蝶形天线增强的HEMT室温太赫兹探测器

介绍了一种基于GaN/AlGaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的高速、高灵敏度室温太赫兹探测器。在太赫兹波辐射下,HEMT源漏端产生直流光电流,并能被栅压灵敏地调控。探测器中新颖的蝶形天线设计使接收到的太赫兹电场得到显著增强,提高了探测器的响应度。通过测量探测器对不同偏振方向的太赫兹光的响应,有效验证了蝶形天线对太赫兹电场的增强作用。室温下,探测器的等效噪声功率约为5×10-10W/Hz21,平均响应度达42mA/W。实验结果表明,光电流的产生与二维电子气沟道的场效应特性和入射太赫兹波电场在电子沟道中的分布密切相关。自混频理论能很好地描述实验结果。     

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

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.     

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）

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.     

碟形天线耦合的CVD石墨烯室温太赫兹探测器北大核心

基于本征高迁移率、无能隙光谱以及非特征频率吸收的特性,石墨烯在太赫兹频段的调制器和探测器应用被予以厚望。制备了碟形天线耦合的CVD石墨烯场效应晶体管太赫兹探测器,实现了室温的高灵敏太赫兹探测。采用Au膜辅助转移技术屏蔽了有机物对石墨烯的沾污,配合自对准工艺控制了栅源间寄生效应,石墨烯器件场效应迁移率达7000 cm^(2)/(V·s),且在室温下表现出较高的太赫兹探测灵敏度,0.3 THz频率下器件的电压响应率为50 V/W,噪声等效功率为58 pW/Hz0.5。     

蝶形天线增强的共振隧穿二极管太赫兹探测器研究

采用分子束外延技术制备了基于共振隧穿二极管的探测器样品。为提高探测响应度,探测器采用蝶形天线增强太赫兹电场强度,并以0.2THz入射频率为参考对天线结构进行设计。测试采用输出功率为20 mW的太赫兹源,室温下在有无太赫兹波辐照时分别进行电流-电压(I-V)测试,峰值电压为1.398V。对比最大电流值之差,计算得到探测器响应度为20mA·W~(-1),噪声等效功率为15nW·Hz~(-0.5),并通过测量探测器对不同角度入射太赫兹波的响应,验证了天线对太赫兹电场的增强作用。     

蝶形天线增强的InP基室温HEMT太赫兹探测器研究

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/（Vs）。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 dB,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330 s。     

互补型对称金属-氧化物-半导体集成电路

简单回顾一下金属—氧化物—半导体(以下简称“MOS”)绝缘栅场效应晶体管的一些基本特点。这些器件包含扩散在硅衬底上的两个电极(源和漏)。源和漏由有限的空间分离开,所以形成了一个多数载流子传导沟道。金属栅做在沟道之上并与之绝缘。 n型沟道器件一般在漏电源电位(V_(dd))、源和衬底地电位(V_(ss))下工作。如果给栅加上正电位,则在栅极和衬底之间产生一电场。由于电场必须终止在电荷上,电子通过衬底并且随     

HEMT太赫兹探测器响应度和NEP的检测与分析

在0.8～1.1 THz内,对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)太赫兹探测器的响应度和噪声等效功率进行了具体测试和分析。在太赫兹波辐射下,HEMT太赫兹探测器源漏端产生能被栅压灵敏调控的直流光电流。该型探测器在300 K和77 K下的电流响应度分别为83 mA/W和4.1 A/W,电压响应度分别为4 kV/W和50 kV/W,噪声等效功率分别达到22 pW/Hz0.5和1 pW/Hz0.5。采用两种较为典型的测量方法,通过对实验结果的比较,确定了影响该类型探测器的响应度和噪声等效功率的主要因素,并提出了增强响应度和降低噪声等效功率的具体措施。     

基于65 nm标准CMOS工艺的3.0 THz 探测器

基于Dyakonov和Shur等离子体波振荡原理设计并流片制备了一种采用65 nm标准CMOS工艺的3.0THz探测器,探测器包括贴片天线、NMOS场效应晶体管、匹配网络及陷波滤波器。探测器在室温条件下可达到526 V/W的响应率(Rv)和73 pW/Hz1/2的噪声等效功率(NEP)。采用该探测器和步进电机搭建了太赫兹扫描成像系统,获得了太赫兹源出射光斑的远场形状,光斑的半高宽(FWHM)为240μm;并对聚甲醛牙签和树叶进行了扫描成像实验,结果表明CMOS太赫兹探测器在成像领域有潜在的应用前景。     

高压LDMOS准饱和效应研究

借助于SILVACO TCAD仿真工具,研究了高压LDMOS电流准饱和效应(Quasi-saturation effect)的形成原因。通过分析不同栅极电压下漂移区的耗尽情况以及沟道与漂移区电势、电场和载流子漂移速度的分布变化,认为当栅压较低时,LDMOS的本征MOSFET工作在饱和区,栅压对源漏电流的钳制明显,此时沟道载流子速度饱和;而在大栅压下,随着沟道导电能力的增加以及漂移区两端承载的电压的增大,本征MOSFET两端压降迅速降低,器件不能稳定地工作在饱和区而进入线性工作区,此时沟道中的载流子速度不饱和。LDMOS器件的源漏电流的增大主要受漂移区影响,栅压逐渐失去对器件电流的控制,此时增大栅压LDMOS器件的源漏电流变化很少,形成源漏电流的准饱和效应。最后,从器件工作过程对电流与栅压的关系进行了理论分析,并从理论结果对电流准饱和效应进行了深入分析。     

