基于GaN HEMT太赫兹探测器的单光源多通道区截测速研究

1

作者 陈彪 张金峰 +1 位作者 孙建东 秦华 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第8期190-199,共10页

高速弹丸初速与运动姿态的精确测量是火炮、电磁炮等武器系统效能评估的关键技术。然而,复杂测试环境下的火光、烟雾及等离子体干扰导致传统光电测速技术信噪比急剧下降。为此,文中提出基于太赫兹波的新型测速方案,其兼具等离子体穿透... 高速弹丸初速与运动姿态的精确测量是火炮、电磁炮等武器系统效能评估的关键技术。然而,复杂测试环境下的火光、烟雾及等离子体干扰导致传统光电测速技术信噪比急剧下降。为此,文中提出基于太赫兹波的新型测速方案,其兼具等离子体穿透、火光烟雾透射与电磁抗干扰特性。结合AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor,HEMT)探测器的高速响应优势,构建单光源多通道区截测速系统,采用高斯准光-泊松点定位联合建模方法,有效解决太赫兹波衍射问题。所构建系统通过单光源多通道架构设计,光学元件相比传统装置减少50%以上,结合锂电池供电与硅透镜耦合技术,实现了系统小型化与环境适应性提升。在3000 m/s弹速模拟测试中,基于线列探测器局部极大值提取与远场扩散模型修正,测速误差由>10%降低至0.83%,且在3.5~4.5 m物距范围内保持稳定。通过理论建模、数值仿真与实验验证的全链路研究,证实了该方案为电磁炮初速测量等复杂环境下高速目标的精准测速提供了新型技术方案,未来将通过高密度阵列开发、动态模型建立及真实环境实测,进一步提升系统的实时性与鲁棒性。 展开更多

关键词 区截测速 高斯光束 太赫兹探测器 氮化镓HEMT

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石墨烯-MnBi_(2)Te_(4)异质结室温高灵敏度太赫兹探测器 被引量：1

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作者 胡臻智 刘肇国 +4 位作者 周桓立 杨宗儒 宋元军 张晓阳 张彤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期226-233,共8页

太赫兹技术因其在医学成像、深空探索、无线通信、无损检测等领域的应用前景而受到广泛关注。然而,常温条件下对太赫兹辐射进行高灵敏度检测仍然是一个极大的技术挑战。文中利用低热导率的磁性拓扑绝缘体MnBi_(2)Te_(4)与高热导率的石... 太赫兹技术因其在医学成像、深空探索、无线通信、无损检测等领域的应用前景而受到广泛关注。然而,常温条件下对太赫兹辐射进行高灵敏度检测仍然是一个极大的技术挑战。文中利用低热导率的磁性拓扑绝缘体MnBi_(2)Te_(4)与高热导率的石墨烯形成范德华异质结,进而构建了一种异质结结构的太赫兹探测器。室温条件下,在0.04 THz与0.12 THz的频率太赫兹辐射照射下,探测器展现出超快的光电响应速度(16μs)和较高的响应度(0.43 mA/W和4.61 mA/W),同时具备较低的噪声等效功率(2.04 nW/Hz^(1/2)和190.58 pW/Hz^(1/2))。结果表明,基于石墨烯-MnBi_(2)Te_(4)异质结的太赫兹探测器在太赫兹探测领域具有巨大的应用潜力。 展开更多

关键词 太赫兹探测器 光热电效应 拓扑绝缘体 范德华异质结

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侧栅晶体管太赫兹探测器的物理模型、结构制备与直流测试

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作者 康亚茹 董慧 +4 位作者 刘晶 黄镇 李兆峰 颜伟 王晓东 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期526-532,共7页

