DE102013020216A1 - Auslegermikrostrukturbauelement zur optischen Erzeugung von elekromagnetischen Signalen im Terahertzfrequenzbereich - Google Patents

Auslegermikrostrukturbauelement zur optischen Erzeugung von elekromagnetischen Signalen im Terahertzfrequenzbereich Download PDF

Info

Publication number
DE102013020216A1
DE102013020216A1 DE102013020216.7A DE102013020216A DE102013020216A1 DE 102013020216 A1 DE102013020216 A1 DE 102013020216A1 DE 102013020216 A DE102013020216 A DE 102013020216A DE 102013020216 A1 DE102013020216 A1 DE 102013020216A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cantilever
thz
microstructure
excitation
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102013020216.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Nagel
Malte Simon Sawallich
Christopher Matheisen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102013020216.7A priority Critical patent/DE102013020216A1/de
Publication of DE102013020216A1 publication Critical patent/DE102013020216A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3581Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mikrostrukturbauelement bestehend aus einem mechanisch starren, elektrisch nicht leitenden Trägerelement 100 und einem halbleitermaterialbasierten, dünnen und flexiblen Mikroausleger 101. Durch Anregung des Mikroauslegers 101 mit einem optischen gepulsten Laserstrahl 102 werden im Volumen 108 unterhalb des Anregungsbereichs 104 gepulste Signale im Terahertzfrequenzbereich generiert. Der gepulste Laserstrahl 102 erzeugt während der Dauer eines Anregungspulses im Volumen 108 der Auslegermikrostruktur 101, das unmittelbar unterhalb des optischen Anregungsbereichs 104 liegt, eine erhöhte Konzentration von frei beweglichen Ladungsträgern. Aufgrund des Photo-Dember Effekts und einer Oberflächenfeldeffekt induzierten Beschleunigung dieser Ladungsträger wird ein Feldimpuls im THz-Frequenzbereich erzeugt. Die Polarisation dieses THz-Feldimpulses, die durch die Feldlinien 109 skizziert ist, ist vorwiegend senkrecht zur Oberfläche des Anregungsbereichs 104 ausgerichtet. Die Auslegermikrostruktur 101 befindet sich in einem ersten skizzierten Anwendungsfall in einem geringen vertikalen Abstand zur Oberfläche eines Wellenleiters 106 einer Teststruktur 107. Der Wellenleiter 106 antwortet durch elektromagnetische Kopplung auf das Feld 109 des erzeugten THz-Pulses mit einem THz-Gegenfeldpuls 110, mit Feldlinien ausgehend von dem Wellenleiter 106. Der THz-Gegenfeldpuls propagiert nach Abklingen der optischen Anregung entlang des Wellenleiters 106 ausgehend von der skizzierten Position der elektromagnetischen Kopplung.

