提取光栅耦合的高电子迁移率晶体管中的太赫兹辐射

借助于傅立叶光谱仪,在具有耦合光栅的高电子迁移率晶体管中观察到了波长在400um左右的微弱的太赫兹辐射。同时使用了一种调制探测技术,从而使得太赫兹辐射的绝对功率能够被提取计算出来。并且发现器件的太赫兹辐射功率正比于源漏电流,而黑体辐射功率则与器件电功率有密切关系。此外,太赫兹辐射对于源漏偏置电压及栅压的依赖性,说明太赫兹辐射是由加速电子与光栅的相互作用而引起的。     

太赫兹探测器读出电路的单电子晶体管制备

射频单电子晶体管具有高电荷灵敏度和高读出速率的特点,可用于超导太赫兹单光子探测器产生的微弱电荷信号的读出。采用绝缘体上硅(SOI)材料制备的硅基单电子晶体管具有结构可控、工艺可重复的优点。但是,目前单电子晶体管的成品率约为30%,难以满足探测器阵列化的需求。为进一步提高单电子晶体管成品率,首先采用电子束零宽度线曝光工艺精确设定单电子晶体管的图形,其次对感应耦合等离子体刻蚀工艺中的气氛比例进行优化,实现电子束曝光图形的良好转移。最后通过降低氧化温度进一步保持了图形转移的准确度。单电子晶体管的隧穿势垒宽度得到了良好的控制,使成品率提高到90%,增强了单电子晶体管作为阵列化超导太赫兹单光子探测器读出电路的可行性。     

单电子晶体管用于电荷检测的研究

单电子晶体管可用作超灵敏电荷计进行高灵敏电荷检测。首先建立了单电子晶体管电荷检测的电路模型,阐释了其电荷检测机制;然后利用COMSOL和MATLAB软件对检测过程进行了模拟研究,分析了不同电荷量和检测距离时单电子晶体管库仑岛的电势,并研究了电荷量、检测距离及电荷间静电耦合对单电子晶体管电导的影响。结果表明,单电子晶体管电荷检测时工作点和检测距离决定其电荷检测的量程,最佳检测距离应设置在电导-距离曲线的斜率最大处。     

硅基单电子晶体管的可控制备

采用电子束曝光、感应耦合等离子体刻蚀和热氧化等工艺技术,通过独特的图形反转设计,即在电子束曝光时采用负的曝光图形,并以电子束曝光的光刻胶作为掩膜进行干法刻蚀,通过后续的干法热氧化等工艺,在磷离子重掺杂的绝缘体上硅基底上成功地制备出单电子晶体管。该方法具有高精度、结构可控、可重复和加工成本低的优点,可作为一种批量制备单电子晶体管的工艺技术。所制备的单电子晶体管在2.6 K到100 K的温度范围内呈现出明显的库仑阻塞效应,导通电阻小于100 kΩ。该单电子晶体管将成为高速、高灵敏度射频电路的关键器件。     

Extraction of terahertz emission from a grating-coupled high-electron-mobility transistor

In a grating-coupled high-electron-mobility transistor,weak terahertz emission with wavelength around 400μm was observed by using a Fourier-transform spectrometer.The absolute terahertz emission power was extracted from a strong background blackbody emission by using a modulation technique.The power of terahertz emission is proportional to the drain-source current,while the power of blackbody emission has a distinct relation with the electrical power.The dependence on the drain-source bias and the gate voltage suggests that the terahertz emission is induced by accelerated electrons interacting with the grating.     

A sensitive charge scanning probe based on silicon single electron transistor

Single electron transistors（SETs） are known to be extremely sensitive electrometers owing to their high charge sensitivity. In this work, we report the design, fabrication, and characterization of a silicon-on-insulatorbased SET scanning probe. The fabricated SET is located about 10 m away from the probe tip. The SET with a quantum dot of about 70 nm in diameter exhibits an obvious Coulomb blockade effect measured at 4.1 K. The Coulomb blockade energy is about 18 me V, and the charge sensitivity is in the order of 10^-（5）–10（^-3）e/Hz^1/2. This SET scanning probe can be used to map charge distribution and sense dynamic charge fluctuation in nanodevices or circuits under test, realizing high sensitivity and high spatial resolution charge detection.     

基于集成法布里-珀罗微腔阵列的16通道快照式多光谱成像

通过将窄带法布里-珀罗微腔阵列与可见光探测器焦平面阵列粘贴集成,展示了一种微小紧凑型多光谱成像探测器.通过四次分形组合蚀刻工艺,先在石英基底上获得了以4×4为基本重复单元、共计2048像素×2048像素的微腔滤光阵列;再与探测器芯片贴合后形成了微小型多光谱成像探测器.微区光谱检测表明,微腔阵列样品的响应光谱峰值在520—680 nm之间变化,半峰处的全宽小于10 nm,透过率约70%.可调谐波长单色光合作光源检测表明,该多光谱成像探测器具有16个不同的窄带响应谱;利用光谱通道能清晰分辨目标特征光谱;通过光谱通道图像相减,能有效消除视野中背景,提高目标对比度.它有望应用于皮肤表面观测等辅助诊断,以及逆光条件下目标观测的高动态范围成像等.