针对侧栅结构高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistors,HEMTs)太赫兹探测器,构建了器件的直流输运和太赫兹探测的物理模型。运用自对准工艺,成功制备了形态良好、接触可靠的侧栅结构,有效地解决了器件双侧栅与台面间的... 针对侧栅结构高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistors,HEMTs)太赫兹探测器,构建了器件的直流输运和太赫兹探测的物理模型。运用自对准工艺,成功制备了形态良好、接触可靠的侧栅结构,有效地解决了器件双侧栅与台面间的接触问题,最终获得了不同栅宽(200 nm、800 nm和1400 nm)的侧栅GaN/AlGaN HEMT太赫兹探测器。通过直流测试表征发现,不同器件的栅宽与其阈值电压之间呈现出明显的线性关系,验证了侧栅结构HEMT太赫兹探测器的直流输运模型。上述结果为完整的侧栅HEMT太赫兹探测器的理论模型提供了实验验证和指导,为侧栅HEMT太赫兹探测器的发展提供了重要支持。 展开更多

关键词 氮化镓 太赫兹探测器 侧栅 高电子迁移率晶体管

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平面天线在场效应晶体管太赫兹探测器中的应用 被引量：6

4

作者 王晓东 颜伟 +3 位作者 李兆峰 张博文 黄镇 杨富华 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期1-13,共13页

为了提高场效应晶体管太赫兹探测器的响应度并降低噪声等效功率,需要对探测器集成平面天线的结构进行合理设计与优化,本文对集成平面天线结构的场效应晶体管太赫兹探测器的研究进行了深入调研。首先,对场效应晶体管太赫兹探测器的工作... 为了提高场效应晶体管太赫兹探测器的响应度并降低噪声等效功率,需要对探测器集成平面天线的结构进行合理设计与优化,本文对集成平面天线结构的场效应晶体管太赫兹探测器的研究进行了深入调研。首先,对场效应晶体管太赫兹探测器的工作原理进行了分析,介绍了集成平面天线如何解决耦合太赫兹波效率低的问题。然后,介绍了一些常用的平面天线结构,包括偶极子天线、贴片天线、缝隙天线、grating-gate和其他类型的结构,比较了各种天线的性能以及引入后对太赫兹探测器响应度的影响。通过对比不同天线结构的探测器响应度和噪声等效功率等参数指标,发现:采用平面天线结构之后,场效应晶体管太赫兹探测器的响应度有了大幅度的提升,各种类型的天线对探测器响应度都有不同程度的提升。本文着重介绍了几种集成于场效应晶体管的平面天线结构,包括各种天线的性能和研究进展,最后分析了场效应晶体管太赫兹探测器存在的问题和发展趋势。 展开更多

关键词 场效应晶体管太赫兹探测器 平面天线 grating-gate结构 响应度 噪声等效功率

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基于塞贝克效应的高响应度太赫兹探测器的研究 被引量：4

5

作者 张鹏 董杰 +2 位作者 韩顺利 吴斌 曹乾涛 《红外技术》 CSCD 北大核心 2017年第8期761-765,共5页

针对微弱太赫兹激光功率的测试需求,本文研究一种可以提高太赫兹探测器响应度的方法。采用反射式太赫兹时域光谱分析仪测试太赫兹激光吸收材料的吸收率,选择吸收率高的材料作为太赫兹激光的吸收材料;使用直流磁控溅射技术在太赫兹激光... 针对微弱太赫兹激光功率的测试需求,本文研究一种可以提高太赫兹探测器响应度的方法。采用反射式太赫兹时域光谱分析仪测试太赫兹激光吸收材料的吸收率,选择吸收率高的材料作为太赫兹激光的吸收材料;使用直流磁控溅射技术在太赫兹激光吸收材料底部均匀的镀上一层金薄膜;利用具有高导热率和高粘接强度的固化液体硅胶把太赫兹激光吸收材料与热电堆的热端粘接在一起,并把热电堆的冷端与热沉紧密粘贴。理论分析和实验结果表明此方法有效提高了热电堆的热电转换率和吸收材料对太赫兹激光的吸收率,从而使太赫兹探测器的响应度提升了7.9%。因此,本文研制的太赫兹探测器在0.1 THz^10 THz范围内,能够实现微瓦量级太赫兹激光功率的测试。 展开更多

