基于DOE策略的多层薄膜残余应力对太赫兹微桥形变的影响

桥面多层膜系残余应力匹配是消除太赫兹微测辐射热计微桥结构形变的重要手段.仿真建立了像元尺寸为35μm×35μm微桥单元有限元模型.基于实验设计(DOE)正交法,采用IntelliSuite软件进行应力仿真,获得支撑层、钝化层、电极层、热敏层、吸收层应力分别为+200 Mpa、+200 Mpa、+200 Mpa、0 Mpa、-400 Mpa的最佳应力组合,最小微桥单元形变(0.0385μm).通过各膜层残余应力控制,制备出基于该优化微桥单元结构的320×240太赫兹焦平面阵列,获得与仿真结果相符的极小形变微桥.     

基于氧化钒热敏特性的太赫兹探测器

采用氧化钒(VOX)薄膜作为热敏层的非制冷红外微测辐射热计在红外探测方面已取得很大成功,而当将其用于波长更长的远红外太赫兹(THz)波探测时其中存在的不足就会体现出来。介绍了基于微测辐射热计设计的 THz 探测器所需的 THz 波吸收材料、VOX热敏材料及信号读出电路应满足的基本要求,为研制 THz 波探测器提供了必要参考,并给出已研制成功的 VOX热敏薄膜材料的部分性能实验结果。     

基于狄拉克半金属的太赫兹探测器研究进展简介

太赫兹波具有安全性好、透射性强、指纹特性等特点，在无损探测、雷达成像、空间通信等领域展现出巨大的应用前景，在现阶段的科学研究中热度不减。狄拉克半金属具有量子反常霍尔效应、零带隙受拓扑保护和超高迁移率等特性，在太赫兹探测领域展现出非凡特性，为探索实现室温太赫兹探测提供了新思路。本文介绍了基于狄拉克半金属材料太赫兹光电探测器的研究现状，讨论了器件性能与探测机理，并对其在太赫兹光电探测领域的发展前景进行了展望。     

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。     

测辐射热计型太赫兹波探测器

美国专利US7557349 (2009年7月7日授权)本发明提供一种采用微桥结构的测辐射热计型太赫兹波探测器。该探测器的微桥结构中有一个包含一层     

太赫兹共振隧穿二极管探测器研究进展及应用

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。     

太赫兹波探测器技术研究进展

对现有的几种常见太赫兹探测技术进行了总结,介绍了探测太赫兹脉冲信号的THz-TDS技术、外差探测的相干探测技术以及基于热吸收的直接探测技术。分析了等离子波探测器相对于传统电子和光子探测器的优势,并重点介绍了以石墨烯为材料的新型太赫兹探测器的研究进展。     

基于液体对太赫兹脉冲进行高灵敏探测

由于液体（尤其是液态水）对太赫兹波的强吸收,以液体为介质的太赫兹波产生和探测长期以来被认为是无法实现的。本文综述了基于液体的太赫兹相干探测方法,此方法能在更低的探测激光能量下实现更高的探测灵敏度,可以解决目前基于固体和空气的探测方法遇到的探测频带受限、探测激光能量过高的问题。该探测方法的工作机理被归结为飞秒激光与太赫兹波在液体等离子体中的四波混频过程,因此太赫兹波与探测激光、产生的二次谐波间的场强、偏振具有简单的依赖关系,这使得此方法具有良好的稳定性,并可用于太赫兹波偏振敏感光谱的检测。液态水对太赫兹波的强吸收限制了检测灵敏度的进一步提高,可以利用其他液体或溶液替代纯水来降低太赫兹波的吸收,提高探测灵敏度,这对于该探测方法的进一步推广具有重要意义。     

