太赫兹量子阱探测器的光场研究

发布时间：2020-12-07 11:54

　　太赫兹（THz）技术被誉为“改变世界的十大技术之一”,在物理、化学、军事、医疗等领域有着重要的应用。高性能THz探测器的研究对太赫兹技术的发展具有重要的推动作用。太赫兹量子阱探测器（THz QWP）凭借其高速、体积小、易集成等优点引起了高度的关注。目前,THz QWP的研究依然不成熟,其总体目标仍以提高QWP探测器的性能为主。优化器件内的光场分布,从而提高光耦合效率是提高THz QWP性能的一个重要途径。在THz波段,光的波长比较长,已达到器件尺寸的量级,光场分布对器件性能的影响更加显著。45°边耦合是THz QWP进行性能测试时普遍采用的光耦合方式,45°边耦合THz QWP是衡量和比较THz QWP性能时被普遍接受的一种结构,其内部的光场分布对研究和理解THz QWP性能尤其重要。但是到目前为止,其光场分布并没有被研究过。本论文通过有限时域差分（FDTD）方法,针对边耦合结构THz QWP,研究了器件电极结构、激活层位置和耦合角度对光场分布及光耦合效率的影响。另外,针对实验室前期设计的一种性能较好的THz QWP进行了光栅的设计,以进一步提高其性能。首先,我们针对45°边耦合THz... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

太赫兹波段在电磁波谱中所处的位置

图 1.2 太赫兹探测技术应用实例：(a) 气体液体探测[14]，(b) 分子光谱[13]，(c) 医学检测，(d)安全检查[15]，(e) 太赫兹成像[15]，(f) 涂层厚度测量[15]Fig. 1. 2 Application examples of THz detection technology: (a) Gas and liquid sensing[14], (b)Molecular spectroscopy[13], (c) Medical diagnostic, (d) Security imaging[15], (e) THz imaging[15],(e) coating thickness measurement[15].1.3 太赫兹探测器的分类与比较在太赫兹探测技术领域，太赫兹探测器是探测系统的核心，决定了探测的成效。太赫兹探测器按照探测原理的不同可分为热探测器和光子探测器。热探测器的探测原理是通过吸收热辐射引起温度升高，由此带来物理性质发生改变，该物理过程再转化为电信号输出。热探测器根据热效应的不同又可分为微测辐射热计、热电探测器和热电堆探测器三种。这类探测器最大的优点是可以在室温下工作，因而大大减小了器件的体积和造价，实现了低成本、小型化、能耗低以及便携式

QWP 在外加偏压下的导带能带图。量子阱内的电子由掺杂的 Si 提供集电极的掺杂也均由 Si 提供[25]chematic conduction bandedge profile of a n-type GaAs/AlGaAs QWP undetron population in the n-type wells is provided by doping using silicon. The ecollector contact layers are doped with silicon[25]..3 给出了 n 型 GaAs/AlGaAs 量子阱结构 THz QWP 的导带形状的上下接触层均掺杂 n 型 Si。当没有 THz 光照时，大部分电基态上。我们认为量子阱间的势垒很厚使得阱间直接隧穿电流件工作于高阻态。当有 THz 光照射时，基态上的电子被激发续态上，在外加偏压下形成漂移电流，称为低阻态，从而产生Hz 波的探测。需要说明的是，THz QWP 对光的探测是基于量，所以通常需要 10-100 个阱来提供充分的电子[25]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹科学技术的综述[J]. 梁培龙,戴景民.  自动化技术与应用. 2015(06)
[2]Real-time reflection imaging with terahertz camera and quantum-cascade laser[J]. 谭智勇,顾立,徐天鸿,周涛,曹俊诚.  Chinese Optics Letters. 2014(07)
[3]太赫兹量子阱光电探测器光栅耦合的模拟与优化[J]. 张戎,郭旭光,曹俊诚.  物理学报. 2011(05)
[4]太赫兹探测技术发展与展望[J]. 魏华.  红外技术. 2010(04)



本文编号：2903198