关键词 太赫兹探测器 太赫兹激光 响应度 塞贝克效应

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液氮制冷的AlGaN/GaN HEMT太赫兹探测器阵列特性研究 被引量：2

6

作者 吴昊 朱一帆 +4 位作者 丁青峰 张金峰 上官阳 孙建东 秦华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期286-292,共7页

为充分发挥AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor,HEMT)太赫兹探测器阵列的高电子迁移率优势,文中研究了HEMT太赫兹探测器阵列在77K下的探测特性。使用液氮杜瓦为降温主体搭建了适用于焦平面(Focal-Plane Arr... 为充分发挥AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor,HEMT)太赫兹探测器阵列的高电子迁移率优势,文中研究了HEMT太赫兹探测器阵列在77K下的探测特性。使用液氮杜瓦为降温主体搭建了适用于焦平面(Focal-Plane Array,FPA)芯片的低温系统,实现了对焦平面芯片常温与低温下的对比测试。温度从300 K降到77 K时,探测器阵列像元的平均响应度提高近3倍,平均噪声有小幅增大,340GHz时平均噪声等效功率(Noise Equivalent Power,NEP)从45.1pW/Hz^(1/2)降低到了19.4pW/Hz^(1/2),灵敏度提高两倍以上。与硅透镜耦合的单元探测器相比,阵列像元的灵敏度提升仍有较大空间。主要是由于各像素点最佳工作电压的不一致,导致在给定统一工作电压下像元间的响应度和噪声都表现出较大的离散性,文中讨论了降低最佳工作电压离散度的可能解决方案。 展开更多

关键词 太赫兹探测器 低温焦平面 成像芯片 氮化镓HEMT

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HEMT太赫兹探测器的二维电子气特性分析 被引量：1

7

作者 李金伦 崔少辉 +4 位作者 徐建星 袁野 苏向斌 倪海桥 牛智川 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期790-794,共5页

采用分子束外延技术(MBE)对GaAs/Al_xGa_(1-x)As二维电子气(2DEG)样品进行了制备,样品制备过程中,通过改变Al的组分含量、隔离层厚度、对比体掺杂与δ掺杂两种方式,在300 K条件下对制备的样品进行了霍尔测试,获得了室温迁移率7.205E3cm^... 采用分子束外延技术(MBE)对GaAs/Al_xGa_(1-x)As二维电子气(2DEG)样品进行了制备,样品制备过程中,通过改变Al的组分含量、隔离层厚度、对比体掺杂与δ掺杂两种方式,在300 K条件下对制备的样品进行了霍尔测试,获得了室温迁移率7.205E3cm^2/Vs,载流子浓度为1.787E12/cm^3的GaAs/Al_xGa_(1-x)As二维电子气沟道结构,并采用Mathematica软件分别计算了不同沟道宽度时300 K、77 K温度下GaAs基HEMT结构的太赫兹探测响应率,为HEMT场效应管太赫兹探测器的研究和制备提供了参考依据. 展开更多

关键词 高电子迁移率晶体管 二维电子气 迁移率 太赫兹探测器

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一种太赫兹探测器绝对光谱响应度测量方法研究

8

作者 刘红元 吴斌 +3 位作者 姜涛 杨延召 王洪超 李京松 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1017-1022,共6页

