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太赫兹源场致发射电子源

强激光与粒子束 2013年第6期25卷 1494-1498页

作者：狄云松张晓兵雷威章莉芳崔云康王琦龙陈静南京师范大学物理科学与技术学院南京210097 东南大学电子科学与工程学院南京210096 南京工程学院基础部南京211167

通过粒子模拟(PIC)软件模拟计算了在ps级别下二极与三极结构碳纳米管场致发射的电流密度与电子注聚焦性能。阳极电压在2kV时,二极结构下电流密度达到1.85A/cm2;三极结构下,栅压700V时发射电流密度达到2.3A/cm2,且在一定的三极结构参数... 详细信息

通过粒子模拟(PIC)软件模拟计算了在ps级别下二极与三极结构碳纳米管场致发射的电流密度与电子注聚焦性能。阳极电压在2kV时,二极结构下电流密度达到1.85A/cm2;三极结构下,栅压700V时发射电流密度达到2.3A/cm2,且在一定的三极结构参数与电极电压下,可以获得较好的电子注聚束效果。通过碳纳米管二极管发射实验,获得了6.6A/cm2的发射电流密度,总发射电流达到52.1mA,可以为太赫兹器件提供连续发射的电子注。

关键词：场致发射电子束太赫兹源电流密度

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自旋电子太赫兹源研究进展

物理学报 2020年第20期69卷 2-14页

作者：许涌张帆张晓强杜寅昌赵海慧聂天晓吴晓君赵巍胜北京航空航天大学微电子学院大数据科学与脑机智能高精尖创新中心北京100191 北京航空航天大学合肥创新研究院合肥230012 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

太赫兹频段在电磁波谱上位于红外和微波之间,兼具宽带性、低能性、高透性、指纹性等诸多优势特性,在航空航天、无线通信、国防安全、材料科学、生物医疗等领域具有重要的应用前景.太赫兹科学与技术的发展和应用在很大程度上受限于源的水... 详细信息

太赫兹频段在电磁波谱上位于红外和微波之间,兼具宽带性、低能性、高透性、指纹性等诸多优势特性,在航空航天、无线通信、国防安全、材料科学、生物医疗等领域具有重要的应用前景.太赫兹科学与技术的发展和应用在很大程度上受限于源的水平,新型太赫兹辐射源的机理研究和器件研制至关重要.自旋太赫兹发射不仅从物理上提供了操控飞秒自旋流的可能,而且有望成为下一代超宽带、低成本、高效率新型太赫兹源的优选.本文系统地综述了自旋电子太赫兹源的发展历程、实验装置、发射机理、材料选择,以及前景展望,重点介绍了飞秒激光诱导的超快自旋流、铁磁和非磁界面的自旋电荷转换以及太赫兹发射等物理机制方面的研究进展.本文还分别介绍了基于重金属、拓扑绝缘体、Rashba界面和半导体等体系的自旋电子太赫兹源.

关键词：太赫兹源铁磁/非磁异质结超快退磁自旋电荷转换

基于场致发射阴极阵列的太赫兹源的物理机理研究

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物理学报 2012年第12期61卷 541-550页

作者：刘维浩张雅鑫胡旻周俊刘盛纲电子科技大学太赫兹科学技术研究中心成都610054

本文对一种基于场致发射阴极阵列(FEA)的太赫兹辐射源的物理机理进行了理论分析和粒子模拟验证.采用场匹配法分析了器件的高频场结构,确定π模作为器件的最优工作模式;利用线性理论分析了器件的注波互作用过程,揭示了高频场对FEA阴极发... 详细信息

本文对一种基于场致发射阴极阵列(FEA)的太赫兹辐射源的物理机理进行了理论分析和粒子模拟验证.采用场匹配法分析了器件的高频场结构,确定π模作为器件的最优工作模式;利用线性理论分析了器件的注波互作用过程,揭示了高频场对FEA阴极发射电流的预调制作用以及电子在阴阳极间隙的渡越时间效应是器件起振的物理原因;分析得出了π模起振条件;粒子模拟结果与理论分析具有较好的一致性.