Description

  • Die im Folgenden beschriebene Erfindung betrifft ein Auslegermikrostrukturbauelement (im Folgenden kurz „Auslegermikrostruktur” genannt) zur Erzeugung elektromagnetischer gepulster Signale im Terahertz-Frequenzbereich von 0,001 THz bis 10 THz. Die Struktur eignet sich insbesondere zur Erzeugung von geführten THz-Pulsen an Wellenleitern, wie etwa planaren metallischen Streifenleitungen. Der THz-Pulserzeugungsvorgang basiert auf Anregung der halbleitermaterialbasierten Auslegermikrostruktur mit Hilfe zeitlich kurzer optischer Laserpulse mit einer zentralen Wellenlänge, die typischerweise im Nahinfrarotbereich liegt. Zur Erzeugung eines geführten THz-Pulses an einem Wellenleiter wird die Auslegermikrostruktur an diesen in ausreichender Weise angenähert oder aufgesetzt, wodurch eine elektromagnetische Ankopplung zur Pulsübertragung von der Auslegermikrostruktur zum Wellenleiter generiert wird. Die Auslegermikrostruktur eignet sich als leistungsfähige und vielseitige Signalquelle für Messungen im Terahertzfrequenzbereich unter anderem zur Bestimmung der Übertragungseigenschaften von Wellenleiterstrukturen sowie zur Lokalisierung und Charakterisierung von Wellenleiterdefekten in Mikrostrukturtestbauelementen.
  • Generell finden gepulste elektromagnetische Signale bereits Verwendung bei der Bestimmung von Übertragungseigenschaften von Wellenleitern sowie der Lokalisierung von Wellenleiterdefekten wie Kurzschlüssen oder Unterbrechungen. Im Mikrowellen- und unteren Submillimeterwellenbereich können solche Pulssignale mit Hilfe rein elektronischer Komponenten erzeugt werden, wobei minimale Signalanstiegszeiten von etwa 10 ps erreicht werden. Der Einsatz dieser Pulse zur Fehlerlokalisierung in Testbauelementen sieht vor, dass das Signal in einen Wellenleiter des Testbauelements eingekoppelt wird. Das geführte Pulssignal wird an jeder Diskontinuität oder jedem Defekt des Wellenleiters charakteristisch reflektiert. Die messtechnische Erfassung des aus dem Testbauelement reflektierten Signals im Zeitbereich ermöglicht schließlich die Lokalisierung der Defekte. Die Ortsauflösung ist durch die Dauer der Signalanstiegszeit begrenzt.
  • Kürzere Pulsanstiegszeiten – als mit rein elektronischen Komponenten erreichbar – sind erforderlich, um in den THz-Frequenzbereich vorzudringen und deutlich höhere Ortsauflösungen bei der Lokalisierung von Wellenleiterdefekten zu ermöglichen. Die Realisierung entsprechender Technologien ist von großem Interesse für die Halbleiterindustrie unter anderem für den Einsatz im Bereich der schnellen zerstörungsfreien Prüfung von chipinternen Leiterbahnen und Mikrostrukturen inklusive vertikaler Siliziumdurchkontaktierungen.
  • Nach Stand der Technik sind bereits verschiedene optoelektronische Lösungen zur Erzeugung kurzer elektromagnetischer Pulse im THz-Frequenzbereich bekannt. Es kommen hierbei in der Regel Kurzpulslaserquellen zum Einsatz, die Lichtpulse mit Zentralwellenlängen im Nahinfrarot-(NIR) oder Infrarot-(IR)Bereich sowie Pulsdauern im Subpikosekundenbereich aufweisen. Diese NIR-Pulse werden mit Hilfe von elektrooptischen Kristallen, photoleitenden Schaltern oder bestimmten Halbleiteroberflächen in eine THz-Freiraumstrahlung umgewandelt.
  • Die Erzeugung von THz-Pulsen zur geführten Übertragung entlang von Wellenleitern in Testbauelementen wurde in US7280190 auf Basis einer Kombination aus verschiedenen voneinander getrennten Einheiten vorgeschlagen, bestehend aus einem „optoelektronischen Modul” inklusive einem photoleitendem Schalter zur THz-Pulserzeugung, einer Einheit zur Signalübertragung zum Testbauelement sowie einer elektrooptischen Einheit zur Detektion des reflektierten Signals. Insbesondere die Übertragung der THz-Pulse von einem photoleitendem Schalter zum Testbauelement bereitet jedoch große technische Schwierigkeiten, da Übertragungsverluste von Wellenleitern im THz-Frequenzbereich äußerst ausgeprägt sind und dazu führen, dass bereits auf dem Weg zum Testobjekt Signalamplituden reduziert und Signalanstiegszeiten vergrößert werden. Weiterhin ist es insbesondere für zeitlich kurze (also spektral breitbandige) Pulse schwierig Dispersionsverluste und Reflexionen an den Übergängen von photoleitendem Schalter zu Wellenleiter, zu Kontaktnadel und schließlich zum Testbauelement zu vermeiden. In WO2012107782 A2 wurden zur Reduzierung der Reflektionen innerhalb zweier photoleitender Komponenten zur