绝对光谱响应度是探测器的重要技术参数之一,随着太赫兹探测技术的发展,精确测量太赫兹探测器的绝对光谱响应度变得越来越重要。由于在太赫兹波段缺乏连续可调谐的太赫兹光源以及分光系统,因此无法采用传统测量红外探测器绝对光谱响应... 绝对光谱响应度是探测器的重要技术参数之一,随着太赫兹探测技术的发展,精确测量太赫兹探测器的绝对光谱响应度变得越来越重要。由于在太赫兹波段缺乏连续可调谐的太赫兹光源以及分光系统,因此无法采用传统测量红外探测器绝对光谱响应度的方法来实现对太赫兹探测器绝对光谱响应度的测量。基于反射法测量了2~10 THz相对光谱响应度,通过CO 2泵浦气体激光器作为泵浦光源测量了2.52和4.25 THz绝对响应度,转化得到2~10 T Hz探测器的绝对光谱响应度,并且对2.52和4.25 THz绝对响应率和相对光谱响应度这两个频率点进行了相互验证,2.52和4.25 THz绝对响应度测量值之比为0.753,相对光谱响应度测量平均值之比为0.749,两者之差仅为0.004,因此,说明本文采用的反射法测量太赫兹探测器相对光谱响应度的方法是可行的。另外水汽在太赫兹波段的测试有很大的影响,对1.5~10 THz波段大气的衰减特性进行了测试,试验表明水汽对太赫兹波有明显的衰减作用,在不同环境湿度下测量时会产生不同的结果,因此在太赫兹探测器测量过程中需要严格的控制大气的湿度,从测试数据可得到,大气中的湿度越小越好。特别是在3.3 THz波段之前,由于本身的信号比较弱,如果水汽过大或测试过程中变化较大,将严重影响测试效果。该系统可以满足太赫兹探测器的研制、生产、检测和应用,它可以为材料的选取、工艺改进、数据补偿、光学系统设计、图像处理提供指导,同时也可以推动太赫兹武器装备效能的重要依据。因此,太赫兹探测器绝对光谱响应度的测量对器件设计制造者、成像装备系统设计制造者以及器件使用者来说都具有非常重要的指导意义。 展开更多

关键词 太赫兹探测器 反射法 绝对光谱响应度 相对光谱响应度 水汽

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热电型太赫兹探测器的快速测试方法研究

9

作者 张鹏 韩顺利 +3 位作者 韩强 董杰 吴寅初 吴斌 《红外技术》 CSCD 北大核心 2018年第6期541-544,共4页

针对热电型太赫兹探测器测试速度慢的缺陷,本文研究一种热电型太赫兹探测器测试数据的快速处理方法,提高热电型太赫兹探测器的测试效率。首先使用输出功率稳定的太赫兹源测试热电型太赫兹探测器的上升曲线,获得热电型太赫兹探测器的时... 针对热电型太赫兹探测器测试速度慢的缺陷,本文研究一种热电型太赫兹探测器测试数据的快速处理方法,提高热电型太赫兹探测器的测试效率。首先使用输出功率稳定的太赫兹源测试热电型太赫兹探测器的上升曲线,获得热电型太赫兹探测器的时间常数;其次研究热电型太赫兹探测器上升曲线的函数形式;然后依据热电型太赫兹探测器的时间常数和函数形式,推导热电型太赫兹探测器测试数据的快速计算公式;最后采用逐次累加取平均的方法对热电型太赫兹探测器的快速计算数据进行平滑处理。理论分析和实验结果表明:此方法不仅提高了热电型太赫兹探测器的测试效率,而且降低了测试结果的噪声,有利于太赫兹激光功率的快速测试。 展开更多

关键词 热电型太赫兹探测器 测试效率 时间常数

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基于超薄钽酸锂晶体材料高响应太赫兹探测器（英文） 被引量：5

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作者 梁志清 刘子骥 +3 位作者 蒋亚东 郑兴 王涛 于贺 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期520-524,616,共6页

太赫兹(Thz)探测器工作在室温条件下极大地促进了太赫兹科学与技术的应用。超薄(10μm)钽酸锂(LiTaO_3)晶片被用作太赫兹探测器敏感元材料。基于钽酸锂晶片太赫兹探测器在2.52 THz激光辐射源照射下,20Hz斩波频率时响应率可达到8.38×... 太赫兹(Thz)探测器工作在室温条件下极大地促进了太赫兹科学与技术的应用。超薄(10μm)钽酸锂(LiTaO_3)晶片被用作太赫兹探测器敏感元材料。基于钽酸锂晶片太赫兹探测器在2.52 THz激光辐射源照射下,20Hz斩波频率时响应率可达到8.38×10~4V/W,等效噪声功率NEP)可达到1.26×10^(-10)W。这种加工超薄钽酸锂晶片的方法为制备高响应率太赫兹探测器提供了一个可行的方法。 展开更多