关键词：太赫兹源 FEA 预调制渡越时间效应

高平均功率自由电子激光太赫兹源波荡器物理设计

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强激光与粒子束 2013年第B5期25卷 153-157页

作者：闫陇刚邓德荣窦玉焕黎明杨兴繁中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

讨论了高平均功率自由电子激光太赫兹源波荡器的物理设计,在确定了波荡器周期、周期数、峰值磁场强度范围和调制参数范围等总体参数后,选用混合型Halbach结构为波荡器的基本结构,永磁块长宽高为8cm×1.3cm×6cm,磁极长宽高为5cm×0.6cm... 详细信息

讨论了高平均功率自由电子激光太赫兹源波荡器的物理设计,在确定了波荡器周期、周期数、峰值磁场强度范围和调制参数范围等总体参数后,选用混合型Halbach结构为波荡器的基本结构,永磁块长宽高为8cm×1.3cm×6cm,磁极长宽高为5cm×0.6cm×4.8cm。波荡器工作在变间隙模式下,间隙为1.81～3.05cm时,波荡器峰值磁场为0.529～0.184T,好场区为3.02～2.13cm。同时,考虑到波荡器磁场误差对自由电子激光的影响,提出了波荡器各参数误差,并对波荡器端部设计进行了重点讨论。

关键词：自由电子激光波荡器太赫兹源高平均功率

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太赫兹源发散角测量技术研究

应用光学 2021年第3期42卷 499-503页

作者：俞兵王宝龙李宏光解琪马世帮西安应用光学研究所陕西西安710065 国防知识产权局北京100088

发散角是太赫兹源光束特性的重要衡量指标,是太赫兹光学系统设计的重要参数。研究了太赫兹源发散角测量原理,设计了一种由精密弧形导轨、斩波器、狭缝组件、太赫兹高莱探测器、锁相放大器和计算机系统组成的测量装置,设计了一种由自准... 详细信息

发散角是太赫兹源光束特性的重要衡量指标,是太赫兹光学系统设计的重要参数。研究了太赫兹源发散角测量原理,设计了一种由精密弧形导轨、斩波器、狭缝组件、太赫兹高莱探测器、锁相放大器和计算机系统组成的测量装置,设计了一种由自准直仪、光学角规和CCD相机组成的发散角测量装置标定模块,对太赫兹肖特基倍频源和太赫兹雪崩固态源的发散角进行了测量。此外,对测量结果不确定度进行了评定,其不确定度水平达到Urel=3.2%(k=2)。太赫兹源发散角的准确测量为深空探测、战术通信、反隐身、战场隐蔽目标识别等领域提供了有力的支撑。

关键词：太赫兹源发散角测量标定模块

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阴极阵列场致发射太赫兹源的起振分析

半导体光电 2014年第5期35卷 807-810,816页

作者：杨杰东莞理工学院电子工程学院广东东莞523808

考虑外场和镜像电荷的影响,对F-N公式进行了改进,利用改进的势垒穿透公式对阴极阵列场致发射太赫兹源的物理机制进行了分析,利用渡越时间效应导出了束波相互作用的能量交换,并在此基础上讨论了电子注能量增量、电子注功率、负载电导和... 详细信息

考虑外场和镜像电荷的影响,对F-N公式进行了改进,利用改进的势垒穿透公式对阴极阵列场致发射太赫兹源的物理机制进行了分析,利用渡越时间效应导出了束波相互作用的能量交换,并在此基础上讨论了电子注能量增量、电子注功率、负载电导和束波转换效率等。

关键词：太赫兹源场致发射束波相互作用渡越时间效应

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基于D-S效应的太赫兹源研究

微波学报 2016年第5期32卷 62-65页

作者：林滑余厉阳孟凡亮文进才余志平杭州电子科技大学电子信息学院杭州310018 清华大学微电子学研究所北京100084

基于Dyakonov-Shur效应（D-S效应）利用MOSFET可构建太赫兹源。研究表明MOSFET沟道内的1 m V信号在偏置电压的作用下产生波动并形成等离子波,其电学特性与谐振腔相似。当MOSFET外接5 V的偏置电压源时,输出频率为2.15 THz、峰值为2 m V... 详细信息

基于Dyakonov-Shur效应（D-S效应）利用MOSFET可构建太赫兹源。研究表明MOSFET沟道内的1 m V信号在偏置电压的作用下产生波动并形成等离子波,其电学特性与谐振腔相似。当MOSFET外接5 V的偏置电压源时,输出频率为2.15 THz、峰值为2 m V的等离子信号。通过调节偏置电压（1-20 V）可以使输出信号在0.96-4.30 THz范围内调频。此外,MOSFET在5 V的偏置电压和5 A的偏置电流的共同作用下,沟道内产生的等离子波随时间的推移以指数形式放大。受器件限制和沟道夹断效应影响,该信号源的最大输出电压为20 V,电压增益最大可达到86 d B,最大输出功率为200 W。在器件允许范围内,偏置电压越大信号频率越高、偏置电流越大起振时间越短,且偏置电流引起的信号频偏小。

