1.一種具有新型材料結(jié)構(gòu)的錐形縫隙天線太赫茲波源,包括主襯底(5),其特征在于,所述的主襯底(5)的一端形成有錐形縫隙(7),在所述主襯底(5)一側(cè)面上設(shè)置有與主襯底(5)結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的上電極(1)和下電極(2),其中,位于主襯底(5)無縫隙處的下電極(2)嵌入在形成于上電極(1)下部的凹邊內(nèi),且在上電極(1)和下電極(2)相對的端面之間設(shè)置有二氧化硅層(6),從而在所述主襯底(5)、二氧化硅層(6)、上電極(1)和下電極(2)之間形成有空氣腔(4),位于所述錐形縫隙(7)上方的主襯底(5)和位于主襯底(5)該處的上電極(1)共同形成有在兩側(cè)有相對稱的三階臺階狀凸臺(8),在所述三階臺階狀凸臺(8)處的上電極(1)的底面與所對應(yīng)的主襯底(5)的上端面之間設(shè)置有共振隧穿型二極管(3),所述共振隧穿型二極管(3)為刀形結(jié)構(gòu),所述刀形結(jié)構(gòu)的刀把部分橫插入到形成在下電極(2)下部的凹邊內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有新型材料結(jié)構(gòu)的錐形縫隙天線太赫茲波源,其特征在于,所述空氣腔(4)包括有形成在所述主襯底(5)一側(cè)面兩端的由所述的上電極(1)、下電極(2)和二氧化硅層(6)圍成的部分空氣腔(4),形成在所述主襯底(5)的上端面的中部的由所述的上電極(1)和共振隧穿型二極管(3)圍成的部分空氣腔(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有新型材料結(jié)構(gòu)的錐形縫隙天線太赫茲波源,其特征在于,所述的共振隧穿型二極管(3)包括有由下至上依次設(shè)置的襯底(31)、緩沖層(32)和發(fā)射區(qū)電極接觸層(33),所述發(fā)射區(qū)電極接觸層(33)上端面左側(cè)部分上由下到上依次設(shè)置有發(fā)射區(qū)(34)、發(fā)射區(qū)隔離層(35)、下勢壘(36)、下勢阱(37)、子勢阱(38)、上勢阱(39)、上勢壘(310)、集電區(qū)隔離層(311)、集電區(qū)(312)、集電區(qū)電極接觸層(313)和集電區(qū)金屬電極(314),從而與所述的襯底(31)、緩沖層(32)和發(fā)射區(qū)電極接觸層(33)共同構(gòu)成L型結(jié)構(gòu),所述發(fā)射區(qū)電極接觸層(33)上端面右側(cè)部分上設(shè)置有發(fā)射區(qū)金屬電極(315)。
4.一種權(quán)利要求1所述的具有新型材料結(jié)構(gòu)的錐形縫隙天線太赫茲波源的制作工藝,其特征在于,包括如下步驟:
1)在襯底上,由分子束外延技術(shù)依次外延生長得到共振隧穿型二極管結(jié)構(gòu)材料;
2)制作共振隧穿型二極管集電區(qū)金屬電極,包括:利用等離子增強化學氣相沉積技術(shù)在已生長好的共振隧穿型二極管結(jié)構(gòu)材料表面蒸發(fā)濺射AuGeNi合金,清潔處理,進行表面平整;
3)對共振隧穿型二極管結(jié)構(gòu)材料進行臺面腐蝕:光刻,是以集電區(qū)金屬電極層作掩蔽,用濕法腐蝕臺面,直到發(fā)射區(qū)電極接觸層為止;
4)制作共振隧穿型二極管發(fā)射區(qū)金屬電極,包括:利用等離子增強化學氣相沉積技術(shù)在已生長好的共振隧穿型二極管結(jié)構(gòu)材料表面蒸發(fā)濺射AuGeNi合金,清潔處理,進行表面平整;
5)制作下電極:蒸發(fā)或濺射金屬層后進行光刻;
6)沉積二氧化硅鈍化層,包括光刻和沉積;
7)制作上電極:蒸發(fā)或濺射金屬層后進行光刻;
8)合金:在400~460℃下,合金30~120s;
9)對完成的器件背面進行減薄,減薄至80μm;
10)以上電極和下電極為掩膜,通過分子束光刻,去除錐形開口的襯底部分;
11)封裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有新型材料結(jié)構(gòu)的錐形縫隙天線太赫茲波源的制作工藝,其特征在于,步驟1)所述的結(jié)構(gòu)材料包括:襯底、緩沖層、發(fā)射區(qū)電極接觸層、發(fā)射區(qū)、發(fā)射區(qū)隔離層、下勢壘、下勢阱、子勢阱、上勢阱、上勢壘、集電區(qū)隔離層、集電區(qū)和集電區(qū)電極接觸層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有新型材料結(jié)構(gòu)的錐形縫隙天線太赫茲波源的制作工藝,其特征在于,步驟2)和步驟4)所述的清潔處理包括:
(1)高壓水清洗,將一注水施加2000-4000psi的壓力并加入用于去除靜電的表面活性劑,水流連續(xù)不斷地噴灑共振隧穿型二極管結(jié)構(gòu)材料的表面,去除大小不一的顆粒;
(2)去離子水清洗共振隧穿型二極管結(jié)構(gòu)材料表面,去除浮塵、清潔劑、水溶性鹽和水溶性酸;
(3)丙酮水浴加熱,去除脂溶性污染物;
(4)烘干表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有新型材料結(jié)構(gòu)的錐形縫隙天線太赫茲波源的制作工藝,其特征在于,步驟3)包括:
(1)將光刻膠涂在共振隧穿型二極管結(jié)構(gòu)材料上,軟烘培把光刻膠里的溶劑蒸發(fā)掉;圖形在光刻膠層被顯影后進行硬烘培;
(2)利用光刻技術(shù)將所要形成的集電區(qū)電極接觸層的圖形定義出來;
(3)以集電區(qū)金屬電極作掩蔽,用濕法腐蝕臺面,直到發(fā)射區(qū)電極接觸層為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有新型材料結(jié)構(gòu)的錐形縫隙天線太赫茲波源的制作工藝,其特征在于,步驟5)和步驟7)包括:真空蒸發(fā)或濺射形成金屬層,使用行星狀軌跡在真空反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn);形成MIM結(jié)構(gòu)中的下電極金屬或上電極金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有新型材料結(jié)構(gòu)的錐形縫隙天線太赫茲波源的制作工藝,其特征在于,步驟6)包括:
(1)去離子水清洗去除微粒與沾污;
(2)利用PECVD技術(shù)淀積二氧化硅,使共振隧穿型二極管結(jié)構(gòu)材料表面形成一層二氧化硅鈍化層;
(3)進行表面平整;
(4)涂布光刻膠,軟烘培后顯影,然后硬烘培,干法腐蝕形成MIM結(jié)構(gòu)中的絕緣部分。