关键词 太赫兹探测器 钽酸锂晶片 化学研磨及机械抛光 电压响应率 噪声等效功率

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基于AlGaN/GaN HEMT太赫兹探测器的340 GHz无线通信接收前端 被引量：6

11

作者 廉宇轩 冯伟 +4 位作者 丁青峰 朱一帆 孙建东 秦华 程凯 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期126-133,共8页

利用天线耦合AlGaN/GaN HEMT太赫兹探测器的自混频和外差混频效应,分别设计并测试了340 GHz频段直接检波式和外差混频式接收机前端。通过接收机信噪比的测量和接收功率的定标,得到了两种接收机的等效噪声功率。直接检波模式下探测器的... 利用天线耦合AlGaN/GaN HEMT太赫兹探测器的自混频和外差混频效应,分别设计并测试了340 GHz频段直接检波式和外差混频式接收机前端。通过接收机信噪比的测量和接收功率的定标,得到了两种接收机的等效噪声功率。直接检波模式下探测器的响应度约为20 mA/W,直接检波模式和外差混频模式下接收机的等效噪声功率分别约为−64.6 dBm/Hz^(1/2)和−114.79 dBm/Hz。在相同的载波功率和接收信号带宽条件下,当本振太赫兹波功率大于−7 dBm时,外差混频接收的信噪比优于直接检波的信噪比。当本振功率大于0 dBm时,外差混频接收机表现出优良的解调特性,其信噪比高出直接检波接收机的信噪比10 dB以上。 展开更多

关键词 氮化镓 太赫兹无线通信 太赫兹探测器 直接检波 外差混频

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蝶形天线增强的InP基室温HEMT太赫兹探测器研究 被引量：2

12

作者 李金伦 崔少辉(指导) +4 位作者 张静 张振伟 张博文 倪海桥 牛智川 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期132-138,共7页

采用分子束外延技术制备了InP基HEMT样片,室温下样片迁移率达10 289 cm2/(V·s)。通过光刻、腐蚀、磁控溅射、点焊等工艺技术制备出了蝶形天线耦合的太赫兹探测器件。器件采用的蝶形天线经HFSS软件仿真优化后,天线S11参数为-40 d B... 采用分子束外延技术制备了InP基HEMT样片,室温下样片迁移率达10 289 cm2/(V·s)。通过光刻、腐蚀、磁控溅射、点焊等工艺技术制备出了蝶形天线耦合的太赫兹探测器件。器件采用的蝶形天线经HFSS软件仿真优化后,天线S11参数为-40 d B,电压驻波比(VSWR)为1.15,增益可达6 dB,并与二维电子气沟道实现阻抗匹配。在VDI公司0.3 THz肖特基二极管太赫兹源辐照下进行器件测试,测试结果表明,室温下器件噪声等效功率(NEP)为40 nW/Hz1/2,探测响应度46 V/W,器件响应时间优于330μs。 展开更多

关键词 太赫兹探测器 高电子迁移率场效应晶体管 磷化铟 蝶形天线 分子束外延

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低维材料太赫兹探测器研究进展(特邀) 被引量：5

13

作者 刘肇国 周桓立 +2 位作者 何伟迪 赵宁 张彤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期124-133,共10页

