基于超薄钽酸锂晶体材料高响应太赫兹探测器

太赫兹(Thz)探测器工作在室温条件下极大地促进了太赫兹科学与技术的应用。超薄(10μm)钽酸锂(LiTaO3)晶片被用作太赫兹探测器敏感元材料。基于钽酸锂晶片太赫兹探测器在2.52 THz激光辐射源照射下, 20Hz斩波频率时响应率可达到8.38×104V/W, 等效噪声功率NEP)可达到1.26×10-10W。这种加工超薄钽酸锂晶片的方法为制备高响应率太赫兹探测器提供了一个可行的方法。     

基于钽酸锂晶片的太赫兹热释电探测器

针对自由空间和波导传输太赫兹辐射功率兼容测试的需求,开展了光敏面直径为10 mm的多功能太赫兹热释电探测器的相关研究。通过有限元分析及热电耦合仿真设计,建立了敏感元件由100 μm 厚的钽酸锂（LiTaO₃）晶片和碳纳米管吸收层组成的太赫兹热释电探测器模型;采用优化的精确减薄抛光和剥离等关键工艺,重点攻克了采用大晶片多阵列方式制作LiTaO₃基太赫兹热释电探测器敏感元件的工艺难题,并完成了太赫兹热释电探测器的研制。在设定条件下,该探测器的响应度为371.8 V/W,噪声等效功率为0.34 nW/Hz^1/2。实验结果表明,设计并制作的太赫兹热释电探测器的集成度高、响应度良好、噪声等效功率低,能够有效解决大光斑太赫兹光束功率测试问题。     

钽酸锂热电探测器

美国ELTEC公司制成了406和408两种型号、价格低性能高的钽酸锂热电探测器。 406型探测器和放大器一起装在TO-5晶体管外壳里,用锗窗,带有电压放大器,可以把高阻抗信号转换成低阻抗信号。灵敏面:φ2毫米; 标准锗窗型:带宽为2～15微米,电压灵敏度:275伏/瓦,NEP(10.6微米、10赫、1赫带宽):8×10~(-10)瓦/赫~(1/2),D(10.6微米、10赫、1赫带宽):2.2×10~8厘米赫~(1/2)/瓦镀增透膜锗窗(10.6微米)型:带宽为2～15微米,电压灵敏度:425伏/瓦,NEP     

低维材料太赫兹探测器研究进展（特邀）

太赫兹技术在无损检测、生物医学、工业检查、环境监测、局域通信和国防安全等领域具有广阔的应用前景。太赫兹系统中太赫兹探测器是其核心器件,其性能决定了太赫兹系统的应用市场,是推动太赫兹技术进一步发展的重要研究方向之一。但是,太赫兹波段较低的光子能量使得实现高速、灵敏的太赫兹探测颇有挑战。随着纳米技术和新材料制备技术的进步,低维材料的高迁移率、宽响应频带等性能为太赫兹探测器提供了新的机遇,低维材料太赫兹探测器得到广泛关注,其主要优势是高灵敏度、宽频带和低噪声,在近年来取得了显著的研究进展。虽然太赫兹探测器已经取得突破性发展,但各类太赫兹探测器仍然存在一些问题。在此背景下,文中从太赫兹探测器的分类出发,简要介绍了测辐射热计、热释电探测器、等离子体共振探测器和热载流子调控探测器的物理机制以及最新研究进展,并展望了未来低维材料太赫兹探测器的发展方向。     

基于CMOS的高响应度太赫兹探测器线阵

本文提出了一种基于CMOS 0.18μm工艺的改进型高响应度太赫兹探测器线阵,各探测像素单元由高增益片上天线、高耦合度差分自混频功率探测电路和集成电压放大器组成。其中,差分探测电路利用源极差分驱动场效应管的交叉耦合电容,将太赫兹差分信号耦合至场效应管的栅极与源极,增强场效应管沟道内自混频太赫兹信号的强度,实现高响应度。其次,该探测器配备高增益片上环形差分天线与集成电压放大器,可有效放大混频后的信号,进而提高系统信噪比,最终达到增强探测器响应度的目的。探测器1×3线阵系统充分利用CMOS工艺多层结构的特点,将电压放大器布置在天线地平面下方,提高了芯片面积的利用率,有效降低了制作成本,整个系统的面积为0.5 mm²。测试结果表明,当场效应管的栅极偏置为0.42 V时,该探测系统对0.3 THz辐射信号的电压响应度(Rv)最大可达到43.8 kV/W,对应的最小噪声等效功率(NEP)为20.5 pW/Hz^1/2。动态测试结果显示该探测器可对不同材质的隔挡物进行区分。     