太赫兹波远程探测的最新研究进展

太赫兹波具有许多独特的性质,在很多科学技术领域有着广泛的应用前景。然而,由于水汽对太赫兹波存在强烈的吸收,使得太赫兹波在空气中的传输距离十分有限,限制了太赫兹波的应用,如何实现太赫兹波的远程探测成为太赫兹领域的研究重点。本文介绍了最近出现的THz-REEF和TEA两种远程太赫兹波探测方法,分析了探测过程和探测系统的结构,解释了内在的物理机制,并对其应用进行了展望。     

基于光子混频的可调谐连续太赫兹波辐射系统

基于光子混频原理及相干探测技术,利用外腔半导体激光器及一种蝶形交指结构低温砷化镓光电导天线,搭建了一个可调谐连续太赫兹波辐射探测系统。在室温条件下,实现了连续太赫兹波的产生及探测,其连续太赫兹波输出的线宽优于1 MHz。在频率小于0.70THz时,实验获得的系统信噪比均在50dB以上。在频率为0.50THz处,系统信噪比为64dB。另外,还实验研究了辐射太赫兹波电场强度与光电导天线偏置电场的关系,讨论了外腔半导体激光器模式对连续太赫兹波辐射的影响。     

Real-time imaging using a 4.3-THz quantum cascade laser and a 320 /spl times/ 240 microbolometer focal-plane array

We report the use of a /spl sim/50-mW peak power 4.3-THz quantum cascade laser (QCL) as an illumination source for real-time imaging with a 320 /spl times/ 240 element room-temperature microbolometer focal-plane array detector. The QCL is modulated synchronously with the focal-plane array for differential imaging. Signal-to-noise ratios of /spl sim/340 are achieved at a 20-frame/s acquisition rate, and the optical noise equivalent power of the detector array at 4.3 THz is estimated to be /spl sim/320 pW//spl radic/Hz. Both reflection and transmission mode imaging are demonstrated.     

非制冷焦平面热像仪温度控制设计

在分析法国ULIS公司生产的320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011技术参数的基础上,论述了微测辐射热计非制冷红外焦平面热像仪温度控制的必要性,指出了温度控制设计的实质。并讨论了单片机、线性模式单芯片热电制冷器控制器和开关模式单芯片热电制冷器控制器温控方案的优缺点。提出了使用AD公司生产的全新单芯片热电制冷器控制器ADN8830的温控设计方案,以该芯片为核心设计出适合320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011的温度控制电路,该电路能够把焦平面阵列温度变化控制在30±0.01℃范围内,使探测器工作在最佳温度。该方案功耗低、效率高、体积小,是一种较好的温控设计方案。     

Microbolometer Terahertz Focal Plane Array and Camera with Improved Sensitivity in the Sub-Terahertz Region

Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves - A pixel in an uncooled microbolometer terahertz (THz) focal plane array (FPA) has a suspended structure above read-out integrated circuit...     

倒装焊结构对太赫兹对数周期天线的影响

设计了一种倒装焊结构,用于340GHz的肖特基二极管探测器。探测单元是基于砷化镓（GaAs）工艺设计的。薄膜陶瓷支撑层旨在为太赫兹检测单元提供封装。通常,导电胶用作天线和输出电路之间的附接。分别对倒装焊结构和无倒装焊结构（类引线键合结构）模型对太赫兹接收天线性能的影响进行研究。为了比较的目的,使用相同的测试系统表征FC结构模型和无FC结构模型（引线键合结构）。通过引线键合与倒装焊测试增益的结果比较,表明倒装焊结构可以作为大规模太赫兹检测阵列封装的低成本解决方案。     

Enhancement of Real-Time THz Imaging System Based on 320 × 240 Uncooled Microbolometer Detector

A real-time terahertz (THz) imaging system was demonstrated based on a 320?×?240 uncooled microbolometer detector combined with a 2.52 THz far-infrared CO₂ laser. On the top of micro-bridge structure (35?×?35 μm²), a 10 nm nickel-chromium (NiCr) thin film was deposited to enhance THz absorption, which was fabricated by a combined process of magnetron sputtering and reactive ion etching (RIE). By mechanical simulation using design of experiment (DOE) method, the minimum deformation was optimized to 0.0385 μm, and a measured deformation of 0.097 μm was achieved in the fabrication. The fabricated micro-bridge pixel was used for THz detection, and a responsivity of 1235 V/W was achieved with a noise equivalent power (NEP) of 87.4 pW/Hz^1/2. THz imaging of metal gasket covered by label paper, paper clip in an envelope, and watermark of a banknote was demonstrated by a combination of histogram equalization (HE) and linear enhancement algorithm.     