太赫兹技术在无损检测、生物医学、工业检查、环境监测、局域通信和国防安全等领域具有广阔的应用前景。太赫兹系统中太赫兹探测器是其核心器件,其性能决定了太赫兹系统的应用市场,是推动太赫兹技术进一步发展的重要研究方向之一。但是... 太赫兹技术在无损检测、生物医学、工业检查、环境监测、局域通信和国防安全等领域具有广阔的应用前景。太赫兹系统中太赫兹探测器是其核心器件,其性能决定了太赫兹系统的应用市场,是推动太赫兹技术进一步发展的重要研究方向之一。但是,太赫兹波段较低的光子能量使得实现高速、灵敏的太赫兹探测颇有挑战。随着纳米技术和新材料制备技术的进步,低维材料的高迁移率、宽响应频带等性能为太赫兹探测器提供了新的机遇,低维材料太赫兹探测器得到广泛关注,其主要优势是高灵敏度、宽频带和低噪声,在近年来取得了显著的研究进展。虽然太赫兹探测器已经取得突破性发展,但各类太赫兹探测器仍然存在一些问题。在此背景下,文中从太赫兹探测器的分类出发,简要介绍了测辐射热计、热释电探测器、等离子体共振探测器和热载流子调控探测器的物理机制以及最新研究进展,并展望了未来低维材料太赫兹探测器的发展方向。 展开更多

关键词 太赫兹探测器 低维材料 研究进展

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基于金属-半导体-金属结构的Bi2Te3室温高响应率太赫兹探测器 被引量：1

14

作者 徐新月 张晓东 +7 位作者 吴敬 江林 吴彩阳 姚娘娟 曲越 周炜 尹一鸣 黄志明 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期459-463,472,共6页

基于二维拓扑绝缘体Bi 2Te 3材料利用微纳工艺制备了金属-拓扑绝缘体-金属(MTM)结构的太赫兹光电探测器.器件在0.022 THz的响应率可达2×10 3 A/W,噪声等效功率(NEP)低于7.5×10 -15 W/Hz 1/2 ,探测率D*高于1.62 ×10 11 cm... 基于二维拓扑绝缘体Bi 2Te 3材料利用微纳工艺制备了金属-拓扑绝缘体-金属(MTM)结构的太赫兹光电探测器.器件在0.022 THz的响应率可达2×10 3 A/W,噪声等效功率(NEP)低于7.5×10 -15 W/Hz 1/2 ,探测率D*高于1.62 ×10 11 cm·Hz 1/2 /W;在0.166 THz的响应率可达281.6 A/W,NEP低于5.18×10 -14 W/Hz 1/2 ,D*高于2.2×10 10 cm·Hz 1/2 /W;在0.332 THz的响应率可达7.74 A/W,NEP低于1.75×10 -12 W/Hz 1/2 ,D*高于6.7 ×10 8 cm ·Hz 1/2 /W;同时器件在太赫兹波段具有小的时间常数(7~8 μs).该项工作突破了传统光子探测的带间跃迁,实现了可室温工作、高响应率、高速响应以及高灵敏度的太赫兹探测器件. 展开更多

关键词 太赫兹探测器 二维材料 BI2TE3

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基于量子限制的受主带间跃迁太赫兹探测器的制备与测量 被引量：1

15

作者 翟剑波 黄海北 +2 位作者 李素梅 丛伟艳 郑卫民 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期986-991,共6页

使用分子束外延生长设备,在GaAs(100)衬底上生长了量子阱宽度为3 nm的GaAs/AlAs多量子阱样品,并在量子阱层中央进行了Be受主的δ-掺杂。根据量子限制受主从束缚态到非束缚态之间的跃迁,设计并制备了δ-掺杂Be受主GaAs/AlAs多量子阱太赫... 使用分子束外延生长设备,在GaAs(100)衬底上生长了量子阱宽度为3 nm的GaAs/AlAs多量子阱样品,并在量子阱层中央进行了Be受主的δ-掺杂。根据量子限制受主从束缚态到非束缚态之间的跃迁,设计并制备了δ-掺杂Be受主GaAs/AlAs多量子阱太赫兹光探测器原型器件。在4.2 K温度下,分别对器件进行了太赫兹光电流谱和暗电流-电压曲线的测量。在6 V直流偏压下,空穴载流子沿量子阱层方向输运。当正入射激光频率为6.8 THz时,器件响应率为2×10-4V/W(2μA/W)。通过器件的暗电流-电压曲线计算了器件全散粒噪声电流,在4.2 K、6 V直流偏压下,全散粒噪声电流为5.03 fA·Hz-1/2。 展开更多