关键词： D-S效应等离子波 MOSFET 太赫兹源

应用于太赫兹源信号实现的宽带四倍频链路设计

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激光与红外 2020年第8期50卷 1009-1013页

作者：李世元天津大学天津市成像与感知微电子技术重点实验室天津300072

由于集成电路工艺截止频率Ft的限制,直接通过振荡器获取的太赫兹信号源具有输出功率低、带宽较窄等问题。针对该问题,提出一种可实现高性能太赫兹源的宽带倍频链路设计。对比了传统push-push技术与改进的跨导增强push-push技术,并提出... 详细信息

由于集成电路工艺截止频率Ft的限制,直接通过振荡器获取的太赫兹信号源具有输出功率低、带宽较窄等问题。针对该问题,提出一种可实现高性能太赫兹源的宽带倍频链路设计。对比了传统push-push技术与改进的跨导增强push-push技术,并提出将跨导增强push-push技术运用到倍频器中,提高了倍频链路的倍频增益;在链路级间采用具有幅度与相位纠正功能的新型有源巴伦结构,进一步提高了倍频器的倍频增益与谐波抑制性能。仿真结果表明,倍频链路可实现带宽为210~256 GHz,饱和输出功率为-0.5 dBm,峰值倍频增益为-0.55 dB的太赫兹信号源,链路的总直流功耗仅为30.6 mW。

关键词：高倍频增益高输出功率四倍频器太赫兹源信号产生

基于双顶栅极石墨烯场效应管的太赫兹源特性研究

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基于双顶栅极石墨烯场效应管的太赫兹源特性研究

作者：苏博南京理工大学

学位级别：硕士

太赫兹波介于微波与红外光之间,由于高透射性、低能量性、宽频带性等优异特点具有重要的学术价值和应用潜力,长久以来因缺乏相关源器件而未得到有效开发。太赫兹辐射源的研发是太赫兹技术走向市场的关键,当前太赫兹辐射研究领域中的迫... 详细信息

太赫兹波介于微波与红外光之间,由于高透射性、低能量性、宽频带性等优异特点具有重要的学术价值和应用潜力,长久以来因缺乏相关源器件而未得到有效开发。太赫兹辐射源的研发是太赫兹技术走向市场的关键,当前太赫兹辐射研究领域中的迫切需求是室温工作的高功率小型固态太赫兹源。石墨烯因其在太赫兹频段内独特的光电特性受到了广泛关注,有望利用这种新型材料实现太赫兹辐射。本文对基于石墨烯的太赫兹辐射源展开研究,设计了具有石墨烯p-n结结构的太赫兹辐射源模型,针对器件的工作机制、辐射机理和辐射性能等问题,做出如下工作:1.提出了具有两个顶部栅极的石墨烯场效应管结构,该器件具有p-n结特性,利用缓变沟道近似法建立了器件的电流模型,绘制了器件的输出特性以及转移特性曲线,得到的结果表示器件沟道区的导电类型由偏置电压决定,栅极电压决定了p-n结势垒高低,栅压较大时会出现负跨导现象,抑制电流的增长。还利用ATK软件对双顶栅极石墨烯纳米带场效应管的透射谱进行了分析,研究了栅极电压、栅极间隙和介电层的介电常数对器件输运的影响。2.利用控制石墨烯中载流子输运的流体动力学方程和二维泊松方程,对正向偏置电压下石墨烯p-i-n结中i区的动态过程进行研究,通过方程的求解计算得到了正偏条件下石墨烯准费米能级的空间分布和能带边缘轮廓,结果证明外加电场下石墨烯的诱导带隙可以达到数十电子毫伏,足以辐射出太赫兹波段的能量。还对石墨烯在太赫兹频段内的动态电导率进行了计算,研究了不同参数对动态电导率的影响,结果表明电抽运下石墨烯的动态电导率在较宽的太赫兹范围内为负值,说明此范围内的带间辐射大于带内吸收,这一结果同样表明了石墨烯具有太赫兹辐射能力。3.对石墨烯中的电子-空穴复合机制进行了介绍,研究了石墨烯在Si O、Hf O和Si C三种极性衬底上的俄歇速率,探讨了温度和载流子浓度对俄歇速率的影响,所得结果有助于了解石墨烯的实际发光效率。4.设计了分布布拉格反射式光栅的结构,使之与双顶栅极石墨烯场效应管结合作为完整的太赫兹辐射源,实现太赫兹光子的产生、选频和放大。根据器件特性,基于半导体激光器的速率方程理论,利用Simulink建立仿真系统,分析了器件的输出特性,研究了注入电流和环境温度等重要参数对器件输出性能的影响。

关键词：石墨烯 p-n结双顶栅极太赫兹源谐振腔