,928-935(1999) (1999年量子電子學(xué)雜志，第35巻，928-935頁)中指 出，HEMT的工作頻率是由溝道內(nèi)電子運(yùn)動(dòng)速度和溝道長度決定的，只要測(cè)出這兩個(gè)參數(shù)的 值就可實(shí)現(xiàn)對(duì)HEMT器件工作頻率的測(cè)量。 從以上的分析可知，在當(dāng)前超快三極管的工作頻率已經(jīng)達(dá)到亞太赫茲波段的時(shí) 代，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分析方法正在失去作用，有必須去研發(fā)一種新型的測(cè)試系統(tǒng)，來實(shí)際測(cè)量此 類三極管的工作頻率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備和方法不能測(cè)量高頻HEMT器件的工作頻率的 缺點(diǎn)，提供一種利用太赫茲波譜系統(tǒng)的超快三極管HEMT器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量 方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 —種超快三極管HEMT器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)，包括 飛秒激光器，用于產(chǎn)生脈沖激光； 光學(xué)對(duì)準(zhǔn)器件，用于將飛秒激光器產(chǎn)生脈沖激光對(duì)準(zhǔn)于超快三極管HEMT的柵極 和源極之間； 空間電磁波收集器件，用于收集脈沖激光照射到超快三極管HEMT的柵極和源極 之間時(shí)向空間輻射出電磁波； 超快電光取樣器件，用于探測(cè)所述空間電磁波收集器件收集的電磁波，記錄超快 三極管HEMT的柵極和源極瞬時(shí)導(dǎo)通后，源極和漏極之間的電子在高電場(chǎng)下運(yùn)動(dòng)所輻射出 的太赫茲波，獲得從源極到漏極的電子非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程； 工作頻率計(jì)算器件，首先通過麥克斯韋方程計(jì)算所述探測(cè)的電磁波和電子的加速 度的關(guān)系；然后根據(jù)電子非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程，得到馳豫時(shí)間t ;最后根據(jù)下式計(jì)算得到 工作在亞太赫茲波段的超快三極管HEMT的工作頻率 /T=^~。 進(jìn)一地，還包括位于飛秒激光器與所述光學(xué)對(duì)準(zhǔn)器件之間的脈沖激光光路上的分 束鏡，用于將脈沖激光分成泵浦光和探測(cè)光。 進(jìn)一地，還包括參考光源，所述光學(xué)對(duì)準(zhǔn)器件包括依次位于泵浦光光路上的第 一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、聚焦透鏡和CCD探測(cè)器件，所述第二反射鏡、第三反射 鏡、CCD探測(cè)器件位于所述參考光源的光路上。 進(jìn)一地，所述空間電磁波收集器件包括依次位于輻射出的電磁波傳輸路徑上的硅 棱鏡、第一拋物面反射鏡、第二拋物面反射鏡，所述硅棱鏡包括一用于承載超快三極管HEMT 的承載面。 進(jìn)一地，所述超快電光取樣器件包括一電光晶體、四分之一玻片和光電探測(cè)器，所 述超快電光取樣器件的電光晶體、四分之一玻片和光電探測(cè)器依次位于所述探測(cè)光的光路
5上。 進(jìn)一地，在所述第一分束鏡與所述電光晶體之間的探測(cè)光的光路上，還包括光路 延遲器件。 進(jìn)一地，在所述光路延遲器件與所述電光晶體之間的探測(cè)光的光路上，還包括硅 反射鏡，并且所述硅反射鏡位于所述第一拋物面反射鏡和第二拋物面反射鏡之間的所述探 測(cè)光的光路上。 進(jìn)一地，所述電光晶體為銻化鋅電光晶體。 —種超快三極管HEMT工作頻率的測(cè)定方法，包括 通過將泵浦光入射到柵極和源極之間，以瞬時(shí)改變柵極電場(chǎng)，通過電光取樣，探測(cè) 由于柵極電場(chǎng)的突然改變而引起的源極和漏極之間的電子運(yùn)動(dòng)所輻射出的空間電磁波；通 過麥克斯韋方程計(jì)算得到電子的加速度和其運(yùn)動(dòng)所輻射出的電磁波的關(guān)系，推算出源極和 漏極之間電子的非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程，通過探測(cè)的從源極到漏極的電子非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過 程，得到電子非平衡運(yùn)動(dòng)過程的馳豫時(shí)間t ，進(jìn)而得到工作在亞太赫茲波段的超快三極管
