太赫兹探测器

苏州纳米所研制的太赫兹探测器探测频率达到

800-1100 GHz，电流响应度大于70 mA/W，电压响应度大于3.6 kV/W，等效噪声功率小于40 pW/Hz0.5，综合指标达到国际上商业化的肖特基二极管检测器指标，成功演示了太赫兹扫描透视成像和对快速调制太赫兹波的检测。

作为人类尚未大规模使用的一段电磁频谱资源，太赫兹波有着极为丰富的电磁波与物质间的相互作用效应，不仅在基础研究领域，而且在安检成像、雷达、通信、天文、大气观测和生物医学等诸多技术领域有着广阔的应用前景。室温微型的固态太赫兹光源和检测器技术尚未成熟，众多太赫兹发射-探测应用还处于原理演示和研究阶段。室温、高速、高灵敏度的固态太赫兹探测器技术是太赫兹核心器件研究的重要方向之一。^[1]

本工作得到了国家重点基础研究发展计划（973计划）、中科院“百人计划”、中科院重要方向性项目和国家自然科学基金面上项目的大力支持。

2017年五月，中科院苏州纳米所、中科院纳米器件与应用重点实验室秦华团队公布了能够在液氮温度下灵敏探测太赫兹波黑体辐射的氮化镓基高电子迁移率晶体管探测器研究结果，首次直接验证了天线耦合的场效应晶体管可用于非相干太赫兹波的灵敏探测。它通过太赫兹波电场同时调制场效应沟道中电子的漂移速度和电子浓度实现太赫兹波的自混频或外差混频，从而在沟道中产生相应的直流电流或差频振荡电流。利用高效的太赫兹波天线将被检测太赫兹波聚焦在亚波长尺度的场效应沟道内，探测频率因此不受晶体管的整体电学参数的限制，远高于晶体管的电流单位增益或功率单位增益的截止频率。^[2]

对非相干太赫兹波的灵敏探测的实现表明场效应晶体管太赫兹探测器将能够在太赫兹波人体安检、无损检测和大气环境检测等主、被动成像与探测等应用中发挥作用。^[2]

成像效果如图所示：

该项技术可进一步发展成大规模的太赫兹焦平面成像阵列和超高灵敏度的外差式太赫兹接收机技术，为发展我国的太赫兹成像、通信等应用技术提供核心器件与部件。