THz-Signalerzeugung, Auskopplung und Detektion die Integration von Anpassungswiderständen vorgeschlagen. Reflexionen können jedoch auch so nicht vollständig sondern immer nur in einem begrenzten Frequenzbereich vermieden werden und darüber hinaus besteht noch immer das Problem der hohen Leistungsverluste innerhalb der Signalübertragung von THz-Pulsquelle zum Testbauelement. Mit Hilfe dieses Ansatzes konnten bislang lediglich Anstiegszeiten von 5,9 ps demonstriert werden (Cai YM et al. 2010), wobei die Pulsanstiegszeit am Ort der Pulserzeugung typischerweise unterhalb einer Pikosekunde liegt. Das Potential der optoelektronischen Pulserzeugung wird also durch die genannten Ansätze bei weitem nicht ausgeschöpft. Ein verbesserter Ansatz zur Realisierung kürzerer Pulse für Fehlerlokalisierungsanwendungen wurde in EP2564219 A1 aufgezeigt. Es wurde eine Messspitze offengelegt, die Photoschalter und planare Elektrodenstrukturen beinhaltet und damit zur THz-Pulserzeugung in unmittelbarer Nähe zum Testbauelement also ohne zwischenliegende separate Übertragungskomponenten eingesetzt werden kann. Übertragungsverluste können mit dieser Messspitze drastisch reduziert werden, da die Übertragungsweglänge von ursprünglich mehreren Zentimetern auf nun wenige Mikrometer reduziert werden kann. Allerdings besteht immer noch das Problem der parasitären Reflexionen innerhalb der Messspitze, die die Auswertung und Interpretation der Messdaten erheblich stören. In der bisherigen Form der THz-Pulserzeugung innerhalb der Messspitze nach EP2564219 A1 werden metallische Elektroden zur photoleitenden THz-Pulserzeugung verwendet. Die Elektroden dienen im Wesentlichen der Anbringung einer oder mehrerer Vorspannungen über ein oder mehrere räumlich begrenzte Halbleitermaterialgebiete innerhalb der Messspitze, sowie der kurzreichweitigen Führung des THz-Signals. In der Regel wird jedoch ein Großteil des erzeugten THz-Signals nicht in das Testbauelement ausgekoppelt, sondern aufgrund von Impedanzfehlanpassung innerhalb der Messspitze übertragen, wodurch ebenfalls erhebliche Reflexionen an allen Übergängen innerhalb der Messspitze erzeugt werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, THz-Pulse unter anderem für die Einkopplung in Wellenleiterstrukturen von Testbauelementen bereitzustellen, wobei bisherige parasitäre Reflexionen und Übertragungsverluste von dem Ort der THz-Pulserzeugung zum Testbauelement weitgehend vermieden werden. Es werden dadurch Fehlerlokalisierungen mit deutlich verbesserter Ortsauflösung ermöglicht. Die Signalantwort ist eindeutiger und nicht durch parasitäre Reflexionen gestört.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Auslegermikrostruktur zur optischen Erzeugung von elektromagnetischen Signalen im THz-Frequenzbereich mit den Merkmalen von Anspruch 1 und folgenden gelöst.
  • In erfinderischer Weise wird darauf zurückgegriffen, dass bestimmte Halbleitermaterialien bei geeigneter Anregung durch optische Pulse bereits ohne Anbringung einer elektrischen Vorspannung sehr effizient THz-Pulse emittieren. Die im Wesentlichen verantwortlichen Effekte für diesen Prozess sind der sogenannte Photo-Dember-Effekt, der auf unterschiedlichen Ladungsträgerdiffusiongeschwindigkeiten von optisch angeregten Elektronen und Elektronenfehlstellen basiert, sowie Ladungsträgerbeschleunigung in Oberflächenfeldern (MENDIS, R., et al. 2005). Die erfindungsgemäße Auslegermikrostruktur basiert auf einem solchen Halbleitermaterial zur vorspannungsfreien THz-Pulserzeugung, welches bislang nur in Form herkömmlicher Wafersubtrate zur Generation von THz-Freiraumstrahlung bekannt ist. Eine Lösung zur Erzeugung wellenleitergeführter THz-Pulse basierend auf diesen Effekten ist erst mit Hilfe der vorliegenden Erfindung in Form einer Auslegermikrostruktur aufgezeigt. Die Dicke und laterale Form der Auslegermikrostruktur ist erfindungsgemäß soweit reduziert bzw. angepasst, dass eine einfache, effiziente sowie zerstörungsfreie Ankopplung an Wellenleiter ermöglicht wird und Feldrückwirkungen durch das Material der Auslegermikrostruktur auf das Übertragungsverhalten des Testbauelements weitgehend ausgeschlossen sind.
  • Der Verzicht auf planare Elektroden zur Erzeugung einer Vorspannung eliminiert die Wesentliche Ursache für messspitzeninterne Reflexionen.
