第6章太赫兹波探测器.pptVIP

2、热释电探测器的输出电压 高莱探测器-工作原理 Company Logo 1.热敏电阻的分类及其工作原理 2.什么是热电偶？解释温差电动势和接触电动势？ 3.热释电探测器的工作原理？ 4.高莱探测器的工作原理？ 热辐射探测器作业 基于AlGaN/GaN高电子迁 移率晶体管的太赫兹波探测器件的研究 Terahertz detector based on AlGaN/GaN high electron mobility transistor (HEMT) 第6章太赫兹波探测器 太赫兹波探测器的发展现状 探测器的设计（天线和滤波器） 探测器的加工、测试和优化 探测器的应用研究 总结与展望 太赫兹波探测器的研究背景及意义 宽频性：0.1THz~10THz(30um~3mm)。 透视性：对非极性物质有很强的穿透能力（对不透明物体进行透视成像）。 安全性：1THz光子的能量为4.1meV，约为X射线光子能量的1/100（可用于旅客 的安全检查）。 可用于物质的光谱分析：大量极性分子的振动和转动能级正好处于THz波频段。 目前太赫兹光源的辐射功率普遍都比较低，因此发展高灵敏度、高信噪比 的太赫兹探测技术尤为重要。 Bolometer： 4.2 K 容易受到各种热源的干扰 不便于携带 Pyroelectric Detector： 低速 Golay cell： 灵敏度较差 探测效率较低 Schottky Diode： 0.1 THz ~ 1 THz Room temperature High responsivity Low NEP and High-speed 太赫兹波探测器的研究背景及意义 * German team （U.R. Pfeiffer, E. ?jefors, A. Lisauskas, D. Glaab, and H.G. Roskos, et al） Institute for High-Frequency and Communication Technology，University of Wuppertal 0.25 mm-Si CMOS, 3x5 FPA (readout circuits integrated) 5.3 mA/W or 150 V/W @ 650 GHz NEP ~ 0.5 nW/Hz0.5 Self-mixing Panasonic Corp. （ Tohoku University, Japan (2010)） 68th Device Research Conference 2010, Nano T-gate (80 nm) GaN/AlGaN-HEMT R ~ 1100 V/W @ 1000 GHz. Resonant detection 关于太赫兹探测器的一些必威体育精装版研究进展 Patch antennas Nano gate Dipole antenna Nano gate 研究中存在的不足之处 自混频探测的物理机理跟实验不能很好的符合； 响应度较低； 缺乏有效的天线结构。 RV=150 V/W GaAs HEMT 200GHz 参考： D. Veksler, F. Teppe, A. P. Dmitriev, V. Yu. Kachorovskii, W. Knap, and M. S. Shur，PRB 73, 125328 2006 Company Logo 主要研究内容 提出和发展了自混频探测的物理模型； 设计了一种适用于自混频的高效太赫兹天线； 设计了一种高效的太赫兹低通滤波器； 形成了一套比较完善的加工工艺； 从实验上验证了自混频理论的正确性； 详细研究了探测器探测效率跟天线尺寸的关系。 用FDTD模拟设计适合自混频探测原理的天线结构和滤波器等。 模拟设计 设计光刻板，首先从工艺制作上证明单步工艺的可行性，并进行整体器件的加工。 器件加工 搭建THz探测的电学和光学测试系统（包括PCB板，偏振片，三维手动微动平台等） 测试分析 结构优化 对测试结果进行分析，并反馈设计，优化器件结构，最终实现高灵敏度，高响应度和较低的NEP。 研究方法 自混频探测的模型及原理 工作原理图 CMOS or HEMT 背景电流 光电流 选用电子迁移率较高的材料 设计高效的太赫兹混频天线 栅控能力 天线耦合效率 材料选择及其特性 有一层自然的导电沟道（2DEG）； 通过栅压可以调节2DEG的浓度； 有较高的电子迁移率； 便于2DEG耦合THz电场； 可在室温下工作。 优势 or 特点： Sapphire 2 nm GaN