本發(fā)明屬于探測器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬溫帶太赫茲波探測器及其制備方法。
背景技術(shù)：
太赫茲科學(xué)技術(shù)是本世紀(jì)的又一場“前言革命”，它已成為科學(xué)研究的熱門課題之一。太赫茲科學(xué)技術(shù)方興未艾，已在一些重要的研究領(lǐng)域顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。在21世紀(jì)，太赫茲的應(yīng)用研究將是相關(guān)科研人員的研究重點(diǎn)。太赫茲科學(xué)技術(shù)在一些領(lǐng)域跟紅外技術(shù)和微波技術(shù)不能比擬，但在另外一些方面可以作為其他技術(shù)的補(bǔ)充和延伸。雖然太赫茲科技在輻射源，探測器等相關(guān)元件技術(shù)方面發(fā)展不夠理想，尚不能實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化，但仍具有很高的科學(xué)研究價(jià)值和巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
太赫茲波輻射源具有：寬頻性、透視性、安全性等特性，所以它在物理、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)領(lǐng)域，以及有無損成像、安全檢查、光譜分析和雷達(dá)通訊方面有著重要的應(yīng)用前景。和太赫茲輻射源一樣，太赫茲探測也是太赫茲科技中的另一關(guān)鍵技術(shù)，也是太赫茲技術(shù)應(yīng)用投入到實(shí)際應(yīng)用的另一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
目前，太赫茲信號探測技術(shù)從原理上可分為相干脈沖時(shí)域連續(xù)波探測技術(shù)和非相干直接能量探測技術(shù)兩類?；谙喔杉夹g(shù)的太赫茲脈沖時(shí)域連續(xù)波探測技術(shù)采用與太赫茲脈沖生成相類似的方式進(jìn)行相干探測，一類探測方法稱為太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)；另一類在太赫茲波低頻端選用超外差式探測器。主要探測方法有熱輻射探測法、傅里葉變換光譜法、時(shí)域光譜法、外差式探測法以及太赫茲量子阱紅外光子探測。在太赫茲波段的開發(fā)和利用中，探測太赫茲信號具有舉足輕重的意義。因?yàn)?，一方面，由于太赫茲輻射源輸出功率低，頻率范圍內(nèi)熱輻射背景噪聲大、水蒸汽衰減嚴(yán)重等因素的影響，從目標(biāo)反射回來的太赫茲輻射信號更低，與較短波長的光學(xué)波段電磁波相比，太赫茲波光子能量低，背景噪聲通常占據(jù)顯著地位。這就要求太赫茲探測器具有很高的探測靈敏度和頻率分辨率，另一方面，隨著太赫茲技術(shù)在各領(lǐng)域特別是軍事領(lǐng)域中的深入開展，不斷提高探測靈敏度成為必然的要求。
由于目前太赫茲光源的輻射功率普遍都比較低，而現(xiàn)有的寬溫帶太赫茲波探測器普遍具有響應(yīng)速度慢（熱釋電探測器）、探測頻率窄（肖特基二極管）、靈敏度差（golaycell探測器）和需要低溫工作（測輻射熱計(jì)）的缺點(diǎn)，因此發(fā)展一種高速、高靈敏度、高信噪且在室溫條件下可以工作的寬溫帶太赫茲波探測器尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明公開了一種寬溫帶太赫茲波探測器及其制備方法，以鋁鎵氮/鎵氮高電子遷移率場效應(yīng)晶體管（hemt）為基本結(jié)構(gòu)，該場效應(yīng)晶體管中的二維電子氣具有較高的電子濃度和遷移率，得到在超過室溫條件下對thz波實(shí)現(xiàn)高速、高靈敏度、高信噪比探測的波譜探測裝置，最終實(shí)現(xiàn)對太赫茲波的探測，特別是解決了現(xiàn)有技術(shù)大都僅能在低溫（液氮）環(huán)境測試才可取得良好性能的缺陷。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種寬溫帶太赫茲波探測器的制備方法，包括以下步驟：
（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、水合硝酸鎳、水合硫酸亞鐵銨、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氨水；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；
（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基環(huán)四硅氧烷，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000～40000rpm；濃縮物的流量為80～90ml/min；
（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入甲基丙烯酸月桂酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；
（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；
（5）在耐熱基底上依次涂覆隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體，得到襯底；每次涂覆后室溫干燥；