硅单电子晶体管的制造及特性

报道了采用电子束光刻、反应离子刻蚀及热氧化等工艺,在p型SIMOX(separation by implanted oxygen)硅片上成功制造的一种单电子晶体管.特别是,提供了一种制造量子线和量子点的工艺方法,在器件的电流-电压特性上观测到明显的库仑阻塞效应和单电子隧穿效应.器件的总电容约为9.16aF.在77K工作温度下,也观测到明显的电流-电压振荡特性.     

硅单电子晶体管的制造及特性

报道了采用电子束光刻、反应离子刻蚀及热氧化等工艺,在p型SIMOX(separation by implanted oxygen)硅片上成功制造的一种单电子晶体管.特别是,提供了一种制造量子线和量子点的工艺方法,在器件的电流-电压特性上观测到明显的库仑阻塞效应和单电子隧穿效应.器件的总电容约为9.16aF.在77K工作温度下,也观测到明显的电流-电压振荡特性.     

Design and simulation of a nanoelectronic single electron 2-4 decoder using a novel simulator

The design and simulation of a single-electron 2-4 decoder using a novel single electron circuit simulation tool named single-electron circuit simulator (SECS), is presented in this paper. In single electron circuits bits of information are represented by the presence or absence of single electrons at conducting or semiconducting islands. SECS utilizes the Monte Carlo method and the change in free-energy of the whole circuit determines the tunnel rates of possible tunnel events, providing thus a real time simulation of any arbitrary single-electron circuit. Furthermore, SECS is using the SPICE interface for schematic capture. SPICE models of single-electron circuit structures have been developed and, therefore, SECS can also be used for the design and simulation of hybrid microelectronic—single-electron circuits.     

透射电镜电学测试样品杆与扫描电镜联合系统的搭建

透射电子显微镜电学测试样品杆是用于透射电子显微镜中测试样品外场加载下电学性能的专用仪器。本文介绍通过对法兰及其它对接接口的系列设计,使该系统可应用于扫描电子显微镜中。该系列设计改造,能够大大拓展该电学测试系统的应用范围。以单根Si纳米线为例,在扫描电子显微镜中利用该电学测试系统实现Si纳米线弯曲变形下电输运性能的研究。     

Characterization of a room temperature terahertz detector based on a GaN/AlGaN HEMT

We report on the characterization of a room temperature terahertz detector based on a GaN/AlGaN high electron mobility transistor integrated with three patch antennas.Experimental results prove that both horizontal and perpendicular electric fields are induced in the electron channel.A photocurrent is generated when the electron channel is strongly modulated by the gate voltage.Despite the large channel length and gate-source/drain distance, significant horizontal and perpendicular fields are achieved.The device is well described by the self-mixing of terahertz fields in the electron channel.The noise-equivalent power and responsivity are estimated to be 100 nW/（Hz）^1/2 and 3 mA/ W at 292 K,respectively.No decrease in responsivity is observed up to a modulation frequency of 5 kHz. The detector performance can be further improved by engineering the source-gate-drain geometry to enhance the nonlinearity.     

自限跃迁型CuBr激光等离子体电子温度和电子密度

在一台CuBr脉冲激光器上,在不同的工作条件下,观测了时间分辨的氢原子H_a、H_β谱线强度。采用文献[3]所介绍的方法,应用计算机数值模拟H_α、H_β谱线强度,得到了不同工作条件下的时间分辨的电子温度和电子密度,讨论了它们对激光行为的影响。     

等离子体中激光脉冲对注入电子的加速

分析了等离子体中传播的圆偏振激光脉冲对注入电子(沿任意方向注入)的加速。导出了电子获得加速所需的激光强度阈值及相应的电子能量增益的一般解析表达式。该强度阈值对电子的初始横向动量十分敏感,为了获得较低的阈值,应尽可能使电子的初始运动方向沿激光脉冲的传播方向。     

溴化亚铜脉冲激光研究

本文应用电子温度、电子密度实验值,通过数值求解CuBr激光能级粒子数速率方程,得到了脉冲期间随时间变化的铜原子能级粒子数和激光脉冲功率,结果表明:计算的激光脉冲与实验观测基本相符;电子温度峰值和电子温度在较高能量区的滞留时间,是决定激光行为的两个重要因素。     

喇曼自由电子激光器辐射谱的测量

本文报道了利用微波栅摄谱仪测量在超辐射工作条件下的喇曼自由电子激光器辐射谱的初步结果。观察到了毫米波自由电子激光器的调谐特性。实验结果表明,辐射谱的中心频率随波荡场强度的增加而减小,这与考虑波导模影响的集体制式自由电子激光的有关理论预言相符。     

磁场与纵向座标无关的摆动器的研究

利用叠加原理计算了Ｓｈｌｏｍｏ Ｐｉｎｈａｓ提出的一种新型摆动器的空间磁场分布并对其进行了数值模拟分析。