电子科技大学电子科学与工程学院电子薄膜与集成器件全国重点实验室，四川 成都 611731
太赫兹（THz）技术在下一代移动通信技术、雷达成像技术、物质波谱识别、大气遥感和射电天文学等领域有着广泛的应用前景，其中，能够主动调控太赫兹波幅度、相位和频率等特性的调控器件已成为影响太赫兹技术实际应用的关键器件之一。空间光太赫兹调制器（STM）作为一种典型的空间型波前调控器件，在波束偏转、波束扫描、特殊波束赋形，甚至相控阵技术等方面有着重要的应用。总结、分析和归纳了近年来电控STM和光控STM的主要研究进展，重点介绍了实现技术更简单、工艺成本更低的半导体基全光STM。详细总结了这种全光STM的调制机制和计算模型，系统总结了基于全光STM实现的太赫兹功能器件以及在太赫兹成像技术中的最新研究进展，讨论了全光STM存在的局限，并针对改善调制效率、降低器件插入损耗、提高激光利用率等方面提出多种新型器件结构。最后，对全光STM未来的发展趋势进行了展望。
太赫兹波 空间调制器 半导体 超材料/超表面 太赫兹成像 激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811007
电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川成都 611731
研究了表面化学硫硒钝化技术对砷化镓基光控太赫兹调制器件性能的增强效应和机制。实验表明, 硫硒钝化能有效地去除砷化镓表面氧化物, 减少表面复合中心, 从而改善砷化镓的表面状态。钝化后, 光致发光 (PL)强度显著增强, 是参考砷化镓基底的 6倍。同时, 钝化效应可以显著提升砷化镓中少数载流子的寿命, 可达 2.2 ns。表面钝化效应可以显著提高砷化镓基太赫兹调制器的调制性能, 在 3 mW激光功率下测得调制深度为 41%, 调制速率为 88.81 MHz。该光控太赫兹调制器在低功率下具有高调制深度和调制速率, 在太赫兹通信领域有巨大的应用潜力。
太赫兹波 表面钝化 光控 调制器 terahertz wave surface passivation optically controlled modulator 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(4): 648
电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川成都 611731
研究了由微米金字塔阵列和纳米级氧化铝 (Al2O3)薄膜构成的微纳复合结构对硅基光控太赫兹调制器调制性能的增强效应和机制。实验表明，相对于半导体硅片，硅表面的微米金字塔阵列能够显著减少激光反射率，提高对激光的利用率，且能增加太赫兹波的调控面积。更重要的是，金字塔阵列上沉积的纳米级厚度 Al2O3薄膜还能进一步降低激光反射率，并能明显提升太赫兹波的调制效果，在 95.5 mW/mm2的激光功率密度下，其调制深度可达 91.2%。该光控太赫兹调制器在低激光功率下拥有高调制深度，在太赫兹成像和通信领域都有巨大的应用潜力。
太赫兹波 微纳米结构 光控 调制器 terahertz wave micro-nano structure optically controlled modulator 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(1): 7
电子科技大学电子科学与工程学院，四川成都 611731
基于相变材料二氧化钒 (VO2)和编码超表面技术设计了一种双向太赫兹多波束调控器件。在 0.7 THz下，通过给予器件热激励控制 VO2的相变状态，可使器件在反射和透射两种工作模式间切换。器件温度高于 68 ℃(VO2相变温度)时， VO2相变为金属态，器件工作在反射模式下，对太赫兹波进行高效反射并将入射波分为多束能量近似、方向不同的波束。在常温下， VO2为绝缘态，器件工作在透射模式，对太赫兹波进行高效透射。对反射和透射两个方向波束的动态调控使器件本身不再成为透射或反射波传输的阻碍。这种对太赫兹多波束的动态双向调控在太赫兹无线通信场景中非常有用。
二氧化钒 编码超表面 动态波束调控 双向 太赫兹通信 VO2 coding metasurface dynamic beam control two -way terahertz communication 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(1): 1
电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川成都 611731
为解决主流太赫兹成像技术在成像速度、分辨力、清晰度以及制造成本等方面存在相互制约的问题，提出一种基于光控型空间调制器的太赫兹波快速成像技术。这一技术利用新型硅基太赫兹调制材料与数字微镜阵列器件 (DMD)的集成，实现了基于单像素太赫兹探测器的快速成像，进一步分析了太赫兹波束分布特性和高斯背景对成像效果的影响，并提出了有效的优化方法。实验结果证实这种新型技术能够显著提高成像分辨力和清晰度。
太赫兹波 成像技术 空间调制器 单像素探测器 黑硅 terahertz wave imaging technology spatial modulator single-pixel detector black silicon 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(3): 351
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 611731