  • Die Reduzierung messspitzeninterner Reflexionen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Auslegermikrostruktur sorgt ebenfalls für eine Erhöhung der Amplitudenstärke des in das Testbauelement eingekoppelten Signals, da die erzeugte Signalenergie nicht mehr parasitär über Zuleitungen abgeführt wird. Der Mikroausleger selbst ist aufgrund seiner dielektrischen Eigenschaften, der begrenzten Dicke sowie der Polarisationsrichtung des erzeugten THz-Signals nicht in der Lage diese parasitär abzuleiten.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass die elektromagnetische Ankopplung der erfindungsgemäßen Mikroauslegerstruktur im Fall einer berührungslosen Annäherung nun deutlich effizienter als in einer bisherigen elektrodenbasierten Ausführung ist, da die metallischen Eigenschaften des Wellenleiters des Testobjekts nun auch bei nicht direktem Kontakt dominierend für die Ausbreitung des erzeugten THz-Signals verantwortlich sind. Die Rückwirkung des Auslegers auf das erzeugte THz-Feld ist durch die Eliminierung der Elektroden vernachlässigbar. Die berührungslose Messoption ist insbesondere bei der Prüfung von mechanisch besonders empfindlichen Bauelementen von großer Bedeutung.
  • Die Erfindung bietet weiterhin den Vorteil einer effizienten THz-Pulserzeugung an Wellenleitern unterschiedlicher Breite wodurch sie deutlich flexibler einsetzbar ist als bisherige Lösungen. Die Effizienz der Ankopplung an einen Wellenleiter einer Teststruktur ist nicht mehr von den gegebenen lateralen Abmessungen der planare Elektrode der Messspitze abhängig, sondern kann einfach über die Einstellung einer optischen Anregungsfläche an die jeweilige Teststruktur angepasst und optimiert werden.
  • Die Auslegermikrostruktur bietet eine hohe mechanische Flexibilität, die auch im Fall einer berührungsbasierten Messung (zur Erzeugung einer größtmöglichen elektromagnetischen Ankopplung) die mechanische Beanspruchung des Testobjekts stark begrenzt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
  • 1: Eine Messspitze zur THz-Pulserzeugung und Detektion nach Stand der Technik mit planaren Elektroden; und
  • 2: eine Querschnittszeichnung einer Auslegermikrostruktur zur THz-Pulserzeugung unter optischer Anregung sowie kontaktfreier Annäherung an einen Wellenleiter einer Teststruktur; und
  • 3: eine Vergrößerung des optischen Anregungsbereichs einer Auslegermikrostruktur mit kontaktfreier Annäherung an einen Wellenleiter einer Teststruktur; und
  • 4: eine Querschnittszeichnung einer Auslegermikrostruktur zur THz-Pulserzeugung unter optischer Anregung in direktem Oberflächenkontakt mit einem Wellenleiter einer Teststruktur; und
  • 5: eine Draufsicht einer Auslegermikrostruktur zur THz-Pulserzeugung unter optischer Anregung über einem Wellenleiter einer Teststruktur; und
  • 6: eine Draufsicht einer Auslegermikrostruktur zur THz-Pulserzeugung mit einer zusätzlichen metallischen Resonator-Struktur zur Signalfilterung unter optischer Anregung über einem Wellenleiter einer Teststruktur.
  • Nach Stand der Technik ist, wie in 1 dargestellt, eine Messspitze zur photoleitenden Erzeugung und Detektion von THz-Signalen bekannt, die ein mechanisch starres Trägerelement 100, einen halbleitermaterialbasierten Ausleger 101, einen metallischen planaren Mittelleiter 112, zwei Außenleiter 111 die eine kleine Lücke zum Mittelleiter 112 im optischen Anregungsbereich 104 bilden. Zur THz-Pulserzeugung im optischen Anregungsbereich 104 mit Hilfe des optischen Anregungsstrahls 102 werden die Außenleiter 111 gegenüber dem Innenleiter 112 elektrisch vorgespannt. Zur Übertragung der erzeugten THz-Pulse auf einen Wellenleiter 106 einer Teststruktur 107 wird die Messspitze an den Wellenleiter 106 angenähert oder kontaktiert. Das im optischen Anregungsbereich 104 erzeugte THz-Signal wird vorwiegend über den Innenleiter 112 und die Außenleiter 111 vom Erzeugungsort hinweg abgeleitet. Anwendungsnachteile durch messspitzeninterne Reflexionen entstehen dadurch an folgenden Diskontinuitäten: Dem oberen Ende der Messspitze 113, dem optischen Anregungsbereich 104, dem Übergang 114 von Ausleger 101 zu Trägerelement 100, dem hinteren Ende 115 des Auslegers 101 und dem Ende 116 des Trägerelements 100.
