光电融合智能太赫兹的体系架构和关键技术

与广泛应用的以微波为代表的无线系统和以光纤为代表的有线系统相比,太赫兹除了其特殊的频谱特性外,人们期待太赫兹频段用于无线系统能突破微波系统的带宽限制,实现可与光纤系统相媲美的大带宽,并具有无线系统的灵活性和智能化。但如何实现宽带、智能以及具有较远作用距离的太赫兹系统,面临极大的挑战性。本文介绍了光电融合智能太赫兹的体系架构,重点讨论了基于光电融合的太赫兹源、接收检测、阵列天线以及太赫兹光电混频器等关键技术的国内外研究进展与进一步发展方向,以期解决单纯的电子学方式或光子学方式存在的难以克服的瓶颈限制。

基于低功函数铪电极的Si纳米空气沟道二极管研究

基于电子无散射弹道输运的纳米空气沟道二极管具有响应速度快和截止频率高等特点,在毫米波与太赫兹领域中有着巨大的应用潜力。本文研究了以低功函数金属Hf为电极的Si基垂直结构纳米空气沟道二极管的I-V与时间响应特性,并与相同结构的Au电极器件进行了对比。研究发现,相比于先前文献报道较多的截面发射结构,面内发射构型的Hf电极纳米空气沟道二极管发射电流增强了近2倍,5 V电压下达到13.5 mA,并且其I-V曲线线型从符合空间电荷限制电流的V^(3/2)变成了符合F-N场发射的规律。相比于以Au为电极的Si基纳米空气沟道二极管,以Hf为电极的器件发射电流显著提升了近4倍,且器件响应上升沿仅为2 ns,具有超快响应的特性,通过降低器件面积和电容还可进一步提升响应速度。

栅极对微/纳等离子体场效应晶体管性能影响的仿真研究

得益于等离子体器件和半导体工艺技术的不断融合,微/纳等离子体场效应器件已逐步得到了人们的重视与关注,近年来在输出功率、开关速度等性能方面得到了极大提升。但该种器件存在工作电压高、电极易损坏等问题,直接影响了其工作寿命和可靠性,阻碍了实用化发展。目前有研究初步发现,引入栅极结构可以调控微/纳等离子体场效应器件电极间隙内的电子浓度与分布,是降低器件工作电压、增大器件输出电流的有效方法。本文设计了不同栅极宽度与栅极数目结构的微/纳等离子体场效应晶体管,解决了Comsol仿真存在的大气压亚微米级别间隙下仿真不收敛的问题,实现了对栅压、栅极宽度、栅极数目对器件工作性能的影响研究。结果表明,增大栅极负压、加宽栅极宽度、增多栅极数目能有效地降低器件工作电压、提升工作电流,对于提高微/纳等离子体场效应晶体管实用化有重要的帮助。