太赫茲探測器

作為人類尚未大規模使用的一段電磁頻譜資源，太赫茲波有着極為豐富的電磁波與物質間的相互作用效應，不僅在基礎研究領域，而且在安檢成像、雷達、通信、天文、大氣觀測和生物醫學等諸多技術領域有着廣闊的應用前景。室温微型的固態太赫茲光源和檢測器技術尚未成熟，眾多太赫茲發射-探測應用還處於原理演示和研究階段。室温、高速、高靈敏度的固態太赫茲探測器技術是太赫茲核心器件研究的重要方向之一。 ^[1] 

本工作得到了國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、中科院“百人計劃”、中科院重要方向性項目和國家自然科學基金面上項目的大力支持。

蘇州納米所研製的太赫茲探測器探測頻率達到

800-1100 GHz，電流響應度大於70 mA/W，電壓響應度大於3.6 kV/W，等效噪聲功率小於40 pW/Hz0.5，綜合指標達到國際上商業化的肖特基二極管檢測器指標，成功演示了太赫茲掃描透視成像和對快速調製太赫茲波的檢測。

2017年五月，中科院蘇州納米所、中科院納米器件與應用重點實驗室秦華團隊公佈了能夠在液氮温度下靈敏探測太赫茲波黑體輻射的氮化鎵基高電子遷移率晶體管探測器研究結果，首次直接驗證了天線耦合的場效應晶體管可用於非相干太赫茲波的靈敏探測。它通過太赫茲波電場同時調製場效應溝道中電子的漂移速度和電子濃度實現太赫茲波的自混頻或外差混頻，從而在溝道中產生相應的直流電流或差頻振盪電流。利用高效的太赫茲波天線將被檢測太赫茲波聚焦在亞波長尺度的場效應溝道內，探測頻率因此不受晶體管的整體電學參數的限制，遠高於晶體管的電流單位增益或功率單位增益的截止頻率。 ^[2] 

對非相干太赫茲波的靈敏探測的實現表明場效應晶體管太赫茲探測器將能夠在太赫茲波人體安檢、無損檢測和大氣環境檢測等主、被動成像與探測等應用中發揮作用。 ^[2] 

成像效果如圖1所示：

該項技術可進一步發展成大規模的太赫茲焦平面成像陣列和超高靈敏度的外差式太赫茲接收機技術，為發展我國的太赫茲成像、通信等應用技術提供核心器件與部件。