  • 2 zeigt die Querschnittszeichnung einer Auslegermikrostruktur zur THz-Pulserzeugung bestehend aus einem mechanisch starren, elektrisch nicht leitenden Trägerelement 100 und einem halbleitermaterialbasierten Mikroausleger 101. Das Trägerelement 100 ist beispielsweise entweder aus Glas, Saphir, Kunststoff, undotiertem oder schwach dotiertem Silizium ausgeführt. Als Material für die Auslegermikrostruktur 101 wird entweder GaAs, InAs, InGaAs, InSb oder ein ähnliches Halbleitermaterial mit hoher THz-Emission verwendet. Im Bereich der Spitze der Auslegermikrostruktur 101 befindet sich ein optischer Anregungsbereich 104, der durch einen Anregungsstrahl 102 beleuchtet wird. Der Anregungsstrahl 102 wird mit Hilfe einer Linse 103 auf den Anregungsbereich 104 fokussiert.
  • Die dem optischen Anregungsstrahl 102 zugewandte Oberfläche der Auslegermikrostruktur 101 kann zur weiteren Erhöhung der THz-Signalerzeugungseffizienz mit einer optischen Antireflexschicht aus SiO2 oder einem ähnlichen optisch transparentem isolierendem Material mit einem Brechungsindex, der kleiner als der Brechungsindex des Halbleiters ist, versehen werden. Das Trägerelement 100 ist am dem Mikroausleger 101 abgewandte Ende befestigt und über mechanische Translationselemente positionierbar. Die Länge des Mikroausleger 101 beträgt typischerweise zwischen 100 μm und 3 mm. Die Dicke des Mikroauslegers 101 ist mindestens so groß wie die optische Eindringtiefe des verwendeten optischen Anregungstrahls 102, um eine hohe THz-Signalerzeugungseffizienz zu erreichen, jedoch typischerweise nicht größer als 10 μm, um eine hohe elektromagnetische Koppeleffizienz, eine hohe mechanische Flexibilität und eine niedrige Feldrückwirkung (auch Invasivität genannt) zu erreichen.
  • Der Prozess der THz-Pulserzeugung ist in 3 im Detail dargestellt. 3 zeigt die Vergrößerung des optischen Anregungsbereichs 104 einer Auslegermikrostruktur 101 mit kontaktfreier Annäherung an einen Wellenleiter 106 einer Teststruktur 107. Der gepulste Anregungsstrahl 102 erzeugt während der Dauer eines Anregungspulses im Volumen 108 der Auslegermikrostruktur 101, das unmittelbar unterhalb des optischen Anregungsbereichs 104 liegt, eine erhöhte Konzentration von frei beweglichen Ladungsträgern. Aufgrund des Photo-Dember Effekts und einer Oberflächenfeldeffekt induzierten Beschleunigung dieser Ladungsträger wird ein Feldimpuls im THz-Frequenzbereich erzeugt. Die Polarisation dieses THz-Feldimpulses, die durch die Feldlinien 109 skizziert ist, ist vorwiegend senkrecht zur Oberfläche des Anregungsbereichs 104 ausgerichtet. Die Auslegermikrostruktur 101 befindet sich in einem ersten hier skizzierten Anwendungsfall in einem geringen vertikalen Abstand (typischerweise im Bereich von 1 μm bis 50 μm) zur Oberfläche eines Wellenleiters 106 einer Teststruktur 107. Der Wellenleiter 106 antwortet durch elektromagnetische Kopplung auf das Feld 109 des erzeugten THz-Pulses mit einem THz-Gegenfeldpuls 110, mit Feldlinien ausgehend von dem Wellenleiter 106. Der THz-Gegenfeldpuls propagiert nach Abklingen der optischen Anregung entlang des Wellenleiters 106 ausgehend von der skizzierten Position der elektromagnetischen Kopplung.
  • In 4 ist ein zweiter Anwendungsfall skizziert, bei dem sich die Auslegermikrostruktur 101 in direktem Oberflächenkontakt mit dem Wellenleiter 106 der Teststruktur 107 befindet. Die elektromagnetische Kopplung ist in diesem Fall größer als im berührungslosen Fall (siehe 3). Die Flexibilität der Auslegermikrostruktur 101 ermöglicht eine flächige Kontaktierung zur Wellenleiteroberfläche, die eine hohe elektromagnetische Kopplung begünstigt und die mechanische Beanspruchung der Oberflächen der Auslegermikrostruktur 101 und des Wellenleiter 106 gering hält.
  • 5 zeigt die Anordnungen aus 2, 3 und 4 in einer Draufsicht und dient unter anderem der Veranschaulichung der räumlichen Anordnung aller Komponenten. Es wird ebenfalls verdeutlicht, dass der Spitzenbereich der Auslegermikrostruktur zur Vermeidung von Kratzspuren abgerundet ausgeführt werden kann. Die Fälle einer berührungslosen und kontaktbasierten Anwendung werden in 5 nicht unterschieden.
  • 6 zeigt die Ergänzung der Auslegermikrostruktur 101 um ein metallisches Resonatorelement 116, welches angrenzend zum Bereich der optischen Anregung 104 auf der Oberfläche der Auslegermikrostruktur 101 platziert ist. Das Resonatorelement 116 dient optional der spektralen Filterung und Signalformmodifizierung des erzeugten THz-Pulses.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7280190 [0005]
    • WO 2012107782 A2 [0005]
    • EP 2564219 A1 [0005, 0005]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Cai YM et al. 2010 [0005]
    • MENDIS, R., et al. 2005 [0008]