硅基非致冷混合式焦平面探测器阵列研究

本文报道一种32×48元高灵敏非致冷混合式焦平面探测器厚膜阵列.提出了一种采用掺杂钛酸锶钡厚膜作为敏感材料的硅基微机械加工电容式红外探测器像元结构,对其工作原理、器件性能优化设计与制作工艺流程进行了分析,得出了优化的结构参数.分析了影响器件性能的关键因素,给出了器件所用铁电材料的基本物理和电学特性参数以及器件的热隔离技术和相应参数.本结构的像元电容值增量接近相同敏感面的体材料红外探测器,减小了像元与衬底电极引线的寄生电容.采用这种结构的红外探测器阵列对电路的精度要求低,便于研制集成电路.该红外探测器阵列结构的设计思路,符合大阵列红外焦平面像元结构设计的发展趋势,为开展非致冷红外焦平面阵列探测器研究奠定了基础.     

太赫兹成像雷达系统研究进展*

与微波雷达和光电探测器相比,太赫兹成像雷达具有高分辨率成像、穿透能力好等众多优势,是太赫 兹技术的重要应用方向之一。本文介绍了近年来国内外全固态太赫兹成像雷达系统方面的研究进展,指出太赫兹 成像雷达研究中的部分关键技术,为太赫兹成像雷达系统的应用发展提供参考。     

一种与CMOS工艺兼容的热电堆红外探测器

报道了一种与CMOS工艺兼容的微机械热电堆红外探测器。提出了具有一对热电偶的两层悬浮结构,其占空因子达到80%以上,并采用P/N多晶硅作为热电偶材料,黑硅作为吸收层材料。给出了器件的工作原理,对性能优化与制作的工艺流程进行了分析,结合所选材料的基本参数,得到了优化后的结构尺寸。通过理论计算,可以获得响应率大于1000 V/W,探测率大于1×108cmHz1/2W-1,时间常数小于40ms,噪声等效温差小于30mK的性能优良的热电堆红外探测器。该器件的吸收层位于结构中的顶层,金属布线位于底层,便于与后续电路集成。单元大小为25 m×25 m,有利于制作非制冷红外焦平面阵列。     

Novel detectors for traceable THz power measurements

Several novel types of detectors for the measurement of electromagnetic radiation in the THz spectral range are described. Firstly, detectors based on pyroelectric foil coated with different absorbers have been developed focusing on the following features: high accuracy due to well-characterized absorption, high sensitivity, large area absorbers and frequency and polarization independence. A three-dimensional design with five absorptions gave an overall absorption of more than 98 %. Secondly, detectors based on pyroelectric foils with thin metal layers were realized. An absorption of 50 % can be obtained if the thickness of the layers is carefully adjusted. According to electromagnetic theory this degree of absorption is independent of the polarization and frequency of the radiation in a wide range from at least 20 GHz to 5 THz. The third type of detector is based on a new type of volume absorber with a polished front surface and a gold-coated back side. It is the absorber of choice of the standard power detector for disseminating the spectral power responsivity scale. This standard detector allows the application of a physical model to calculate its spectral responsivity in the range from 1 THz to 5 THz if the detector has been calibrated at one single frequency. Finally, a THz detector calibration facility was set up and is now in operation at PTB to calibrate detectors from customers with an uncertainty as low as 1.7 %.