HEMT的工作頻率，/r = ^。 本發(fā)明測(cè)量超快三極管HEMT的工作頻率時(shí)采用發(fā)明裝置中的泵浦光，瞬時(shí)激發(fā) HEMT的柵極和源極之間的電子_空穴對(duì)，使得柵極和源極之間瞬時(shí)導(dǎo)通。利用電光取樣的 技術(shù)，記錄柵極和源極導(dǎo)通后，由于柵極電壓突然發(fā)生改變而引起的源極和漏極之間的非 平衡載流子在高電場(chǎng)(漏極和源極之間的電場(chǎng))下運(yùn)動(dòng)所輻射出的太赫茲波(時(shí)間域)，得 到電子的非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而精確測(cè)量可持續(xù)到亞太赫茲波段的HEMT器件的工作 頻率(工作頻率可達(dá)到亞太赫茲波段)(頻率域)。有效地解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析方法所無法直 接測(cè)量的亞太赫茲波段的三極管的工作頻率的問題。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
圖1為本發(fā)明超快三極管HEMT器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為泵浦光照射到超快三極管HEMT的柵極和源極之間的示意圖。
圖3為外加泵浦光照射到柵極和源極之間后，造成的柵極和源極瞬時(shí)導(dǎo)通，從而 瞬時(shí)改變柵極電場(chǎng)的示意圖； 圖4為瞬時(shí)改變的柵極電場(chǎng)造成了源極和漏極之間有瞬時(shí)電流流過的示意圖；
圖5為瞬時(shí)流過的源_漏電流輻射出電磁波的示意圖； 圖6為富士通提供的150nm溝道HEMT在外加?xùn)艠O電壓V(GS)、源-漏電壓V(DS)
和有外加泵浦光照射的情況下，HEMT中所輻射出的實(shí)測(cè)的太赫茲電磁波示意圖； 圖7為三種情況下富士通提供的150nm溝道HEMT輻射出的太赫茲電磁波示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一 如圖1所示，一種超快三極管HEMT器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)，包括
飛秒激光器1 ，用于產(chǎn)生脈沖激光；
光學(xué)對(duì)準(zhǔn)器件，用于將飛秒激光器1產(chǎn)生脈沖激光對(duì)準(zhǔn)于超快三極管HEMT30的柵 極和源極之間； 空間電磁波收集器件，用于收集脈沖激光照射到超快三極管HEMT30的柵極和源 極之間時(shí)向空間輻射出電磁波(太赫茲波)； 超快電光取樣器件，用于探測(cè)所述空間電磁波收集器件收集的電磁波，記錄超快 三極管HEMT30的柵極和源極瞬時(shí)導(dǎo)通后，源極和漏極之間的電子在高電場(chǎng)下運(yùn)動(dòng)所輻射 出的太赫茲波(如圖5所示)，獲得從源極到漏極的電子非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程(如圖4所 示)。 工作頻率計(jì)算器件，首先通過麥克斯韋方程計(jì)算所述探測(cè)的電磁波和電子的加速 度的關(guān)系；然后根據(jù)電子非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程(時(shí)間域)，得到馳豫時(shí)間t (如圖4所示)； 最后根據(jù)下式計(jì)算得到工作在亞太赫茲波段的超快三極管HEMT的工作頻率(頻率域) /t = ^ 。 其中，還包括位于飛秒激光器1與所述光學(xué)對(duì)準(zhǔn)器件之間的脈沖激光光路上的分 束鏡21 ，用于將脈沖激光分成泵浦光和探測(cè)光。其中，所述探測(cè)光用于電光取樣由所述源極 和漏極之間的電子運(yùn)動(dòng)而輻射出的電磁波在某一時(shí)間點(diǎn)的幅值，從而達(dá)到探測(cè)電磁波的目 的。 其中，還包括參考光源31 (本實(shí)施例中為白光)，所述光學(xué)對(duì)準(zhǔn)器件包括依次位 于泵浦光光路上的第一反射鏡2、第二反射鏡22、第三反射鏡23、聚焦透鏡4和CCD (電荷耦 合器件)探測(cè)器件3，所述第二反射鏡22、第三反射鏡23、 CCD探測(cè)器件3位于所述參考光 源31的光路上。 其中，所述空間電磁波收集器件包括依次位于輻射出的電磁波傳輸路徑上的硅棱 鏡5、第一拋物面反射鏡61、第二拋物面反射鏡62，所述硅棱鏡5包括一用于承載超快三極 管HEMT30的承載面。輻射出的電磁波透過所述硅棱鏡5后，分別由所述第一拋物面反射鏡 61和第二拋物面反射鏡62反射后匯聚于所述超快電光取樣器件。 