关键词 太赫兹探测器 响应率 δ-掺杂量子阱 量子限制受主

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p-GaAs同质结太赫兹探测器的优化与性能 被引量：1

16

作者 钱飞 王天盟 +1 位作者 张月蘅 沈文忠 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期29-35,共7页

从提高p-GaAs同质结太赫兹探测器量子效率出发,在考虑温度和偏压等参数的影响后,优化了谐振腔增强的p-GaAs同质结太赫兹探测器的材料及结构参数,使探测器的量子效率提高到了17%.并计算了探测器的响应率、探测率和偏压、温度、光谱频率... 从提高p-GaAs同质结太赫兹探测器量子效率出发,在考虑温度和偏压等参数的影响后,优化了谐振腔增强的p-GaAs同质结太赫兹探测器的材料及结构参数,使探测器的量子效率提高到了17%.并计算了探测器的响应率、探测率和偏压、温度、光谱频率的关系,得到了最佳工作偏压（10~40 m V）、最佳工作温度（〈8 K）和最大探测率（4.1×10^10cm Hz1/2/W）.而通过施加一对匹配的反射镜来构造谐振腔的设计,所能获得的极限量子效率为26%,极限探测率和响应率分别为5.7×10^10cm Hz1/2/W、25.9 A/W. 展开更多

关键词 p-GaAs同质结太赫兹探测器 谐振器增强 量子效率 探测率

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耦合蝶形天线的石墨烯室温太赫兹探测器 被引量：1

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作者 杨嘉炜 郑春阳 +10 位作者 庞亚会 纪仲阳 李雨芮 胡嘉仪 朱江瑞 陆琪 林立 刘忠范 胡清梅 关宝璐 尹建波 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第10期125-133,共9页

高灵敏度、可室温下工作的太赫兹(THz)探测器是太赫兹在生物技术、量子传输、通信、成像等领域得以应用的关键。本文报道了一种石墨烯太赫兹探测器设计方法,该探测器通过将蝶形天线与石墨烯pn结构建至一个器件中,利用蝶形金属天线将波长... 高灵敏度、可室温下工作的太赫兹(THz)探测器是太赫兹在生物技术、量子传输、通信、成像等领域得以应用的关键。本文报道了一种石墨烯太赫兹探测器设计方法,该探测器通过将蝶形天线与石墨烯pn结构建至一个器件中,利用蝶形金属天线将波长为110 mm(2.7 THz)的太赫兹远场光汇聚至约800 nm的石墨烯THz吸收层,同时将这蝶形天线的两极设计为两个独立栅极,将800 nm的吸收层转变为可分离光电子的pn结区,通过增强局域光场增加太赫兹吸收,并同时增强光电子分离效率,将正交极化方向的消光比提升了1到2个数量级,在室温下实现了较低的噪声等效功率(NEP)~1 nW·Hz^(−1/2)。这一设计为太赫兹探测提供了新的技术路径。 展开更多

关键词 石墨烯 蝶形天线 太赫兹探测器 PN结

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硅基阻挡杂质带太赫兹探测器及其成像研究 被引量：1

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作者 王兵兵 王晓东 +4 位作者 陈雨璐 张传胜 臧元章 潘鸣 曹俊诚 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1867-1872,共6页

太赫兹探测及成像技术是推动太赫兹科学技术发展的基础和关键.为了实现高灵敏太赫兹探测及成像,设计了一种台面型硅基阻挡杂质带太赫兹探测器,详细介绍了其结构及探测机理,描述了其制备工艺流程,并搭建了黑体响应测试系统.结果表明,4.2... 太赫兹探测及成像技术是推动太赫兹科学技术发展的基础和关键.为了实现高灵敏太赫兹探测及成像,设计了一种台面型硅基阻挡杂质带太赫兹探测器,详细介绍了其结构及探测机理,描述了其制备工艺流程,并搭建了黑体响应测试系统.结果表明,4.2K温度条件下,3.8V工作偏压时,探测器峰值响应率可达55A/W,响应频段覆盖6.7~60THz.此外,搭建了一套两维扫描成像系统,实现了高分辨率被动成像.实验结果表明,成像系统空间分辨率可达400μm、温度分辨率约为7.5mK. 展开更多