钽酸锂晶体宽带滤波器

本文简要介绍钽酸锂晶体及器件的一些特性,对用该材料制作的21.4MHz宽带滤波器的设计、制作和测试结果作了较详细的介绍,滤波器的带宽达225kHz,矩形系数(BW_(?0dB)/BW_(3dB)为2.66,带外衰减在50dB以上。该材料在做宽带滤波器和压控振荡器方面具有优越性。     

高能强场太赫兹源与铌酸锂晶体

高能强场太赫兹（THz）源在国土安全、通信雷达、生物医疗等领域有重要的应用价值。然而,一直以来THz源的辐射输出能量小、转化效率低,阻碍了强场THz前沿科学与应用研究的发展。基于铌酸锂倾斜波前技术,飞秒激光抽运铌酸锂晶体有望实现能量更高的极端强场THz输出。从材料角度阐述了铌酸锂强场THz源产出的研究进展,总结了强场THz源对铌酸锂晶体的性能要求：均匀掺镁铌酸锂、低浓度掺镁近化学计量比铌酸锂、大口径铌酸锂晶体。最后,介绍了近年来周期极化铌酸锂和铌酸锂单晶薄膜等微纳结构的调控在THz源领域的应用研究。     

灵敏的钽酸锂热电探测器

已制备和测试了灵敏的LiTaO_3热电探测器,所测等效噪声功率(NEP)为1.3×10~(-10)瓦/(赫)~(1/2),与理论值很一致。LiTaO_3的优点是不吸水、在环境温度下比较稳定和有足够的机械强度,样品可磨到10微米厚。文内说明没有一种质量因素足以评定低NEP探测器所用的热电材料。     

镍铬半透明电极钽酸锂探测器的峰值响应

Ni-Cr半透明电极LiTaO_3探测器的光谱响应特点是有选择(峰值波长为10.6μm),但无截止波长。本文提出了一种适用于该种器件的峰值响应率的测试方法,给出了测试结果。最后对具有不同光谱响应的三种典型探测器的特点进行了比较。     

钽酸锂热电探测器应用评论

工作原理热电探测的基本物理特性是在某些材料中温度与电极化有依赖关系,在这些材料中最普通的是铁电晶体。在居里温度以下,铁电晶体有一个自发的电极化。通过适当的制备或“成极化”,这种自发极化能沿着全部晶     

钽酸锂热电探测器的可靠性

近年来,钽酸锂热电探测器在测温、报警、激光探测和光谱辐射计等方面都已取得广泛的应用。几种用钽酸锂探测器的仪器已设计定型,并进行了小批量生产。所以探测器的可靠性已成为工业部门非常关注的问题。对钽酸锂探测器的研究,不仅要做提高探测度的工作,还要做提高可靠性方面的工作。探测度可通过晶片减薄、合理的结构及前放匹配等来提高,这已取得了满意的效果。而可靠性则主要通过焊接、密封等工艺的改进来提高,并已通过了例行试验。在寿命特性方面也进行了考查。     

基于钽酸锂晶体材料镍铬薄膜在14～16μm波段红外增强吸收特性（英文）

纳米级金属薄膜能够作为热释电探测器红外吸收薄膜在14~16μm波段范围内有效应用已经得到证明.通过调节沉积在LT(钽酸锂)晶体材料上的纳米级镍铬(NiCr)薄膜的厚度和表面特征来改善纳米金属薄膜红外吸收特性.通过调节晶体材料的厚度,改变抗反射腔的深度,从而调节吸收波长.为进一步加强红外吸收,应用化学腐蚀,生成粗糙的纳米级薄膜表面结构,从而极大程度上增加吸收表面积.通过将这两种方法结合,可以明显增强指定波段的红外吸收,且其制造过程完全兼容,易于实现.可控的吸收性能的实验结果与仿真和设计情况相符合.     