其中，所述超快電光取樣器件包括一電光晶體8、四分之一玻片9和光電探測(cè)器 10。 其中，所述超快電光取樣器件的電光晶體8、四分之一玻片9和光電探測(cè)器10依次 位于所述第一分束鏡21分出的探測(cè)光光路上。 其中，在所述第一分束鏡21與所述電光晶體8之間的探測(cè)光光路上，還包括光路 延遲器件11。該光路延遲器件11用于增加探測(cè)光的光程，使得探測(cè)光能在時(shí)間上被延遲， 從而與由所述源極和漏極之間的電子運(yùn)動(dòng)而輻射出的電磁波的不同位置進(jìn)行作用，達(dá)到超 快電光取樣、描述電磁波的目的。 其中，在所述光路延遲器件11與所述電光晶體8之間的探測(cè)光光路上，還包括硅 反射鏡7，并且所述硅反射鏡7位于所述第一拋物面反射鏡61和第二拋物面反射鏡62之間 的所述探測(cè)光的光路上。所述硅反射鏡7的作用是，在幾乎沒有損耗的透射由所述源極和 漏極之間的電子運(yùn)動(dòng)而輻射出的電磁波的同時(shí)，反射探測(cè)光，使得探測(cè)光和電磁波能沿著 同 一準(zhǔn)直光路被聚焦到電光晶體上。 其中，所述電光晶體8為銻化鋅(ZnTe)或其它II-VI族的電光晶體。
實(shí)施例二 —種超快三極管HEMT工作頻率的測(cè)定方法，通過將泵浦光入射到柵極和源極之間，以達(dá)到瞬時(shí)改變柵極電場(chǎng)，通過電光取樣方法，探測(cè)由于柵極電場(chǎng)的突然改變而引起的源極和漏極之間的電子運(yùn)動(dòng)所輻射出的空間電磁波；通過麥克斯韋方程計(jì)算得到電子的加速度和其運(yùn)動(dòng)所輻射出的電磁波的關(guān)系，從而推算出源極和漏極之間電子的非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程，通過探測(cè)的從源極到漏極的電子非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程，得到電子非平衡運(yùn)動(dòng)過程
的馳豫時(shí)間t ，進(jìn)而得到工作在亞太赫茲波段的超快三極管HEMT的工作頻率，/r = ^。 進(jìn)一步地，還包括對(duì)準(zhǔn)步驟，通過CCD對(duì)準(zhǔn)光路，使得泵浦光光束能夠準(zhǔn)確地打在超快三極管HEMT的柵極和源極之間，從而瞬時(shí)的改變柵極電場(chǎng)，使源極和漏極之間有瞬態(tài)非平衡電流流過。 進(jìn)一步地，利用時(shí)域太赫茲波譜系統(tǒng)，通過兩個(gè)拋物面鏡來收集由于源-漏極之間的瞬態(tài)電流而輻射出的電磁波。 進(jìn)一步地，通過電光晶體，如ZnTe等，來探測(cè)空間的被收集的電磁波。 對(duì)于由不同材料(如GaN、 InP)制備的超快三極管HEMT，通過得到不同材料制備
的HEMT與從其中輻射出的太赫茲波的關(guān)系，進(jìn)而得到這些不同材料制備的HEMT的工作頻率。 實(shí)例 本實(shí)例中，采用富士通提供的150nm溝道超快三極管HEMT進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試過程如下 第一步將飛秒激光器1產(chǎn)生的70飛秒的激光(中心波長800nm，脈沖重復(fù)周期80MHz)經(jīng)第一分束鏡21分成泵浦光和探測(cè)光，如圖1所示； 第二步泵浦光照射到超快三極管HEMT30的柵極和源極之間，如圖2所示，其中柵極為G，源極為S，漏極為D，柵極G和源極S之間瞬時(shí)導(dǎo)通，造成柵極電壓V(GS)瞬時(shí)下降。此時(shí)在源極S和漏極D之間，由于V(GS)的突然改變，會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)的非平衡電流。非平衡載流子在源極S和漏極D之間運(yùn)動(dòng)，并向空間輻射出電磁波。外加泵浦光照射到柵極和源極之間后，造成的柵極和源極瞬時(shí)導(dǎo)通，從而瞬時(shí)改變了柵極電場(chǎng)。瞬時(shí)改變的柵極電場(chǎng)造成了源極和漏極之間有瞬時(shí)電流流過。瞬時(shí)流過的源-漏電流輻射出電磁波(太赫茲波)。
