单片集成的HEMT太赫兹探测器阵列结构及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115773814A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202111030712.4(22)申请日2021.09.06(71)申请人中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所地址215123江苏省苏州市苏州工业园区独墅湖高教区若水路398号(72)发明人秦华吴昊范飞孙建东(74)专利代理机构南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256专利代理师王锋(51)Int.Cl.G01J1/42(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称单片集成的HEMT太赫兹探测器阵列结构及其应用(57)摘要本发明公开了一种单片集成的HEMT太赫兹探测器阵列结构及其应用。所述太赫兹探测器阵列结构包括呈阵列排布的多个太赫兹探测单元，每一太赫兹探测单元内包括太赫兹探测器、放大器模块和开关模块，太赫兹探测器与放大器模块、开关模块电连接，其中，放大器模块用于将太赫兹探测单元内产生的响应信号放大后通过开关模块输出。本发明通过全HEMT工艺，将太赫兹探测器、放大器模块和开关模块集成于同一太赫兹探测器阵列芯片上，实现了高增益、高带宽、低噪声的太赫兹探测器，提升了探测器的灵敏度，并节约了成本。CN115773814ACN115773814A权利要求书1/2页1.一种单片集成的太赫兹探测器阵列结构，其特征在于，包括：呈阵列排布的多个太赫兹探测单元；所述太赫兹探测单元包括太赫兹探测器、放大器模块和开关模块，所述太赫兹探测器与放大器模块、开关模块电连接，所述放大器模块用于将所述太赫兹探测单元内产生的响应信号放大后通过所述开关模块输出。2.根据权利要求1所述的单片集成的太赫兹探测器阵列结构，其特征在于，所述太赫兹探测器、放大器模块和开关模块均为HEMT器件。3.根据权利要求2所述的单片集成的太赫兹探测器阵列结构，其特征在于，所述太赫兹探测器的源极接第一电压，栅极接第二电压，漏极与放大器模块的栅极电连接；所述放大器模块的源极接第二电压，漏极经放大器模块的负载接电源电压，并还与开关模块的源极电连接；所述开关模块的栅极接行选信号，漏极经列负载接地，并输出太赫兹探测单元内的响应信号。4.根据权利要求3所述的单片集成的太赫兹探测器阵列结构，其特征在于，所述第一电压、第二电压均为负电压，所述电源电压为正电压。5.根据权利要求4所述的单片集成的太赫兹探测器阵列结构，其特征在于，所述第一电压，第二电压、电源电压被配置为使所述太赫兹探测器处于最佳工作点，并使所述放大器模块具有最大增益输出。6.一种太赫兹探测器阵列芯片，其特征在于，包括：权利要求1‑5任一项所述的单片集成的太赫兹探测器阵列结构，其中的多个太赫兹探测单元呈N行、M列排布，M、N均为正整数；以及相配合的N行行选信号输入端口、M列响应信号输出端口、电源电压输入端口、第一电压输入端口和第二电压输入端口；其中每一行选信号输入端口通过行信号线与相应行的各开关模块的栅极电连接；每一列响应信号输出端口通过列信号线与相应列的各开关模块的漏极电连接；电源电压输入端口通过电源信号线与太赫兹探测器阵列中的各放大器模块的漏极电连接；第一电压输入端口通过相应信号线与太赫兹探测器阵列中的各太赫兹探测器的源极电连接；第二电压输入端口通过相应信号线与太赫兹探测器阵列中的各太赫兹探测器的栅极、各放大器模块的源极电连接。7.一种太赫兹探测组件，其特征在于包括权利要求6所述的太赫兹探测器阵列芯片和相配合的外置放大器单元，所述外置放大器单元用于对行选择的所有列的太赫兹探测单元输出的响应信号进行放大。8.根据权利要求7所述的太赫兹探测组件，其特征在于，所述外置放大器单元包括集成设置的多路放大器模块或者分立设置的多路放大器模块。9.一种太赫兹探测组件，其特征在于包括两个以上权利要求1‑5中任一项所述的单片集成的太赫兹探测器阵列结构或权利要求6所述的太赫兹探测器阵列芯片，并且两个以上所述太赫兹探测器阵列结构或两个以上所述太赫兹探测器阵列芯片级联设置。2CN115773814A权利要求书2/2页10.一种太赫兹探测设备，其特征在于包括相互耦合的权利要求6所述的太赫兹探测器阵列芯片和本振太赫兹波信号源。11.根据权利要求10所述的太赫兹探测设备，其特征在于，所述太赫兹探测器阵列芯片与本振太赫兹波信号源为波导耦合或者准光学耦合。12.一种太赫兹探测器阵列芯片与本振太赫兹波信号源的耦合方法，其特征在于包括：提供权利要求6所述的太赫兹探测器阵列芯片和本振太赫兹波信号源；使被测太赫兹波与本振太赫兹波信号源提供的本振太赫兹波均辐射太赫兹探测器阵列芯片并进行耦合。13.根据权利要求12所述的耦合方法，其特征在于包括：使被测太赫兹波和本振太赫兹波从太赫兹探测器阵列芯片的同一侧辐射到太赫兹