Claims (10)

  1. Mikrostruktur zur optischen Erzeugung von elektromagnetischen Signalen im Terahertzfrequenzbereich, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Ausleger 101 bestehend aus einem Halbleitermaterial aufweist, welches unter Anregung durch einen gepulsten Anregungsstrahl 102 einen THz-Feldpuls generiert und der Ausleger 101 eine Dicke von weniger als 10 μm besitzt und der Ausleger 101 einen optischen Anregungsbereich 104 aufweist, welcher in einem lateralen Abstandsbereich von mindestens 20 μm keine metallischen Strukturen enthält.
  2. Mikrostruktur zur optischen Erzeugung von elektromagnetischen Signalen im Terahertzfrequenzbereich, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Ausleger 101 bestehend aus einem Halbleitermaterial aufweist, welches unter Anregung durch einen gepulsten Anregungsstrahl 102 einen THz-Feldpuls generiert und der Ausleger 101 eine Dicke von weniger als 10 μm besitzt und der Ausleger 101 einen optischen Anregungsbereich 104 aufweist, welcher in einem lateralen Abstand von 0–20 μm an eine oder mehrere metallische Strukturen angrenzt, deren laterale Länge 500 μm nicht überschreitet.
  3. Mikrostruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial des Auslegers 101 entweder GaAs, InAs, InGaAs, InSb ist.
  4. Mikrostruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem optischen Anregungsstrahl 102 zugewandte Oberfläche der Auslegers 101 mit einer optischen Antireflexschicht beschichtet ist.
  5. Mikrostruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze des Auslegers 101 abgerundet ist.
  6. Mikrostruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger 101 auf einem Trägerelement 100 befestigt ist.
  7. Mikrostruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger 101 mechanisch flexibel ist.
  8. Mikrostruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger 101 eine laterale Verjüngung in Richtung der Spitze aufweist.
  9. Verfahren zur Erzeugung von elektromagnetischen Signalen im Terahertzfrequenzbereich dadurch gekennzeichnet, dass eine Mikrostruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 in einer distalen Entfernung von weniger als 1 mm zu einer wellenleitenden Struktur positioniert wird, wodurch eine elektromagnetische Kopplung zur Signalübertragung von der Mikrostruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 auf die wellenleitende Struktur hergestellt und zur Signalerzeugung verwendet wird.
  10. Verfahren zur Erzeugung von elektromagnetischen Signalen im Terahertzfrequenzbereich dadurch gekennzeichnet, dass eine Mikrostruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 auf eine wellenleitenden Struktur aufgesetzt wird, wodurch eine maximale elektromagnetische Kopplung zur Signalübertragung von der Mikrostruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 auf die wellenleitende Struktur hergestellt und zur Signalerzeugung verwendet wird.
DE102013020216.7A 2013-12-12 2013-12-12 Auslegermikrostrukturbauelement zur optischen Erzeugung von elekromagnetischen Signalen im Terahertzfrequenzbereich Withdrawn DE102013020216A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013020216.7A DE102013020216A1 (de) 2013-12-12 2013-12-12 Auslegermikrostrukturbauelement zur optischen Erzeugung von elekromagnetischen Signalen im Terahertzfrequenzbereich

