太赫茲量子阱探測器的光場研究
發(fā)布時間：2020-12-07 11:54
太赫茲（THz）技術被譽為“改變世界的十大技術之一”,在物理、化學、軍事、醫(yī)療等領域有著重要的應用。高性能THz探測器的研究對太赫茲技術的發(fā)展具有重要的推動作用。太赫茲量子阱探測器（THz QWP）憑借其高速、體積小、易集成等優(yōu)點引起了高度的關注。目前,THz QWP的研究依然不成熟,其總體目標仍以提高QWP探測器的性能為主。優(yōu)化器件內的光場分布,從而提高光耦合效率是提高THz QWP性能的一個重要途徑。在THz波段,光的波長比較長,已達到器件尺寸的量級,光場分布對器件性能的影響更加顯著。45°邊耦合是THz QWP進行性能測試時普遍采用的光耦合方式,45°邊耦合THz QWP是衡量和比較THz QWP性能時被普遍接受的一種結構,其內部的光場分布對研究和理解THz QWP性能尤其重要。但是到目前為止,其光場分布并沒有被研究過。本論文通過有限時域差分（FDTD）方法,針對邊耦合結構THz QWP,研究了器件電極結構、激活層位置和耦合角度對光場分布及光耦合效率的影響。另外,針對實驗室前期設計的一種性能較好的THz QWP進行了光柵的設計,以進一步提高其性能。首先,我們針對45°邊耦合THz...
【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
太赫茲波段在電磁波譜中所處的位置
圖 1.2 太赫茲探測技術應用實例：(a) 氣體液體探測[14]，(b) 分子光譜[13]，(c) 醫(yī)學檢測，(d)安全檢查[15]，(e) 太赫茲成像[15]，(f) 涂層厚度測量[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 太赫茲探測器的分類與比較在太赫茲探測技術領域，太赫茲探測器是探測系統(tǒng)的核心，決定了探測的成效。太赫茲探測器按照探測原理的不同可分為熱探測器和光子探測器。熱探測器的探測原理是通過吸收熱輻射引起溫度升高，由此帶來物理性質發(fā)生改變，該物理過程再轉化為電信號輸出。熱探測器根據(jù)熱效應的不同又可分為微測輻射熱計、熱電探測器和熱電堆探測器三種。這類探測器最大的優(yōu)點是可以在室溫下工作，因而大大減小了器件的體積和造價，實現(xiàn)了低成本、小型化、能耗低以及便攜式
QWP 在外加偏壓下的導帶能帶圖。量子阱內的電子由摻雜的 Si 提供集電極的摻雜也均由 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 給出了 n 型 GaAs/AlGaAs 量子阱結構 THz QWP 的導帶形狀的上下接觸層均摻雜 n 型 Si。當沒有 THz 光照時，大部分電基態(tài)上。我們認為量子阱間的勢壘很厚使得阱間直接隧穿電流件工作于高阻態(tài)。當有 THz 光照射時，基態(tài)上的電子被激發(fā)續(xù)態(tài)上，在外加偏壓下形成漂移電流，稱為低阻態(tài)，從而產(chǎn)生Hz 波的探測。需要說明的是，THz QWP 對光的探測是基于量，所以通常需要 10-100 個阱來提供充分的電子[25]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]太赫茲科學技術的綜述[J]. 梁培龍,戴景民. 自動化技術與應用. 2015(06)
[2]Real-time reflection imaging with terahertz camera and quantum-cascade laser[J]. 譚智勇,顧立,徐天鴻,周濤,曹俊誠. Chinese Optics Letters. 2014(07)
[3]太赫茲量子阱光電探測器光柵耦合的模擬與優(yōu)化[J]. 張戎,郭旭光,曹俊誠. 物理學報. 2011(05)
[4]太赫茲探測技術發(fā)展與展望[J]. 魏華. 紅外技術. 2010(04)
本文編號：2903198
【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
太赫茲波段在電磁波譜中所處的位置
圖 1.2 太赫茲探測技術應用實例：(a) 氣體液體探測[14]，(b) 分子光譜[13]，(c) 醫(yī)學檢測，(d)安全檢查[15]，(e) 太赫茲成像[15]，(f) 涂層厚度測量[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 太赫茲探測器的分類與比較在太赫茲探測技術領域，太赫茲探測器是探測系統(tǒng)的核心，決定了探測的成效。太赫茲探測器按照探測原理的不同可分為熱探測器和光子探測器。熱探測器的探測原理是通過吸收熱輻射引起溫度升高，由此帶來物理性質發(fā)生改變，該物理過程再轉化為電信號輸出。熱探測器根據(jù)熱效應的不同又可分為微測輻射熱計、熱電探測器和熱電堆探測器三種。這類探測器最大的優(yōu)點是可以在室溫下工作，因而大大減小了器件的體積和造價，實現(xiàn)了低成本、小型化、能耗低以及便攜式
QWP 在外加偏壓下的導帶能帶圖。量子阱內的電子由摻雜的 Si 提供集電極的摻雜也均由 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 給出了 n 型 GaAs/AlGaAs 量子阱結構 THz QWP 的導帶形狀的上下接觸層均摻雜 n 型 Si。當沒有 THz 光照時，大部分電基態(tài)上。我們認為量子阱間的勢壘很厚使得阱間直接隧穿電流件工作于高阻態(tài)。當有 THz 光照射時，基態(tài)上的電子被激發(fā)續(xù)態(tài)上，在外加偏壓下形成漂移電流，稱為低阻態(tài)，從而產(chǎn)生Hz 波的探測。需要說明的是，THz QWP 對光的探測是基于量，所以通常需要 10-100 個阱來提供充分的電子[25]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]太赫茲科學技術的綜述[J]. 梁培龍,戴景民. 自動化技術與應用. 2015(06)
[2]Real-time reflection imaging with terahertz camera and quantum-cascade laser[J]. 譚智勇,顧立,徐天鴻,周濤,曹俊誠. Chinese Optics Letters. 2014(07)
[3]太赫茲量子阱光電探測器光柵耦合的模擬與優(yōu)化[J]. 張戎,郭旭光,曹俊誠. 物理學報. 2011(05)
[4]太赫茲探測技術發(fā)展與展望[J]. 魏華. 紅外技術. 2010(04)
本文編號：2903198
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