（6）在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；然后制備有源區(qū)臺面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極，從而得到寬溫帶太赫茲波探測器。
本發(fā)明還公開了一種寬溫帶太赫茲波探測裝置的制備方法，包括以下步驟：
（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、水合硝酸鎳、水合硫酸亞鐵銨、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氨水；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；
（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基環(huán)四硅氧烷，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000～40000rpm；濃縮物的流量為80～90ml/min；
（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入甲基丙烯酸月桂酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；
（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；
（5）在耐熱基底上依次涂覆隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體，得到襯底；每次涂覆后室溫干燥；
（6）在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；然后制備有源區(qū)臺面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極，從而得到寬溫帶太赫茲波探測器；將寬溫帶太赫茲波探測器進(jìn)行封裝，得到寬溫帶太赫茲波探測裝置。
本發(fā)明還公開了一種寬溫帶太赫茲波探測系統(tǒng)的制備方法，包括以下步驟：
（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、水合硝酸鎳、水合硫酸亞鐵銨、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氨水；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；
（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基環(huán)四硅氧烷，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000～40000rpm；濃縮物的流量為80～90ml/min；
（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入甲基丙烯酸月桂酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；
（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；
（5）在耐熱基底上依次涂覆隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體，得到襯底；每次涂覆后室溫干燥；
（6）在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；然后制備有源區(qū)臺面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極，從而得到寬溫帶太赫茲波探測器；將寬溫帶太赫茲波探測器進(jìn)行封裝，得到寬溫帶太赫茲波探測裝置；將寬溫帶太赫茲波探測裝置與支架、電腦、指示燈組合，得到寬溫帶太赫茲波探測系統(tǒng)。
本發(fā)明中，創(chuàng)造性在于襯底的制備，完全顛覆了現(xiàn)有技術(shù)的襯底，后續(xù)在襯底上進(jìn)一步的操作，比如在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；然后制備有源區(qū)臺面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極都屬于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)需要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不會對本發(fā)明技術(shù)效果產(chǎn)生影響；將寬溫帶太赫茲波探測器進(jìn)行封裝，得到寬溫帶太赫茲波探測裝置的操作也可根據(jù)芯片環(huán)氧封裝進(jìn)行；將寬溫帶太赫茲波探測裝置與支架、電腦、指示燈組合，得到寬溫帶太赫茲波探測系統(tǒng)可根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)、電腦連線操作。利用寬溫帶太赫茲波探測系統(tǒng)可準(zhǔn)確、穩(wěn)定的檢測環(huán)境中的太赫茲波。
