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由于太赫兹波具有许多优点,如较小的光子能量、优良的相干性和高透过率,在过去的二十年中,太赫兹技术吸引了各个领域的研究者。随着太赫兹技术在多个领域有着越来越多的应用,尤其在无线通信、安全检查、生物医学和环境监测等方面的巨大应用潜力,太赫兹技术的研究逐渐成为各国企业、高校和研究机构的研究重点。由于现代社会对无线通信的需求越来越迫切,太赫兹通信系统近来已成为一个研究热点。在太赫兹技术众多的重要应用中,我们主要研究了太赫兹通信系统中的核心器件之一—太赫兹调制器。 在本文中,我们对基于高电子迁移率晶体管(HEMT)/开口谐振环(SRR)复合结构的太赫兹波调制器的工作原理及光电特性进行了分析,设计并制备了具有超高调制速率的电控HEMT/SRR太赫兹波调制器,用于实现对入射太赫兹波进行的幅度调制。该调制器由高电子迁移率晶体管阵列,金属谐振环阵列和两块用于施加电压的金属板构成。在金属板上施加电压时,调制器内HEMT的InGaAs沟道层的厚度和宽度均会发生变化,进而引起二维电子气(2DEG)密度变化,伴随着二维电子气的密度变化,该调制器能实现对入射的太赫兹波进行幅度调制。通过使用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)测试,该器件在0到-3 V的静态电压下对太赫兹波(0.57 THz)的调制深度达到约28%。而在高频交流电压下,该调制器会对太赫兹波呈现高速的动态响应。我们的测试结果显示,调制速率高达10.6 MHz,而最大的调制速率估计可达到11 MHz。随着对其电阻和电容的进一步优化,该太赫兹调制器的调制速度有望达到更高。 本论文的主要研究内容为: (1)研究了太赫兹调制器的结构及其工作原理,设计了一种基于HEMT/SRR复合结构的电控太赫兹调制器; (2)以分子束外延(MBE)技术生长的GaAs-HEMT为基底,运用成熟的半导体工艺制备了源漏极、栅极和HEMT表面的金属超材料谐振环阵列,完成了基于HEMT/SRR复合结构的电控太赫兹调制器的制备; (3)使用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS),测量了器件在静态电压下对入射太赫兹波的幅度调制特性; (4)搭建测试电路,间接测试了该调制器在高频交变电压下对太赫兹波的动态响应特性。