太赫兹共振隧穿二极管探测器研究进展及应用

太赫兹波独特的性质使其在物理学、生物学、医疗诊断、无损检测、无线通信等领域有着广阔的应用前景。共振隧穿二极管(RTD)是一种基于量子隧穿效应的半导体器件,利用其负微分电阻和直流非线性特性,可以分别实现太赫兹波的产生和探测,近年来获得越来越多的关注。基于RTD的太赫兹探测器具有可室温工作、体积小、易集成、灵敏度高等特点,使其在未来短距离、超高速的太赫兹无线通信及万物互联等场景具备优势。本文将重点介绍太赫兹RTD探测器的研究进展及其应用进展,并对后续技术发展进行展望。     

子阱及非对称势垒对GaN RTD电学特性的影响

利用Silvaco软件对Al0.2Ga0.8N/GaN共振隧穿二极管(RTD)进行仿真,重点研究了InGaN子量子阱结构及相应非对称势垒结构设计对其电流特性的影响。对比分析了子量子阱结构中InGaN的In组分和子阱厚度对RTD微分负阻(NDR)特性的影响,得出了提升器件性能的最佳参数范围。为了克服Al0.2Ga0.8N/GaN RTD势垒低对器件电流峰谷比(PVCR)的影响,在子量子阱结构的基础上引入了非对称势垒结构设计,通过改变收集区侧势垒的高度和厚度,将AlGaN/GaN的Ip和PVCR由基本结构的0.42 A和1.25,提高到了0.583 A和5.01,实现了器件性能的优化,并为今后的器件研制提供了设计思路。     

基于自旋电子学的太赫兹波产生方法

自旋电子学的某些物理现象,如交换型磁振子、反铁磁共振、超快自旋动力学等,其特征频率刚好处于太赫兹频段。利用相应的自旋电子学现象和原理,研究人员发现和建立了若干新型的太赫兹波产生方法,为新型太赫兹源的实现和发展提供指导方向。这些新型产生方法有:a)自旋注入产生太赫兹波;b)基于反铁磁共振的太赫兹波产生;c)基于超快自旋动力学的太赫兹波产生。理论及实验结果表明,基于自旋电子学的太赫兹产生方法具有较大的潜力,有望推动太赫兹技术的发展。     

基于共振隧穿二极管的近程太赫兹通信技术

太赫兹通信技术是实现6G愿景的关键底层技术之一,针对应用场景选择不同技术路线定制收发系统将是其发展趋势。RTD太赫兹收发模块具有室温、高频率、高灵敏度、易集成等特点,成为太赫兹通信技术领域的新星。通过介绍RTD太赫兹源、探测器及通信系统的工作原理和现状,分析了目前面临的效率及灵敏度提升挑战,并从器件和电路层面探讨和展望了可能解决方案和技术方向,为推动RTD太赫兹通信实用化提出思考。     

狭叶薰衣草的化学成分

采用聚酰胺、硅胶和Sephadex LH-20等色谱技术分离纯化狭叶薰衣草中的化学成分,通过波谱分析及理化性质鉴定化合物的结构:芹菜素7-O-β-D-葡萄糖苷(Ⅰ)、木犀草素7-O-β-D-葡萄糖苷(Ⅰ)、木樨草素7-O-β-D-吡喃葡萄糖醛酸苷(Ⅲ)、芹菜素(Ⅳ)、木犀草素(Ⅴ)、咖啡酸(Ⅵ)、β-胡萝卜苷(Ⅶ)、乌苏酸(Ⅷ)和19α-羟基乌苏酸(Ⅸ).化合物Ⅲ和Ⅸ为首次从该植物中分离得到.     

High Efficiency One-Way Transmission by One-Dimensional Photonic Crystals with Gratings on One Side

We propose a scheme of optical one-way transmission by using one-dimensional photonic crystals （PhCs） with diffraction gratings on one side. The one-way transmission is realized by making the PhC opaque to the zeroth diffraction order and transparent to another propagating （in air） diffraction order. For such a structure with 10-period PhC, 93% of the incident energy passes through when an electromagnetic wave impinges from one side, and the transmittance decreases to the order of 0.001% as the electromagnetic wave illuminates from the other side.     

AlGaN/GaN横向肖特基势垒二极管的仿真与制作

基于GaN横向肖特基势垒二极管(SBD)的频率特性和应用的需要,设计了一种基于AlGaN/GaN异质结的横向SBD.利用Silvaco Atlas软件研究了 AlGaN势垒层的厚度和Al摩尔组分对异质结AlχGaN1-χ/GaN SBD电学性能的影响.仿真结果表明,SBD器件截止频率随Al摩尔组分的增加先增大再减小,当AlχGaN,1-χ层中Al摩尔组分为0.2～0.25,其厚度为20～30nm时,AlGaN/GaN SBD器件的频率特性最好.在仿真的基础上,设计制作出了肖特基接触直径为2 μm的非凹槽和凹槽型AlGaN/GaN横向空气桥SBD.通过直流I-V[测试和射频S参数测试,提取了两种SBD器件的理想因子、串联电阻、结电容、截止频率和品质因子等关键参数,该平面 SBD可应用于片上集成和混合集成的太赫兹电路的设计与制造.     

超构材料中的光学拓扑态

拓扑态是当前凝聚态物理中的研究热点,是一种由于整体拓扑效应所导致的全新电子态。近年来,大量理论和实验工作表明,由于拓扑态本质上是一种单粒子波动行为,因此可以在光学体系中找到类比,于是开启了光学拓扑态这一新兴研究方向。光子晶体、光学耦合腔阵列等体系成为重要的拓扑态模拟平台。文章主要以一维Dirac方程体系和二维p波超导体系为例,介绍超构材料(Metamaterials)中的光学拓扑态特性,包括能带翻转、边界态、畴壁、涡旋零能态等典型拓扑行为。     

InP基RTD太赫兹振荡源及其应用研究进展

紧凑和相干的太赫兹源是太赫兹应用的关键组成,共振隧穿二极管(RTD)是目前振荡频率最高的电子学器件,RTD太赫兹振荡源具有结构紧凑、功耗低、室温工作、有一定输出功率、易集成、覆盖频率较宽等优点。InP基RTD太赫兹振荡源在600 GHz左右的频段内输出功率可达百微瓦量级,可见报道的最高振荡频率为1.92 THz,输出功率0.4 μW。RTD振荡源的输出功率可以通过偏置电压进行直接调制,使得其在高容量短距离的太赫兹通信系统中具有很大的优势。目前,InP基RTD太赫兹振荡源成为太赫兹源领域的研究热点。     

光子人工微结构材料中的若干类量子现象

类量子现象又称为量子现象的经典对应(quantum-classical analogies),它是利用经典波动行为与量子波动行为的相似性来模拟和研究量子现象.近年来,光子人工微结构材料中类量子现象研究很活跃,文章对这方面的有关研究进展做了简要介绍.内容主要包括光子晶体和超构材料(metamaterials)中的类凝聚态系统量子现象和类原子系统量子现象,如类石墨烯量子现象、类拓扑绝缘体量子现象、类量子动力学现象、类Rabi振荡现象、类电磁感应透明现象、类Fano共振现象等.