本發(fā)明中，六氯銥酸銨、水合硝酸鎳、水合硫酸亞鐵銨、乙醇、丙酸、氨水、乙酸錳、硝酸鈷、水、三茂釤的質(zhì)量比為15∶45∶35∶150∶80∶50∶20∶30∶100∶5；離心沉淀物、聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵、4,4-二氨苯基甲烷、八甲基環(huán)四硅氧烷的質(zhì)量比為15∶55∶5∶0.1∶40∶50；氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂、丙酮、甲基丙烯酸月桂酯、二苯基硅二醇、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為5∶100∶150∶20∶30∶12；納米粉、隔離層前驅(qū)體的質(zhì)量比為72∶100。
本發(fā)明還公開了一種寬溫帶太赫茲波探測器用襯底的制備方法，包括以下步驟：
（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、水合硝酸鎳、水合硫酸亞鐵銨、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氨水；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；
（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基環(huán)四硅氧烷，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000～40000rpm；濃縮物的流量為80～90ml/min；
（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入甲基丙烯酸月桂酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；
（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；
（5）在耐熱基底上依次涂覆隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體，得到襯底；每次涂覆后室溫干燥。
本發(fā)明還公開了一種寬溫帶太赫茲波探測器用襯底前驅(qū)體的制備方法，包括以下步驟：
（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、水合硝酸鎳、水合硫酸亞鐵銨、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氨水；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；
（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基環(huán)四硅氧烷，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000～40000rpm；濃縮物的流量為80～90ml/min；
（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入甲基丙烯酸月桂酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；
（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；
（5）所述寬溫帶太赫茲波探測器用襯底前驅(qū)體包括隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體。
本發(fā)明還公開了上述制備方法得到的產(chǎn)品。
所述氨水的質(zhì)量濃度為8.5%；所述聚乙烯醇的分子量為1500～2000。本發(fā)明通過加入聚乙烯醇的同時(shí)加入雙氧水、四苯基卟啉鐵，除了增加納米粉表面活性之外，更重要的是對聚乙烯醇的分子量有所減少即對聚乙烯醇的分子鏈有一定的降解作用，這對后續(xù)導(dǎo)電納米粉與樹脂混合后，提高金屬氧化物的分散性能以及連續(xù)性能有關(guān)鍵幫助，尤其是避免聚乙烯醇對整體性能的影響，充分發(fā)揮了聚乙烯醇在導(dǎo)電粉體表面結(jié)合其他化合物提高活性以及增加相容性從而體現(xiàn)良好電性能的優(yōu)點(diǎn)，增加了外延制備過程燒結(jié)效果。
本發(fā)明中，隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體在耐熱基底上的厚度分別為50微米、500微米、260微米；在外延制備鎵氮過程中，各層發(fā)生明顯變化，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，隔離層前驅(qū)體先固化形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)一定的力學(xué)強(qiáng)度，然后碳化，加強(qiáng)層前驅(qū)體納米粉與有機(jī)體系交互形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并與上下層產(chǎn)生化學(xué)鍵作用力使得三層融為一體，后續(xù)有機(jī)層碳化、納米粉形成致密結(jié)構(gòu)，支撐層前驅(qū)體發(fā)生氧化物互溶，并最終形成致密結(jié)構(gòu)，特別的致密材料中以導(dǎo)電氧化復(fù)合物為主，同時(shí)含有的石墨烯、碳納米管以及硅元素提高了其力學(xué)強(qiáng)度，從而可以支撐上方材料；厚度的優(yōu)選，既保證得到的襯底剝離耐熱基底后具備優(yōu)異的力學(xué)性能以及電性能，又保證外延制備過程不會出現(xiàn)有機(jī)物流動導(dǎo)致的污染、位移等問題，從而制備的器件中，樣品表面形貌良好，外延薄膜不存在裂紋，n型背底濃度低于102cm-3。
