作為人類尚未大規(guī)模使用的最后一段電磁頻譜資源,太赫茲（THz）波不僅在波與物質相互作用等基礎研究領域,還是在安檢成像、雷達、通信、天文、大氣觀測和生物醫(yī)學等技術領域,均有深刻的研究意義和廣泛的應用前景。21世紀以來,隨著半導體材料以及電子技術的飛速發(fā)展,太赫茲探測技術研究取得了重大的突破。但是目前由于靈敏度以及穩(wěn)定性等問題,室溫檢測器技術尚未成熟,太赫茲探測器還沒有被廣泛應用。高靈敏度以及高穩(wěn)定性的固態(tài)太赫茲檢測器技術是太赫茲探測器件研究的重要方向之一。本文主要進行了基于1T-TaS₂、1T-TiTe₂以及GaAs/AlGaAs等二維半導體材料的高電子遷移率晶體管（HEMT）探測器制備。通過材料選擇,對器件結構、尺寸等進行優(yōu)化提升探測器性能。這類探測器制備工藝比較簡單,與硅基半導體兼容,成本較低,探測性能與目前同類器件相比具有很強的競爭力。研究為新型太赫茲探測器開發(fā)注入了新的研究內容,提供了新的研究結果。論文具體內容和結果主要包括以下幾個方面:1.對響應材料的選擇是制備太赫茲器件的核心部分。我們基于典型的半金屬材料1T-TiTe_2<... 

【文章來源】：上海師范大學上海市

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【學位級別】：碩士

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電磁頻譜

上海師范大學碩士學位論文第一章緒論3圖1-2太赫茲波在安檢領域的應用。1.3太赫茲的產生太赫茲源是太赫茲技術的關鍵所在，也一直是太赫茲研究領域的一個難點。關于太赫茲源的報道也是層出不窮[9-13]。正是缺少高功率的太赫茲源，一直限制著太赫茲技術的發(fā)展。目前大部分所使用的太赫茲源是從較低頻的微波源通過倍頻器放大至太赫茲波段，利用這種方法所產生的太赫茲輻射一般功率較低，嚴重限制了太赫茲技術的民用化以及商用化。因此，尋找高功率的太赫茲源也是太赫茲領域內非常重要的一個環(huán)節(jié)。圖1-3所示為現(xiàn)有各種太赫茲源的強度和頻率的關系，實線表示目前已經(jīng)開始作為商用的太赫茲源，橢圓表示正在處于研究當中的太赫茲源。主要包含以下三種，第一種是已經(jīng)發(fā)展了很長時間并且較為成熟的太赫茲源，包括返波管、高頻量子級聯(lián)激光器、III-族半導體激光器等。第二種是近期開發(fā)的太赫茲量子級聯(lián)激光器，目前仍在不斷的完善當中。第三類采用固態(tài)電子倍頻器，它們已經(jīng)在微波、毫米波段得到廣泛使用。從圖中可以看出，在太赫茲范圍(0.1-10THz)內缺乏小型化、便攜式、成本低、功率較強的商業(yè)化太赫茲光源。除了自由電子激光器有較強的功率輸出外，其他太赫茲源的功率還相對較弱。自由電子激光器(FEL)是一種高功率，單色可調的相干太赫茲源，在通常情況下，它的功率通常能夠達到千瓦量級。當電子被加速到光速后，經(jīng)過專門設計的搖擺器使電子被減速，電子損失的能量就可以部分轉化成太赫茲波。它的頻率在0.1-10THz內連續(xù)可調。但由于它結構復雜、造價昂貴等缺陷，目前還沒有被廣泛使用，全世界僅有少數(shù)幾個單位擁有自由電子激光器，主要用途為科學研究的裝置。除自由電子激光器的功率在10-100W外，其他的太赫茲源功率都相對較弱，僅在毫瓦量級�；�

第一章緒論上海師范大學碩士學位論文4是，這樣的輻射源造價昂貴，運行成本高，使用機時緊張，很難滿足日益增長的科學研究和實際應用的需求。而基于飛秒激光器抽運的桌面式小型化強太赫茲輻射源較易實現(xiàn)并且成本相對較低�；陔p色場抽運空氣等離子體產生的太赫茲輻射脈沖源是較早實現(xiàn)的一種強太赫茲源，波長為800nm的基頻光經(jīng)偏硼酸鋇(BBO)晶體倍頻后，基頻光與倍頻光在空氣中共同作用并離化氣體分子，從而產生太赫茲輻射脈沖。圖1-3各種太赫茲源的強度和頻率的關系[14]。通過光學整流來產生太赫茲輻射脈沖也是一種非常傳統(tǒng)的產生太赫茲輻射脈沖的方式。第一種是利用飛秒激光振蕩器抽運ZnTe或GaP等晶體以產生太赫茲輻射，再通過電光取樣的方式獲得太赫茲輻射脈沖。第二種是利用有機晶體產生強太赫茲輻射脈沖源。第三種是基于鈮酸鋰晶體的傾斜波前技術。這三種基于光學整流技術都可以產生較強的太赫茲輻射。目前，基于光學整流產生的高太赫茲輻射的方法中，傾斜波前技術由于其高效率、穩(wěn)定性好而成為使用最為廣泛的產生高功率太赫茲輻射源的手段之一。1.4太赫茲的探測方法及原理1.4.1太赫茲波的光學探測光學檢測方法是過去幾十年來研究最多的探測方法，太赫茲光學探測方法是


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