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013020216.7A DE102013020216A1 (de) 2013-12-12 2013-12-12 Auslegermikrostrukturbauelement zur optischen Erzeugung von elekromagnetischen Signalen im Terahertzfrequenzbereich

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013020216A1 true DE102013020216A1 (de) 2015-07-02

Family

ID=53372011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013020216.7A Withdrawn DE102013020216A1 (de) 2013-12-12 2013-12-12 Auslegermikrostrukturbauelement zur optischen Erzeugung von elekromagnetischen Signalen im Terahertzfrequenzbereich

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013020216A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7280190B1 (en) 2006-06-21 2007-10-09 Intel Corporation Electro-optic time domain reflectometry
WO2008054846A2 (en) * 2006-03-29 2008-05-08 The Regents Of The University Of California Photomixer for generation of coherent terahertz radiation and radiation detection
DE102009000823B3 (de) * 2009-02-12 2010-04-15 Gesellschaft für angewandte Mikro- und Optoelektronik mit beschränkter Haftung - AMO GmbH Photoleitende Messspitze, Messaufbau und Verwendung der photoleitenden Messspitze und/oder des Messaufbaus
DE102010018812A1 (de) * 2010-04-29 2011-11-03 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Photoleitende Messspitze, messtechnische Anordnung und Verfahren zur Erzeugung und/oder Detektion elektromagnetischer Feldsignale
WO2012107782A2 (en) 2011-02-11 2012-08-16 Teraview Limited A test system
DE102012010926A1 (de) * 2012-06-04 2013-12-05 Amo Gmbh Bimetall-Halbleiterstruktur zur Erzeugung von gepulsten und kontinuierlichen elektromagnetischen Feldsignalen im Mikrowellen-, Millimeterwellen und Terahertz-Frequenzbereich

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008054846A2 (en) * 2006-03-29 2008-05-08 The Regents Of The University Of California Photomixer for generation of coherent terahertz radiation and radiation detection
US7280190B1 (en) 2006-06-21 2007-10-09 Intel Corporation Electro-optic time domain reflectometry
DE102009000823B3 (de) * 2009-02-12 2010-04-15 Gesellschaft für angewandte Mikro- und Optoelektronik mit beschränkter Haftung - AMO GmbH Photoleitende Messspitze, Messaufbau und Verwendung der photoleitenden Messspitze und/oder des Messaufbaus
DE102010018812A1 (de) * 2010-04-29 2011-11-03 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Photoleitende Messspitze, messtechnische Anordnung und Verfahren zur Erzeugung und/oder Detektion elektromagnetischer Feldsignale
EP2564219A1 (de) 2010-04-29 2013-03-06 Rheinisch-Westfälisch-Technische Hochschule Aachen Photoleitende messspitze, messtechnische anordnung und verfahren zur erzeugung und/oder detektion elektromagnetischer feldsignale
WO2012107782A2 (en) 2011-02-11 2012-08-16 Teraview Limited A test system
DE102012010926A1 (de) * 2012-06-04 2013-12-05 Amo Gmbh Bimetall-Halbleiterstruktur zur Erzeugung von gepulsten und kontinuierlichen elektromagnetischen Feldsignalen im Mikrowellen-, Millimeterwellen und Terahertz-Frequenzbereich

