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最高灵敏度石墨烯太赫兹探

名称: 最高灵敏度石墨烯太赫兹探
发布时间:2017-10-25 04:20点击率:

说明

  七乐娱乐官网中科院姑苏纳米所、中科院纳米器件取使用沉点尝试室秦华团队取中国电子科技集团无限公司第十三研究所公用集成电国度级沉点尝试室合做,成功获得了高活络度石墨烯(Graphene)太赫兹探测器,活络度达到同类石墨烯探测器的最好程度,该成果近期颁发正在碳材料范畴出名的Carbon上---Carbon 116, 760-765 (2017)。

  太赫兹波(Terahertz wave)是频次介外和毫米波之间的电磁波,正在消息、生物医学和检测等范畴具有主要使用前景。然而太赫兹科技的成长一曲受制于小型化高功率光源和室温高活络度探测器手艺匮乏的瓶颈问题。

  目前,光源取探测器手艺获得了大幅提拔,而且太赫兹成像手艺正逐渐进入危化品波谱探测、生物成像和人体安检等使用范畴,但正在0.3-3.0 THz焦点“太赫兹空白区”的高功率发光和高活络度探测仍属于手艺难题。例如,室温工做、发射频次高于0.3 THz而且输出功率达到1-100毫瓦量级的固态太赫兹光源还处于研发阶段。又如,远距离及时被动式太赫兹人体安检要求探测器的噪声等效功率(NEP)正在10 -15 W/Hz 1/2量级以下,而目前只要正在极低温工做的超导探测器可以或许接近该活络度。因而,成长室温工做的超高活络度太赫兹探测器对推进太赫兹手艺应器具有主要意义。

  中科院姑苏纳米所、中科院纳米器件取使用沉点尝试室秦华团队取中国电子科技集团无限公司第十三研究所公用集成电国度级沉点尝试室合做,成功获得了高活络度石墨烯(Graphene)太赫兹探测器,活络度达到同类石墨烯探测器的最好程度,该成果近期颁发正在碳材料范畴出名的Carbon上---Carbon 116, 760-765 (2017)。

  姑苏纳米所团队一曲努力于室温超高活络度太赫兹探测器的研究,基于常规半导体异质结(如AlGaN/GaN)和石墨烯等新型二维电子气(Two-dimensional electron gas, 2DEG)研制太赫兹混频(Mixing)探测器。石墨烯等狄拉克二维电子材料为高效混频探测供给了高电子迁徙率、宽频带光学接收、高可调谐费米能级、双极型载流子及其非线性输运等优异特征。

  此次主要进展由两个沉点尝试室合做获得,阐扬了碳化硅(SiC)衬底外延发展的高质量双层石墨烯、高效偶极天线取探测器设想、自瞄准天线 THz频段的石墨烯太赫兹自混频(Self-mixing/Homodyne mixing)探测器的电压响应度达到了30 V/W,使探测器降低到203 Ω以下(探测器热噪声电压小于读出电电压噪声),实测噪声等效功率约163 pW/Hz1/2(热噪声的等效噪声功率仅为51 pW/Hz1/2)。基于该探测器实现了对新颖树叶的清晰透视成像。目前,结合团队已进一步实现了石墨烯外差混频(Heterodyne mixing)和分谐波混频(Sub-harmonic mixing),最高探测频次达到0.65 THz。

  此次合做冲破了姑苏纳米所团队前期获得的基于CVD发展石墨烯的探测器噪声等效功率(~207,000 pW/Hz1/2)--- Chin. Phys. B 24, 047206 (2015),达到并验证了2013年预测的探测活络度程度---Appl. Phys. Lett. 103, 173507 (2013)。研究成果表白:或可进一步提高石墨烯探测器的活络度2-3个数量级,但其适用化手艺的构成仍有待进一步冲破设想和制制等环节手艺。

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