高温超导太赫兹辐射源的性能提升及应用

发布时间：2022-02-18 16:57

　　近十年来,高温超导Bi2Sr2CaCu208+δ（BSCCO）太赫兹辐射源作为一种新型的固态太赫兹源而受到广泛的关注,其具有辐射功率大、频率连续可调、频率覆盖范围广、体积小、功耗低等优点,被认为是解决亚毫米波频段范围“太赫兹空白”的理想太赫兹辐射源之一。本论文主要从性能提升和应用方面的创新对高温超导太赫兹辐射源开展了相关研究,主要的研究成果为:1.in-line结构的BSCCO太赫兹源。我们研究了 BSCCO太赫兹源的辐射性能与结的数量、尺寸及自热等因素的关系,提出了可以提高辐射性能的in-line结构BSCCO结阵的制备方法。该制备方法仅需要一次光刻工艺即可实现双面结样品的制备,提高了样品的制备效率,而且制备的样品具有辐射功率大、器件散热性好、频率可调范围广等优点。因此,该制备方法的提出有利于提升BSCCO太赫兹辐射源的性能。2.BSCCO太赫兹源辐射频率的扩展,实现的最低频率为0.108THz,最高频率可达2.09THz,同时把液氮温区的太赫兹辐射频率提高到0.5THz以上。在低频方面,我们研究了谐振腔尺寸和辐射频率的关系,设计并制备了大尺寸的方形BSCCO结阵,检测到最低频率可达... 

【文章来源】：南京大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 太赫兹科学与技术
        1.1.1 太赫兹简介
        1.1.2 太赫兹辐射源
        1.1.3 太赫兹检测器
    1.2 高温超导太赫兹辐射源
        1.2.1 高温超导太赫兹辐射源概述
        1.2.2 高温超导太赫兹辐射源的自热效应
        1.2.3 高温超导太赫兹辐射源辐射机制的研究
        1.2.4 高温超导太赫兹辐射源的调控
        1.2.5 高温超导太赫兹辐射源的应用
    1.3 本论文的主要工作
第二章 BSCCO太赫兹辐射源的制备和测试
    2.1 高温超导太赫兹辐射源的测试系统
        2.1.1 测试系统及测试原理
        2.1.2 测试系统的组成
    2.2 高温超导太赫兹辐射源制备工艺的发展与创新
        2.2.1 BSCCO太赫兹源制备工艺的发展
        2.2.2 in-line结构样品的制备方法
        2.2.3 典型in-line结构样品测量结果
    2.3 本章小结
第三章 BSCCO太赫兹辐射源性能提升的探索
    3.1 低频BSCCO太赫兹辐射源的实现
        3.1.1 低频BSCCO源的理论和设计
        3.1.2 0.15-1.01THz频率可调的BSCCO源
        3.1.3 0.108-0.693THz频率可调的BSCCO源
        3.1.4 本节小结
    3.2 BSCCO太赫兹源辐射功率的提升
        3.2.1 器件的改进
        3.2.2 实验结果及分析
        3.2.3 仿真分析
        3.2.4 本节小结
第四章 液氮温区的高频BSCCO太赫兹辐射源
    4.1 背景介绍
    4.2 器件的设计和制备
    4.3 测试结果及分析
        4.3.1 电输运和辐射特性测试结果及分析
        4.3.2 高频特性结果及分析
        4.3.3 谐振模式分析与数值仿真
    4.4 本章小结
第五章 BSCCO源在气体检测上的应用研究
    5.1 背景介绍
    5.2 基于直接检测的气体检测实验
        5.2.1 气体检测测试系统
        5.2.2 电输运和辐射特性的测试结果和分析
        5.2.3 气体检测结果和分析
    5.3 基于混频检测的气体检测
        5.3.1 超导集成接收机
        5.3.2 基于混频检测的气体检测系统
        5.3.3 氨气和水蒸气的太赫兹吸收光谱
    5.4 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录1 超导电性
    1.1 超导电性的发现和迈斯纳效应
    1.2 超导体的特性和特征参数
    1.3 高温超导体的探索
    1.4 超导理论
    1.5 超导应用
附录2 约瑟夫森效应
    2.1 约瑟夫森效应和约瑟夫森结概述
    2.2 直流约瑟夫森效应
    2.3 交流约瑟夫森效应
    2.4 约瑟夫森效应的应用
附录3 数值仿真技术细节
附录 参考文献
发表论文与申请专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Intrinsic superconducting transport properties of ultra-thin Fe1+yTe0:6Se0:4 microbridges[J]. HanCong Sun,YangYang Lv,DaChuan Lu,ZhiBao Yang,XianJing Zhou,LuYao Hao,XiangZhuo Xing,Wei Zou,Jun Li,ZhiXiang Shi,WeiWei Xu,HuaBing Wang,PeiHeng Wu.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2017(11)
[2]高温超导太赫兹辐射源与检测器[J]. 王华兵,许伟伟,吴培亨.  物理. 2017(08)
[3]太赫兹生物医学应用的研究进展[J]. 周俊,刘盛纲.  现代应用物理. 2014(02)
[4]太赫兹科学技术研究的新进展[J]. 赵国忠.  国外电子测量技术. 2014(02)
[5]太赫兹检测技术[J]. 金飚兵,单文磊,郭旭光,秦华.  物理. 2013(11)
[6]太赫兹技术及其应用[J]. 姚建铨.  重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(06)
[7]太赫兹科学技术及其应用的新发展[J]. 刘盛纲,钟任斌.  电子科技大学学报. 2009(05)
[8]太赫兹光谱技术在气体检测中的应用[J]. 吴亮,凌福日,刘劲松,姚建铨.  激光与光电子学进展. 2009(07)
[9]一氧化碳的太赫兹时域光谱研究[J]. 胡颖,王晓红,郭澜涛,张存林.  光谱学与光谱分析. 2006(06)

博士论文
[1]高温超导太赫兹辐射源自热效应的研究[D]. 嵇敏.南京大学 2017



本文编号：3631202