本發(fā)明限定各組分用量以及工藝參數(shù)，一方面因?yàn)樵诒景l(fā)明之前沒有可參考文獻(xiàn)，更沒有理論指導(dǎo)，第二方面因?yàn)楫愘|(zhì)體尤其用于檢測器件的異質(zhì)體的制備過程十分關(guān)鍵，是器件性能的基礎(chǔ)，直接影響器件應(yīng)用價(jià)值，第三方面因?yàn)楸景l(fā)明限定的條件制備的襯底用于器件制備，取得的技術(shù)效果非常好，尤其是隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體三層材料的配合，既解決了異質(zhì)結(jié)支撐的問題，又避免了現(xiàn)有基底比如藍(lán)寶石存在的缺陷，還因?yàn)榧{米粉的使用，使得襯底力學(xué)性能強(qiáng)，電性能好。
現(xiàn)有技術(shù)著眼于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對于基礎(chǔ)制備研究極少，少部分研究僅僅在異質(zhì)體生長方面。鎵氮的熔點(diǎn)和飽和蒸汽壓高，很難采用通常的方法制備出體單晶。目前在國際上鎵氮生長基本是采用異質(zhì)外延制備，在藍(lán)寶石襯底上外延鎵氮材料，是制作光電子器件的通用辦法；mocvd技術(shù)制備鎵氮過程中，三甲基鎵做為mo源，nh3做為n源并以h2和n2或者這種兩種氣體的混合氣體為載氣，將反應(yīng)物載入反應(yīng)腔并在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)薄膜材料的分子團(tuán)，在襯底表面上吸附、成核、生長，最后形成所需的外延層。由于鎵氮與藍(lán)寶石襯底的晶格失配和熱失配都很大，生長的樣品表面形貌很差,外延薄膜存在裂紋，n型背底濃度通常在1018cm-3以上。材料襯底的選擇對外延鋁鎵氮/鎵氮晶體質(zhì)量影響很大，對器件的性能和可靠性產(chǎn)生重要影響，這也是現(xiàn)有技術(shù)寬溫帶太赫茲波探測器成熟緩慢的主要原因。
現(xiàn)有在藍(lán)寶石上采用兩步法生長鋁鎵氮/鎵氮，即先在低溫制備緩沖層再高溫生長鋁鎵氮/鎵氮，可以稍微提高生長效果；但是提高有限，而且造成成本升高、步驟繁瑣、資源消耗，因?yàn)榈谝徊揭残枰诔^500度的高溫下進(jìn)行，關(guān)鍵是如果第一步存在缺陷會嚴(yán)重影響第二步，效果不如直接在藍(lán)寶石上制備。本發(fā)明首先在常溫下設(shè)計(jì)一層隔離層位于耐熱基底上，再涂覆加強(qiáng)層以及支撐層，然后在支撐層上高溫一步外延生長鋁鎵氮/鎵氮，在生長過程中，加強(qiáng)層以及支撐層同時(shí)發(fā)生燒結(jié)形成致密結(jié)構(gòu)，既可以支撐鋁鎵氮/鎵氮又可以解決現(xiàn)有襯底與鎵氮不匹配的問題，隔離層為聚合物層，外延制備過程分解為碳材料，限定厚度條件下與致密結(jié)構(gòu)融為一體，與耐熱基底無作用力，既可以實(shí)現(xiàn)與耐熱基底的剝離，又可以具備低的電阻，耐熱基底作用簡單，僅僅起到前期支撐，生長完成后，即可移除，可選任何表面光滑、可承受外延溫度的材料。
本發(fā)明的材料具有禁帶寬、成鍵離子性強(qiáng)以及晶體中存在強(qiáng)烈的自發(fā)極化效應(yīng)等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的mesfet器件相比，本發(fā)明的hemts具有較高的二維電子氣濃度，濃度高達(dá)1014cm2，而且由于勢阱中的電子與施主雜質(zhì)在空間上是分離的，電子遷移率得以大大地提高，表現(xiàn)為hemt器件具有高跨導(dǎo)、高飽和電流以及高截止頻率的優(yōu)良特性。
基于本發(fā)明制作的異質(zhì)結(jié)，在常溫下可具有5000cm2/vs的高電子遷移率，這使其在高頻微波器件制造中比現(xiàn)有器件更具優(yōu)勢；二維電子氣密度很高，通?？蛇_(dá)1014cm2，是現(xiàn)有hemt的10倍，這主要是由于本發(fā)明基材料都是強(qiáng)極化材料，自發(fā)極化效應(yīng)和由晶格失配引起的壓電極化效應(yīng)在界面造成了大量的固定正電荷，這直接導(dǎo)致了高面密度二維電子氣的形成。
高速仍然是微電子的追求目標(biāo)；高溫、大功率、抗輻照等還是沒有很好解決的問題。本發(fā)明的器件具有能隙更寬、飽和電子速率更高、擊穿電壓更大、介電常數(shù)更小、導(dǎo)熱性能更好等特點(diǎn)，其化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定、耐高溫、耐腐蝕，非常適合于制作抗輻射、高頻、大功率和高密度集成的電子器件以及藍(lán)、綠光和紫外光電子器件；不僅具有輸出功率大，截止頻率高的優(yōu)點(diǎn)，還具備對惡劣工作條件的承受能力，可望在傳統(tǒng)器件所不能勝任的高溫、強(qiáng)輻射環(huán)境中得到應(yīng)用。所有這些優(yōu)良的性質(zhì)，很好的彌補(bǔ)了現(xiàn)有半導(dǎo)體器件由于本身固有的缺點(diǎn)導(dǎo)致的問題。
