【摘 要】
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在成像,军事应用,安全检测,以及遥感等方面,红外与太赫兹波段一直是重要的研究领域。目前来说,红外与太赫兹波段探测器件的性能还需要进一步提升,器件灵敏度高,能在室温的条件下工作,响应速度的快,可以与硅CMOS电路集成等优点是目前探测器追求的方向。而且由于太赫兹波段位于电磁波光谱的独特位置,没有合适的理论去解释该波段的机理。为此本课题组提出的新型的太赫兹探测机理以及微纳米加工技术的发展使的性能优异的红
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在成像,军事应用,安全检测,以及遥感等方面,红外与太赫兹波段一直是重要的研究领域。目前来说,红外与太赫兹波段探测器件的性能还需要进一步提升,器件灵敏度高,能在室温的条件下工作,响应速度的快,可以与硅CMOS电路集成等优点是目前探测器追求的方向。而且由于太赫兹波段位于电磁波光谱的独特位置,没有合适的理论去解释该波段的机理。为此本课题组提出的新型的太赫兹探测机理以及微纳米加工技术的发展使的性能优异的红外与太赫兹器件成为可能。本文主要内容是根据课题组成员黄志明老师提出的电磁诱导势阱的新机理,并且成功的利用绝缘层上的硅（SOI）材料制备出优异性能的太赫兹探测器。另一方面基于微纳米加工技术制备出上下电极结果的锰钴镍氧红外探测器。主要的内容包括:（1）为了提高太赫兹探测器件的性能和进一步验证电磁诱导势阱的太赫兹探测理论,本文基于顶层硅电阻率为0.01-0.02 Ω·cm,厚度为10 μm,底层为高阻硅的SOI材料,通过半导体工艺技术制备出SOI太赫兹探测器,并且自主搭造了太赫兹测试系统。根据测量结果,SOI 探测器实现了在 20-40 GHz,165-173 GHz,以及 330-343 GHz 的宽波段探测,并且表现出优良的性能。器件在20-40 GHz的光响应电压为75 μV,在165-173 GHz,最大响应率为148 A/W和等效噪声功率0.58（?）在0.33-0.346 THz范围器件实现了最大电流响应率为18.4 A/W以及等效噪声等效功率为4.7（?）,器件表现出十分短小的响应时间,大约为800 ns。（2）为了测试器件的实际应用,我们搭建了太赫兹透射成像系统,成像的物体为金属刀片以及具有生物特性的树叶,成像的效果十分优异,器件可以分辨出刀片上2mm的缝隙以及可以很清晰的看见树叶的轮廓。（3）通过磁控溅射与脉冲激光沉积技术制备出锰钴镍氧和锆钛酸铅薄膜,首先利用XRD,AFM,以及SEM表征了薄膜的结晶性以及样品的形貌,测试了 MCN薄膜的负电阻温度系数。然后利用半导体工艺技术制备出MCN上下电极结构的红外探测器,测试了器件的I-V曲线,响应率,以及噪声等性能。通过实验可以发现上下电极结构有助于减少器件的电阻,提升器件的性能。
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