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Cai YM et al. 2010
M. Nagel, C. Matheisen, S. Sawallich, S. Dobritz, H. Kurz: Terahertz transceiver microprobe for chip-inspection applications using optoelectronic time-domain reflectometry. In: 38th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMV-THz), September 2013, 1-2. *
MENDIS, R., et al. 2005
S. Sawallich, C. Matheisen, M. Nagel, T. Wahlbrink, J. Bolten, H. Kurz: Experimental demonstration of phase-matched THz generation in plasma-activated silicon nanophotonic emitters. In: 38th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMV-THz), September 2013, 1-2. *
X. L. Wu, S. J. Xiong, Z. Liu, J. Chen, J. C. Shen, T. H. Li, P. H. Wu, Paul K. Chu: Green light stimulates terahertz emission from mesocrystal microspheres. In: Nature Nanotechnology, 6, 2011, 103-106. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018214617A1 (de) Sensoreinrichtung
DE10132237A1 (de) Elektro-optischer Tastkopf und magneto-optischer Tastkopf
DE10101632B4 (de) Oszilloskoptastkopf mit faseroptischem Sensor zur potentialfreien Erfassung elektrischer Größen
DE102008026190A1 (de) Vorrichtung zum Erzeugen oder Empfangen von Terahertz-Strahlung
EP0295413B1 (de) Mechanische Sonde zur optischen Messung elektrischer Potentiale
EP3373023A1 (de) Sensor und verfahren zu dessen herstellung und verwendung
DE102009000823B3 (de) Photoleitende Messspitze, Messaufbau und Verwendung der photoleitenden Messspitze und/oder des Messaufbaus
AT512216A1 (de) Multifunktionales lasersystem
DE3740468C2 (de)
EP0294593B1 (de) Mechanische Sonde zur optischen Messung elektrischer Signale
DE102010018812A1 (de) Photoleitende Messspitze, messtechnische Anordnung und Verfahren zur Erzeugung und/oder Detektion elektromagnetischer Feldsignale
DE112012004046T5 (de) Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle
DE19960370C2 (de) Optischer Temperatursensor
EP1844475B1 (de) Nahfeldsonde
DE3923177A1 (de) Elektro-optische signalmessung
DE102013020216A1 (de) Auslegermikrostrukturbauelement zur optischen Erzeugung von elekromagnetischen Signalen im Terahertzfrequenzbereich
DE102020002735A1 (de) Photoleitende Messspitze für die ortsaufgelöste Nahfeld-Messung transmittierter und reflektierter Terahertz-Strahlung an Oberflächen
DE102019220353A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Kristallkörpers für eine Sensorvorrichtung und Sensorvorrichtung
DE19531465C2 (de) Rastersonde für die optische Nahfeldmikroskopie
DE102019005412A1 (de) Photoleitende Messspitze für ortsaufgelöste Messungen der komplexen dielektrischen Eigenschaften von Oberflächen und dünnen Beschichtungen
DE102020204732A1 (de) Sensorvorrichtung und Verfahren zum Herstellen zumindest einer Vorstufe einer Sensorvorrichtung
DE102013112935B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zur S- Parameter-Charakterisierung von optoelektronischen Bauelementen
US20100141284A1 (en) Method and device for characterising an electric signal propagating through a sample
DE602004005347T2 (de) Einrichtung und verfahren zur eindringungsfreien detektion und messung der eigenschaften eines mediums
DE102017001001A1 (de) Messspitze mit integrierter optoelektronischer Terahertzsignal-Emitterstruktur zur Verwendung in Rasterkraftmikroskopen

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R120 Application withdrawn or ip right abandoned