現(xiàn)有技術(shù)主要研究異質(zhì)結(jié)以及天線對器件的影響，對于襯底產(chǎn)生的影響機(jī)理還不清楚，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉襯底作為器件制備以及結(jié)構(gòu)的重要組成，對器件的影響很大。可惜的是，由于學(xué)科交叉太大以及電化學(xué)的復(fù)雜性，目前檢測器件領(lǐng)域還沒有脫離基本的藍(lán)寶石、碳化硅基底的研究，本發(fā)明創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)新的襯底用于異質(zhì)結(jié)的制備，無需改變現(xiàn)有器件制備工藝，得到的產(chǎn)品性能優(yōu)異，具有強(qiáng)大的應(yīng)用潛力，并拋磚引玉，希望我國研究人員多學(xué)科交叉，提高檢測器件的各方面性能，避免木桶效應(yīng)，為我國檢測器件的發(fā)展而努力。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明中，創(chuàng)造性在于襯底的制備，完全顛覆了現(xiàn)有技術(shù)的襯底，后續(xù)在襯底上進(jìn)一步的操作，比如在襯底上利用外延法1100℃（可選金屬有機(jī)物化學(xué)氣相外延法、分子束外延法或者氫化物氣相外延法）制備鋁鎵氮/鎵氮層；然后制備有源區(qū)臺面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極都屬于現(xiàn)有技術(shù)，其參數(shù)設(shè)計(jì)為現(xiàn)有通用設(shè)計(jì)；移除耐熱基底后，將寬溫帶太赫茲波探測器進(jìn)行封裝，得到寬溫帶太赫茲波探測裝置的操作也可根據(jù)芯片環(huán)氧封裝進(jìn)行；將寬溫帶太赫茲波探測裝置與支架、電腦、指示燈組合，得到寬溫帶太赫茲波探測系統(tǒng)可根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)、電腦連線操作。利用寬溫帶太赫茲波探測系統(tǒng)可準(zhǔn)確、穩(wěn)定的檢測環(huán)境中的太赫茲波。
實(shí)施例一
一種寬溫帶太赫茲波探測器的制備方法，包括以下步驟：
（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、水合硝酸鎳、水合硫酸亞鐵銨、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氨水；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；
（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基環(huán)四硅氧烷，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為40000rpm；濃縮物的流量為90ml/min；
（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入甲基丙烯酸月桂酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；
（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；
（5）在清洗的藍(lán)寶石基底上依次涂覆隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體，得到襯底；每次涂覆后室溫干燥；
（6）在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；移除藍(lán)寶石，然后制備有源區(qū)臺面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極，從而得到寬溫帶太赫茲波探測器。
同時(shí)，對步驟（5）的襯底進(jìn)行180℃/1小時(shí)的固化，測試發(fā)現(xiàn)td達(dá)到480℃；利用外延法空跑對步驟（5）的襯底進(jìn)行燒結(jié)，得到致密導(dǎo)電材料，壓縮強(qiáng)度達(dá)到148mpa，彎曲模量達(dá)到6.21gpa，沖擊強(qiáng)度達(dá)到28.5kj/m2，完全可以作為異質(zhì)結(jié)支撐材料，體積電阻率2.8ω·cm；將在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層后，進(jìn)行膨脹系數(shù)測試，異質(zhì)結(jié)層與襯底層誤差小于0.2%；可具有5000cm2/vs的高電子遷移率，二維電子氣密度很高，通?？蛇_(dá)1014cm2。
對制備的器件進(jìn)行1.0thz應(yīng)用測試，常溫下，光電流為2.9na，噪聲等功率為198pw/hz0.5，響應(yīng)度為175ma/w，響應(yīng)時(shí)間為6ps；液氮下，光電流為3.8na，噪聲等功率為29pw/hz0.5，響應(yīng)度為356ma/w，響應(yīng)時(shí)間為2ps；80℃下，光電流為2.2na，噪聲等功率為276pw/hz0.5，響應(yīng)度為126ma/w，響應(yīng)時(shí)間為9ps。
上述六氯銥酸銨、水合硝酸鎳、水合硫酸亞鐵銨、乙醇、丙酸、氨水、乙酸錳、硝酸鈷、水、三茂釤的質(zhì)量比為15∶45∶35∶150∶80∶50∶20∶30∶100∶5；離心沉淀物、聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵、4,4-二氨苯基甲烷、八甲基環(huán)四硅氧烷的質(zhì)量比為15∶55∶5∶0.1∶40∶50；氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂、丙酮、甲基丙烯酸月桂酯、二苯基硅二醇、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為5∶100∶150∶20∶30∶12；納米粉、隔離層前驅(qū)體的質(zhì)量比為72∶100；氨水的質(zhì)量濃度為8.5%；所述聚乙烯醇的分子量為1500～2000；隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體在耐熱基底上的厚度分別為50微米、500微米、260微米。
