基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的太赫波探测器件的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 孙云飞
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| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 吴东岷 |
| 关键词 | AlGaN/GaN HEMT 太赫兹探测器 三极子碟形共振天线 二维电 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 中文摘要 | 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。 AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)，是以AlGaN/GaN异质结材料为基础而制造的GaN基器件。与传统的MESFET器件相比，AlGaN/GaN HEMTs具有高跨导、高饱和电流以及高截止频率的优良特性。而AlGaN/GaN界面的二维电子气具有较高的迁移率，较高的电子浓度等特性，为发展室温的THz探测器提供了有力的保证。本学位论文以AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管为基础，辅以高效率的太赫兹波天线和滤波器，来提高探测器的探测效率，在室温下制作出了高灵敏度，高响应度的室温太赫兹波探测器，该探测器的响应度和灵敏度在国际同类器件中均处于领先水平，相信本论文的研究成果将会对国内外太赫兹探测技术的发展起到积极的推动作用。本课题围绕以下几个方面展开具体工作： （1）针对HEMT器件的自热效应，从AlGaN/GaN HEMT 模型器件的基础研究出发，提出和发展了适用于AlGaN/GaN HEMT THz 探测器的自混频探测原理。 （2）针对现有THz波发射源的缺陷（小功率和低效率），通过时域有限差分法，模拟和对比了不同结构的THz波接收天线的耦合效率，创新性的提出和设计了高效的三极子蝶形共振天线。同时，在引线电极和天线之间创新性的加入了一组低频滤波器，既隔绝了天线高频耦合信号和引线电极低频耦合信号的相互影响，有效减少了高频信号向引线电极的泄漏，又起到了连接引线电极跟天线的作用，通过合理的设计，器件的响应度在室温下达到了1.05×103 V/W。 （3）以带滤波结构和纳米栅的AlGaN/GaN HEMT 探测器为例，详细讨论和研究了探测器的制作工艺，并对工艺参数进行了优化。 （4）通过设计光路元件，搭建和调试了完整的THz光电测试系统（探测系统和成像系统等），并对THz探测器的光电响应进行了测试（光电流，响应度和信噪比等）和分析。 （5）通过研究器件的尺寸与探测效率的关系，进一步优化和测试了探测器的性能，使微米栅器件的响应度在室温下达到了9.45×102 V/W，并对器件进行了扫描成像，频谱分析，返波管光源扫描成像以及快速傅里叶光谱分析等应用研究。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-09-11 |
| 源URL | [http://58.210.77.100/handle/332007/724]  |
| 专题 | 苏州纳米技术与纳米仿生研究所_纳米研究国际实验室_吴东岷团队 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孙云飞. 基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的太赫波探测器件的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
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