第三步空間電磁波被收集，和探測(cè)光一起被聚集在ZnTe電光晶體上，如圖1所示； 第四步運(yùn)用超快電光取樣技術(shù)，探測(cè)空間電磁波，記錄柵極G和源極S瞬時(shí)導(dǎo)通后，源極和漏極之間的電子在高電場(chǎng)下運(yùn)動(dòng)所輻射出的太赫茲波，從而得到從源極到漏極的電子非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程，如圖6、圖7所示。圖6為富士通提供的150nm溝道HEMT在外加?xùn)艠O電壓V (GS)、源_漏電壓V (DS)和有外加泵浦光照射的情況下，HEMT中所輻射出的實(shí)測(cè)的太赫茲電磁波示意圖。圖7為在以下三種情況下，富士通提供的150nm溝道HEMT輻射出的太赫茲電磁波，其中，曲線A:V(GS)=開(ON)，V(DS) 二開；曲線B:V(GS)=關(guān)鵬，V(DS) 二開；曲線C:V(GS):開，V(DS)=關(guān)。由此可見，只有在同時(shí)外加?xùn)艠O電壓V(GS)和源-漏電壓V(DS)的情況下面，才有太赫茲電磁波從HEMT中輻射出來，即有非平衡的載流子在源極和漏極之間流過。
第五步通過探測(cè)的從源極到漏極的電子非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程，得到電子非平衡運(yùn)動(dòng)過程的馳豫時(shí)間"1.35ps，如圖6、圖7所示，進(jìn)而得到工作在亞太赫茲波段的超快
三極管HEMT的工作頻率，/r =^ = 120GHz ，本發(fā)明有效地解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析方法所無
法直接測(cè)量的亞太赫茲波段的三極管的工作頻率的問題。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析法，采用Agilent
N5250A系統(tǒng)推算的結(jié)果，此HEMT的工作頻率為110GHz ;這一數(shù)據(jù)和本發(fā)明的基于太赫茲波
譜系統(tǒng)的超快三極管(HEMT)的工作頻率測(cè)量儀所得到的結(jié)果幾乎完全一致。 以上所述的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)
的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，不能僅以本實(shí)施例來限定本發(fā)明的專利范
圍，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
9
權(quán)利要求
一種超快三極管HEMT器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于包括飛秒激光器(1)，用于產(chǎn)生脈沖激光；光學(xué)對(duì)準(zhǔn)器件，用于將飛秒激光器(1)產(chǎn)生脈沖激光對(duì)準(zhǔn)于超快三極管HEMT(30)的柵極和源極之間；空間電磁波收集器件，用于收集脈沖激光照射到超快三極管HEMT(30)的柵極和源極之間時(shí)向空間輻射出電磁波；超快電光取樣器件，用于探測(cè)所述空間電磁波收集器件收集的電磁波，記錄超快三極管HEMT(30)的柵極和源極瞬時(shí)導(dǎo)通后，源極和漏極之間的電子在高電場(chǎng)下運(yùn)動(dòng)所輻射出的太赫茲波，獲得從源極到漏極的電子非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程；工作頻率計(jì)算器件，首先通過麥克斯韋方程計(jì)算所述探測(cè)的電磁波和電子的加速度的關(guān)系；然后根據(jù)電子非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程，得到馳豫時(shí)間τ；最后根據(jù)下式計(jì)算得到工作在亞太赫茲波段的超快三極管HEMT的工作頻率 <mrow><msub> <mi>f</mi> <mi>T</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mrow><mn>2</mn><mi>πτ</mi> </mrow></mfrac><mo>.</mo> </mrow>
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超快三極管HEMT器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于 還包括位于飛秒激光器(1)與所述光學(xué)對(duì)準(zhǔn)器件之間的脈沖激光光路上的分束鏡(21)，用于將脈沖激光分成泵浦光和探測(cè)光。