关键词 阻挡杂质带 太赫兹探测器 峰值响应率 扫描成像 分辨率

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基于场效应晶体管的太赫兹探测器中天线设计的一种有效方法（英文）

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作者 张博文 颜伟 +10 位作者 李兆峰 白龙 Grzegorz Cywinski Ivan Yahniuk Krzesimir Szkudlarek Czeslaw Skierbiszewski Jacek Przybytek Dmytro B.But Dominique Coquillat Wojciech Knap 杨富华 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期389-392,共4页

在场效应晶体管太赫兹探测器中,合理的天线设计可以增强晶体管和太赫兹波之间的耦合效率,从而提高太赫兹探测器的响应度.提出一种基于晶体管栅极边缘沟道电场的仿真来设计平面天线的方法.这种方法尤其适用于太赫兹波段晶体管输入阻抗不... 在场效应晶体管太赫兹探测器中,合理的天线设计可以增强晶体管和太赫兹波之间的耦合效率,从而提高太赫兹探测器的响应度.提出一种基于晶体管栅极边缘沟道电场的仿真来设计平面天线的方法.这种方法尤其适用于太赫兹波段晶体管输入阻抗不容易得到的情况.通过流片完成的基于氮化镓高电子迁移率晶体管的太赫兹探测器的响应度测试证实了这种方法的有效性.集成碟形天线和双偶极子天线的太赫兹探测器最大响应度分别在170.7 GHz(1568.4 V/W)和124.3 GHz(1047.2 V/W)频点处测得,这个测试结果接近基于晶体管栅极边缘沟道电场的仿真结果. 展开更多

关键词 太赫兹探测器 平面天线 沟道电场 场效应晶体管

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宽谱红外/太赫兹量子棘轮探测器研究进展(内封面文章·特邀) 被引量：2

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作者 楚卫东 白鹏 +4 位作者 杨宁 王屹 韩尚杰 王迎新 赵自然 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期12-25,共14页

近年来,红外/太赫兹探测技术取得了卓越的进步,聚焦于当前主流的红外及太赫兹探测器就其优点和缺点进行相应评述。为满足现在科技水平所需的高速探测光子型红外/太赫兹探测器取得了广泛地关注和研究,但其工作温度低、响应光谱范围窄等... 近年来,红外/太赫兹探测技术取得了卓越的进步,聚焦于当前主流的红外及太赫兹探测器就其优点和缺点进行相应评述。为满足现在科技水平所需的高速探测光子型红外/太赫兹探测器取得了广泛地关注和研究,但其工作温度低、响应光谱范围窄等缺点限制了其应用的场景。就工作原理、工作模式、研究进展、能带工程等方面介绍GaAs基经典红外/太赫兹光子型探测器并进行评述。在此基础上,详细介绍文中提出的量子棘轮红外探测器(QRIP)的研究进展,从QRIP器件的工作原理、器件结构等方面阐述了其优势及可行性。通过研究QRIP不同的杂质类型、掺杂浓度、生长工艺、能带结构等条件以研究其工作机理及量子特性,列出了不同结构QRIP器件实验结果并进行了分析。棘轮结构在无外加电场下能够对红外能量进行探测,同时在特定的偏压下能够实现光谱可调的性质以实现宽谱的探测。进一步地,将QRIP集成LED制备出量子棘轮上转换器件,其能够实现4~200 THz的超宽谱探测,同时量子棘轮上转换探测器在25 K时响应率可以达到0.4 A/W。该研究表明了量子棘轮探测器能够有效提升器件的工作温度、响应光谱范围,为高工作温度红外/太赫兹光子型探测器实现提供了新思路。 展开更多

关键词 红外/太赫兹探测器 宽谱探测器 高温太赫兹探测 量子棘轮

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