1. 研究目的与意义
1．课题研究的背景、目的和意义
背景：thz波（太赫兹波）或称为thz射线（太赫兹射线）是从上个世纪80年代中后期，才被正式命名的，在此以前科学家们将统称为远红外射线。太赫兹波是指频率在0.1thz到10thz范围的电磁波，波长大概在3mm到30um范围，介于微波与红外之间；在有些场合特指0.3~3thz，还有时被赋予一种广义的定义，其频率范围可包含高达100thz的波，这包括整个中、远红外波段。随着80年代一系列新技术、新材料的发展，特别是超快技术的发展，使得获得宽带稳定的脉冲thz源成为一种准常规技术，thz技术得以迅速发展，并在国际范围内掀起一股thz研究热潮。
目的：随着太赫兹应用的广泛开展, 对太赫兹波探测器的灵敏度和频率分辨率等性能也提出出了越来越高的要求。受限于太赫兹辐射源的低输出功率和太赫兹频率范围内较高的热辐射背景噪声等因素, 在不同适用环境和工作范围内各种太赫兹探测器相互补充。目前, 随着国际国内对太赫兹探测器的更进一步研究, 不断提出新型的检测器结构, 或者改进已有的探测器件, 性能不断提高。
2. 研究内容和预期目标
研究内容：太赫兹探测技术是太赫兹科技中的一项关键技术，由于目前太赫兹辐射源的功率普遍都较低，因此发展高灵敏度、高信噪比的太赫兹探测技术尤为重要。目前主要的探测方式为等离子体共振探测和自混频探测方式，其中自混频探测可以在室温下进行，但是自混频探测中的太赫兹波跟2deg的相互耦合作用机理尚不明确，本课题旨在利用cst microwave studio软件进行仿真研究，希望得到太赫兹波电场在2deg处的场强分布图，并提出优化方案，为实现高灵敏度太赫兹波探测提供指导作用。
预期目标：
1) 完成自混频探测机理的理论推导；
3. 研究的方法与步骤
研究方法：目前主要的探测方式为等离子体共振探测和自混频探测方式，其中自混频探测可以在室温下进行，但是自混频探测中的太赫兹波跟2deg的相互耦合作用机理尚不明确。在所有纳米尺度的太赫兹探测器中，除了材料的选取之外，关键问题是如何有效地把太赫兹波（波长3-300微米）的能量集中到几个微米或几十纳米小的区域中，以提高探测器的灵敏度和光子利用效率。人工微、纳米结构，特别是人工微、纳金属结构的天线效应可以高效的收集太赫兹波的能量并在近场范围内产生很强的电场效应。
步骤：1)自混频探测机理推导过程；
2) cst仿真建模；
4. 参考文献
[1] Y. F. Sun, J. D. Sun, Y. Zhou, R. B. Tan, C. H. Zeng,W. Xue, H. Qin, B. S. Zhang, and D. M. Wu. Room temperature GaN/AlGaN self-mixing terahertz detector enhanced by resonant antennas. Appl. Phys. Lett., 98, 252103, 2011. [2] Y. F. Sun, J. D. Sun, X. Y. Zhang, H. Qin, B. S. Zhang and D. M. Wu, Enhancement of Terahertz coupling efficiency by improved antenna design in GaN/AlGaN HEMT detectors, Chinese Physics B, 21,10 , 2012. [3] J. D. Sun, Y. F. Sun, D. M.Wu, Y. Cai, H. Qin, and B. S. Zhang. High-responsivity, low-noise, room-temperature, self-mixing terahertz detector realized using floatingantennas on a GaN-based field-effect transistor. Appl. Phys. Lett., 100,013506, 2012. [4] J. D. Sun, H. Qin, R. A. Lewis, Y. F. Sun, X. Y. Zhang, Y. Cai, D. M. Wu, and B. S. Zhang. Probing of localized terahertz self-mixing in a GaN/AlGaN field-effect transistor. Appl. Phys. Lett., 100, 173513, 2012 [5] J. D. Sun, Y. F. Sun, Y. Zhou, Z. P. Zhang, W. K. Lin, C. H. Zeng, D. M. Wu, B. S. Zhang and H. Qin, Room Temperature Terahertz Detectors Based on HEMTs Enhanced by Bowtie Antennas, Devices and Technology. 48, 215, 2011. [6] Y. Zhou , J. D. Sun, Y. F. Sun, Z. P. Zhang,W. K. Lin , H. X. Liu, C. H. Zeng, M. Lu, Y. Cai, D. M. Wu, S. T. Lou, H. Qin and B. S. Zhang, Characterization of a room temperature terahertz detector based on a GaN/AlGaN HEMT. Journal of Semiconductors, 32, 064005, 2011. |
5. 计划与进度安排
|
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