通过将三维石墨烯材料与聚二甲基硅氧烷薄膜相结合, 设计并研制了一种宽带可拉伸的太赫兹波吸收材料, 设计结构可以使三维石墨烯在聚二甲基硅氧烷层的保护下实现大幅度拉伸。实验结果表明, 该吸波材料在0.2~1.1 THz的测试范围内有最高90%的吸收率, 同时在20%的拉伸量下复合结构对太赫兹波吸收率基本保持不变, 并且在去掉外力时材料样品的结构和性能均可恢复至原始状态。可拉伸太赫兹吸波材料具有带宽大、吸收率高、加工简单以及可大面积制备等优点, 在太赫兹吸收器等领域中具有潜在的应用价值。
太赫兹 三维石墨烯 吸收特性 可拉伸性 terahertz three-dimensional graphene absorbing materials stretchability 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(1): 1
电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川成都 610054
提出一种硅基金字塔结构光控太赫兹波调制器。通过化学刻蚀方法在高阻硅基底形成微米级的金字塔结构, 研究该结构与高阻硅片对激光的反射率及对太赫兹的调制情况。实验表明, 金字塔结构可有效降低激光反射率, 提升激光利用率, 并且通过增加太赫兹波调制面积, 达到显著增强太赫兹波的调制效果, 其调制深度达到 90%以上。该硅基金字塔结构光控调制器可在极低的激光功率下工作, 具有宽带、大幅度调制的特点, 在太赫兹成像领域具有重要应用价值。
太赫兹波 金字塔结构 调制器 光控 terahertz wave pyramid structure modulator optically tuned 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(2): 195
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川 成都 610054
通过硅基微结构与二氧化钒(VO2)相变薄膜相结合，设计并实现了一种电控太赫兹幅度调制器件。该调制器具有很高的太赫兹波透射率与极低的器件插损，同时具有大的工作带宽和调制深度。仿真和实验测试结果表明，该调制器对太赫兹波的增透响应带宽为0.25~0.95 THz波段。在0.4~0.85 THz频段内(约450 GHz宽带)的透射率超过80%，相较于硅衬底的透射率增加了10%以上，且透射率最高可达85%。对该器件电调控后，调制深度可达76%以上，器件透射率变化幅度可达65%。因低插损、大调制幅度以及宽工作带宽，该太赫兹调制器在太赫兹成像和通信系统中具有重要的应用价值。
太赫兹波 微米结构 调制器 VO2薄膜 绝缘体金属相变 Terahertz waves microstructure modulator VO2 thin film insulator-metal phase transition 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(1): 29
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
In this work, we report a broadband terahertz wave modulator based on a top-gate graphene field effect transistor with polyimide as the gate dielectric on a PET substrate. The transmission of the terahertz wave is modulated by controlling the Fermi level of graphene via the polyimide as the top-gate dielectric material instead of the traditional dielectric materials. It is found that the terahertz modulator can achieve a modulation depth of ～20.9% with a small operating gate voltage of 3.5 V and a low insertion loss of 2.1 dB.
230.4110 Modulators 300.6495 Spectroscopy, teraherz 160.4236 Nanomaterials 310.6845 Thin film devices and applications Chinese Optics Letters
2016, 14(5): 052301
1 电子科技大学 光电信息学院, 四川 成都610054
2 电子科技大学 微电子与固体电子学院, 四川 成都610054
提出了一种高度可调、宽角度且具有完美吸收和极化不敏感的超材料吸波体.模拟的结果显示, 在5.8μm处可达到最高吸收率99.9%；通过改变其几何参数, 吸波体的谐振波长在3.4μm到8.6μm的范围内可任意地调节, 且都具有不低于95%的峰值吸收率.在横磁波下, 当入射角度小于80°时, 吸波体的吸收率保持在95%以上；在横电波下, 当入射角小于60°时, 吸收率保持在92%以上.此外, 极化角度在0到90°变化时, 吸波体具有极化不敏感性.
超材料 吸波体 红外 可调谐 metamaterial absorber infrared tunable 红外与毫米波学报
2015, 34(4): 0406