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超快三極管HEMT器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于 其中，還包括參考光源(31)，所述光學(xué)對(duì)準(zhǔn)器件包括依次位于泵浦光光路上的第一反射鏡(2)、第二反射鏡(22)、第三反射鏡(23)、聚焦透鏡(4)和CCD探測(cè)器件(3)，所述第 二反射鏡(22)、第三反射鏡(23)、CCD探測(cè)器件(3)位于所述參考光源(31)的光路上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超快三極管HEMT器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述空間電磁波收集器件包括依次位于輻射出的電磁波傳輸路徑上的硅棱鏡(5)、第 一拋物面反射鏡(61)、第二拋物面反射鏡(62)，所述硅棱鏡(5)包括一用于承載超快三極 管HEMT(30)的承載面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超快三極管HEMT器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于 所述超快電光取樣器件包括一電光晶體(8)、四分之一玻片(9)和光電探測(cè)器(10)，所述超快電光取樣器件的電光晶體(8)、四分之一玻片(9)和光電探測(cè)器(10)依次位于所述 探測(cè)光的光路上。
6 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超快三極管HEMT器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于 在所述第一分束鏡(21)與所述電光晶體(8)之間的探測(cè)光的光路上，還包括光路延遲器件(11)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的超快三極管HEMT器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于 在所述光路延遲器件(11)與所述電光晶體(8)之間的探測(cè)光的光路上，還包括硅反射鏡(7)，并且所述硅反射鏡(7)位于所述第一拋物面反射鏡(61)和第二拋物面反射鏡(62) 之間的所述探測(cè)光的光路上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一權(quán)利要求所述的超快三極管HEMT器件工作頻率的測(cè)量 系統(tǒng)，其特征在于所述電光晶體為銻化鋅電光晶體。
9. 一種超快三極管HEMT工作頻率的測(cè)定方法，其特征在于通過將泵浦光入射到柵極和源極之間，以瞬時(shí)改變柵極電場(chǎng)，通過電光取樣，探測(cè)由 于柵極電場(chǎng)的突然改變而引起的源極和漏極之間的電子運(yùn)動(dòng)所輻射出的空間電磁波；通 過麥克斯韋方程計(jì)算得到電子的加速度和其運(yùn)動(dòng)所輻射出的電磁波的關(guān)系，推算出源極和 漏極之間電子的非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程，通過探測(cè)的從源極到漏極的電子非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過 程，得到電子非平衡運(yùn)動(dòng)過程的馳豫時(shí)間t ，進(jìn)而得到工作在亞太赫茲波段的超快三極管HEMT的工作頻率，A = ^。
全文摘要
超快三極管HFMT器件工作頻率的測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，通過將泵浦光入射到柵極和源極之間，以瞬時(shí)改變柵極電場(chǎng)，通過電光取樣，探測(cè)由于柵極電場(chǎng)的突然改變而引起的源極和漏極之間的電子運(yùn)動(dòng)所輻射出的空間電磁波；通過麥克斯韋方程計(jì)算得到電子的加速度和其運(yùn)動(dòng)所輻射出的電磁波的關(guān)系，推算出源極和漏極之間電子的非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程，通過探測(cè)的從源極到漏極的電子非平衡動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程，得到電子非平衡運(yùn)動(dòng)過程的馳豫時(shí)間，進(jìn)而得到工作在亞太赫茲波段的超快三極管HEMT的工作頻率，有效地解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析方法所無法直接測(cè)量的亞太赫茲波段的三極管的工作頻率的問題。
文檔編號(hào)G01R23/02GK101710155SQ20091020025
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者卞金鑫, 彭滟, 朱亦鳴, 袁明輝, 賈曉軒, 陳麟 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)