1 中国工程物理研究院 a.电子工程研究所, 四川绵阳 621999
2 b.微系统与太赫兹研究中心, 四川成都 610200
太赫兹波独特的性质使其在物理学、生物学、医疗诊断、无损检测、无线通信等领域有着广阔的应用前景。共振隧穿二极管(RTD)是一种基于量子隧穿效应的半导体器件, 利用其负微分电阻和直流非线性特性, 可以分别实现太赫兹波的产生和探测, 近年来获得越来越多的关注。基于 RTD的太赫兹探测器具有可室温工作、体积小、易集成、灵敏度高等特点, 使其在未来短距离、超高速的太赫兹无线通信及万物互联等场景具备优势。本文将重点介绍太赫兹 RTD探测器的研究进展及其应用进展, 并对后续技术发展进行展望。
太赫兹探测器 共振隧穿二极管 直接探测 相干探测 terahertz detectors Resonant Tunneling Diodes direct detection coherent detection 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(10): 991
1 Kunming Institute of Physics, Kunming650223, China
2 Key Laboratory of Optoelectronic Technology & Systems, Chongqing University, Chongqing 400044, China,3. College of Engineering, Swansea University, Swansea SA1 8EN, United Kingdom,4. Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai00083, China
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太赫兹波由于其独特的光学和电学性质，在物理学、生物学、公共安全检查、局域通信、信息安全、环境监测、无损检测和**科技等民用或**领域都有着广阔的应用前景。太赫兹探测器作为太赫兹领域的核心器件，在太赫兹系统中扮演着重要角色。因此太赫兹探测器的性能，决定了太赫兹系统的应用市场。近年来，太赫兹探测器的发展已取得突破性的成果，但是太赫兹探测器还存在着一些普遍的问题，制冷的太赫兹探测器虽然有响应速率快和噪声等效功率低等优点，但是其紧凑性不好，并且成本较高。室温可工作的太赫兹探测器虽然不需要制冷环境，但是噪声等效功率偏大，灵敏度也不高。该综述从太赫兹探测器的制备材料和器件形式等方面，阐述了太赫兹探测器的发展现状及其应用领域。
太赫兹探测器 材料 研究进展 应用现状 terahertz detectors materials research progress application status
1 中国科学院半导体研究所 半导体集成技术工程研究中心, 北京 100083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 波兰科学院 高压物理研究所, 波兰 华沙, PL01-142
4 先进材料与技术中心 中央实验室, 波兰 华沙, PL02-822
5 蒙彼利埃大学与法国国家科学研究院查尔斯·库伦实验室, 法国 蒙彼利埃, UMR 5221
6 中国科学院半导体研究所 超晶格实验室, 北京 100083
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.
太赫兹探测器 平面天线 沟道电场 场效应晶体管 terahertz detectors planar antenna channel electric field field effect transistors