實(shí)施例二
一種寬溫帶太赫茲波探測器的制備方法，包括以下步驟：
（1）在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合六氯銥酸銨、水合硝酸鎳、水合硫酸亞鐵銨、乙醇和丙酸；然后回流攪拌5分鐘，然后加入氨水；反應(yīng)10分鐘后自然冷卻至室溫，加入乙酸乙酯聚沉離心；將離心沉淀物水洗后分散于乙醇中得分散體系；然后加入乙酸錳、硝酸鈷、水，攪拌10分鐘加入三茂釤，攪拌1小時(shí)，得到支撐層前驅(qū)體；
（2）在分散體系中加入聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵，50℃攪拌1小時(shí)，然后加入4,4-二氨苯基甲烷、八甲基環(huán)四硅氧烷，回流攪拌10分鐘，然后濃縮得到固含量80%的濃縮物；將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，得到納米粉；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000rpm；濃縮物的流量為80ml/min；
（3）將氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂加入丙酮，回流攪拌20分鐘后加入甲基丙烯酸月桂酯與二苯基硅二醇，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，攪拌30分鐘，得到隔離層前驅(qū)體；
（4）將納米粉加入隔離層前驅(qū)體中，攪拌5分鐘后加入碳納米管，攪拌10分鐘得到加強(qiáng)層前驅(qū)體；
（5）在清洗的藍(lán)寶石上依次涂覆隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體，得到襯底；每次涂覆后室溫干燥；
（6）在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；移除藍(lán)寶石，然后制備有源區(qū)臺面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極，從而得到寬溫帶太赫茲波探測器。
同時(shí)，對步驟（5）的襯底進(jìn)行180℃/1小時(shí)的固化，測試發(fā)現(xiàn)td達(dá)到485℃；利用外延法空跑對步驟（5）的襯底進(jìn)行燒結(jié)，得到致密導(dǎo)電材料，壓縮強(qiáng)度達(dá)到145mpa，彎曲模量達(dá)到6.19gpa，沖擊強(qiáng)度達(dá)到28.9kj/m2，完全可以作為異質(zhì)結(jié)支撐材料，體積電阻率2.8ω·cm；將在襯底上利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層后，進(jìn)行膨脹系數(shù)測試，異質(zhì)結(jié)層與襯底層誤差小于0.2%；可具有5000cm2/vs的高電子遷移率，二維電子氣密度很高，通常可達(dá)1014cm2。
對制備的器件進(jìn)行1.0thz應(yīng)用測試，常溫下，光電流為2.9na，噪聲等功率為200pw/hz0.5，響應(yīng)度為173ma/w，響應(yīng)時(shí)間為6ps；液氮下，光電流為3.8na，噪聲等功率為30pw/hz0.5，響應(yīng)度為353ma/w，響應(yīng)時(shí)間為2ps；80℃下，光電流為2.2na，噪聲等功率為272pw/hz0.5，響應(yīng)度為123ma/w，響應(yīng)時(shí)間為10ps。
上述六氯銥酸銨、水合硝酸鎳、水合硫酸亞鐵銨、乙醇、丙酸、氨水、乙酸錳、硝酸鈷、水、三茂釤的質(zhì)量比為15∶45∶35∶150∶80∶50∶20∶30∶100∶5；離心沉淀物、聚乙烯醇、雙氧水、四苯基卟啉鐵、4,4-二氨苯基甲烷、八甲基環(huán)四硅氧烷的質(zhì)量比為15∶55∶5∶0.1∶40∶50；氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂、丙酮、甲基丙烯酸月桂酯、二苯基硅二醇、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為5∶100∶150∶20∶30∶12；納米粉、隔離層前驅(qū)體的質(zhì)量比為72∶100；氨水的質(zhì)量濃度為8.5%；所述聚乙烯醇的分子量為1500～2000；隔離層前驅(qū)體、加強(qiáng)層前驅(qū)體、支撐層前驅(qū)體在耐熱基底上的厚度分別為50微米、500微米、260微米。
采用現(xiàn)有藍(lán)寶石基底，利用外延法制備鋁鎵氮/鎵氮層；然后制備有源區(qū)臺面、柵介質(zhì)、歐姆接觸窗口、電極，從而得到太赫茲波探測器，進(jìn)行1.0thz應(yīng)用測試，常溫下，光電流為2.1na，噪聲等功率為10nw/hz0.5，響應(yīng)度為106ma/w，響應(yīng)時(shí)間為12ps；液氮下，光電流為2.5na，噪聲等功率為1nw/hz0.5，響應(yīng)度為287ma/w，響應(yīng)時(shí)間為6ps；80℃下，光電流為1.1na，噪聲等功率為196nw/hz0.5，響應(yīng)度為37ma/w，響應(yīng)時(shí)間為58ps。
可以看出，本發(fā)明不僅在室溫下具備優(yōu)異的測試性能，在超過室溫環(huán)境下依然具有良好的測試性能，取得了意想不到的技術(shù)效果。