太赫兹(terahertz,THz) 波是指频率为0.1Thz~10THz的电磁波,对应波长为30um~3mm,其频谱位于毫米波与红外光之间,既具有毫米波与红外光的特点,又有着自己独特的优势。一方面,太赫兹波段频谱资源丰富,可用带宽大,能够提供更高的数据通信率;另一方面,太赫兹波的穿透性要强于光波,同时其光子能量更低。这些特点使得太赫兹波在高速通信、射电天文、环境监测、检测成像等许多领域具有广泛的应用前景。近年来,许多国家越来越重视太赫兹技术的研究,这加速了太赫兹技术的发展。其中,探测技术的发展是太赫兹技术的研究重心,同时高灵敏的探测器是太赫兹系统中的关键器件。
太赫兹探测器主要分为三类:第一种是基于半导体技术实现的肖特基二极管(schottky barrier diode,SBD)接收器件,基于肖特基二极管的固态接收电路有着体积小、功耗低、重量轻、利于集成、可在常温下工作等特点。目前基于肖特基二极管实现的太赫兹混频器的噪声温度一般在50hv/k (k为玻尔兹曼常数)左右。同时这种固态接收器件,可以工作于相干和非相干两种状态,满足太赫兹技术在通信、雷达以及探测等领域的应用。第二种是基于超导器件实现的太赫兹探测器,如超导体﹣绝缘体﹣超导体(supercon-ducting-insulator-superconducting,SIS)隧穿结以及超导热电子辐射热测量计(hot electron bolometer,HEB)。其中,SIS结优点在于其具有非常高的灵敏度,不过其使用环境也有很大的限制。HEB混频器是一种利用声子、电子散射冷却机制发展起来的热探测器。第三种太赫兹探测器是太赫兹量子阱探测器(quan-tum-well photodetectors,QWP),其最大的特点是适用于大规模阵列,工作频率一般在几个THz以上。
随着各国学者对太赫兹技术的进一步研究以及半导体工艺的迅速发展,基于肖特基二极管的太赫兹固态接收技术也取得了一系列成果,并在一系列太赫兹系统中得到应用。
在此转载一篇发表于《空间电子技术》2024年第4期的文章《基于肖特基二极管的太赫兹固态接收技术进展》,作者梁启尧等。本文分类阐述基于肖特基二极管太赫兹固态接收技术的发展现状,总结不同类型下太赫兹固态接收系统中关键器件混频器的电路结构及性能特点,为太赫兹固态接收技术的进一步发展提供基础。内容源自网络,以供学习交流。
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