基于塞贝克效应的高响应度太赫兹探测器的研究

针对微弱太赫兹激光功率的测试需求,本文研究一种可以提高太赫兹探测器响应度的方法.采用反射式太赫兹时域光谱分析仪测试太赫兹激光吸收材料的吸收率,选择吸收率高的材料作为太赫兹激光的吸收材料;使用直流磁控溅射技术在太赫兹激光吸收材料底部均匀的镀上一层金薄膜;利用具有高导热率和高粘接强度的固化液体硅胶把太赫兹激光吸收材料与热电堆的热端粘接在一起,并把热电堆的冷端与热沉紧密粘贴.理论分析和实验结果表明此方法有效提高了热电堆的热电转换率和吸收材料对太赫兹激光的吸收率,从而使太赫兹探测器的响应度提升了7.9%.因此,本文研制的太赫兹探测器在0.1 THz~10 THz范围内,能够实现微瓦量级太赫兹激光功率的测试.     

小型化宽带钽酸锂晶体滤波器

介绍比较了钽酸锂(LiTaO3,简称LT)晶体和其他几种常用压电体波材料的物理特性,并从电路结构设计、寄生和谐波抑制及温度性能等方面详细介绍了单片钽酸锂晶体滤波器的设计方法并根据该方案设计了一种11.2 MHz单片式晶体滤波器.结果表明,钽酸锂晶体能方便地实现相对带宽0.8%～4.0%、频率温度稳定性好、体积小的宽带晶体滤波器,具有广泛的应用价值.     

钽酸锂晶体及其应用分析

钽酸锂作为一种优良的多功能晶体材料,具有良好的压电、电光和热释电等性能,已被广泛应用于通信、电子等行业。该文介绍了钽酸锂晶体的结构、缺陷及性能调控方式,总结了钽酸锂晶体的制备方法及优缺点,分析了钽酸锂晶体在各应用领域的国内外研究进展,并对钽酸锂晶体的发展进行了展望,以期对钽酸锂晶体的应用及研究提供帮助。     

基于非周期极化铌酸锂晶体产生任意频率太赫兹辐射

理论上研究并论证了飞秒激光在非周期性极化畴反转的铌酸锂晶体(LN)中由光整流效应产生任意频率、窄带的太赫兹(THz)波辐射的可行性.为实现对THz波谱的整形,文中利用模拟退火(SA)算法设计出铌酸锂晶体的极化畴反转结构的最佳模型,由此可产生任意预置时间波形的THz辐射场.结果表明,SA算法是一种有效的通过设计晶体极化畴...     

钽酸锂单片热电探测器阵列

Martin Marietta实验室已在单片LiTaO_3上制成多达44个元件的线列和二维热电探测器阵列。单片结构可制作复杂的元件图样并减少器件工艺问题。使用离子束研磨技术,LiTaO_3晶片上阵列的灵敏区减薄至2.5微米,而其它区域厚度(作为元件的     

高效锥形太赫兹耦合器（英文）

设计了将太赫兹波耦合进入波导的耦合器.耦合器由金属材料铝制成,形状为中空圆锥形和圆柱形的结合.在宽带的脉冲太赫兹信号和单频的连续太赫兹信号两种情况下,模拟并实验测试了耦合器将自由空间传输的平行太赫兹波耦合进入反谐振波导,结果显示该耦合器是宽带太赫兹波耦合器.通过优化耦合器几何参数,在太赫兹时域系统下得到振幅耦合率达到71%,振幅增强因子为6.125.     

ZTLX型钽酸锂红外探测器组合件

本文介绍探测器的构成。1)带有阻抗变换的探测头。其响应元采用悬空结构,阻抗变换探测头的场效应管是采用带有二极管的结型场效应组合管,二极管起偏置电阻作用,省去一只超高阻。阻抗变换头用金属壳密封,保护探测器的高阻抗匹配,使探测器性能的稳定性有保证。2)前置放大器。介绍电路原理图,简述其二极管在导通前,呈高阻状态,组合管的转