随着太赫兹科技的发展,太赫兹波已经应用到许多领域,这极大地推进了太赫兹器件的研究,尤其是太赫兹源器件的研究。Dyakonov和Shur在1993年提出了一种基于场效应晶体管的等离子体波不稳定理论,这为发展太赫兹源提供了一种新的途径。该理论表明,场效应晶体管沟道内的二维电子气可以在特殊的不对称边界条件下激发等离子体波。而随着等离子体波的不稳定振荡,最终可以达到太赫兹频率并以电磁波的形式辐射出来,这种不稳定被后人称为Dyakonov-Shur不稳定。实验上已经证明这种不稳定可以产生太赫兹波。虽然人们已经做了一些关于Dyakonov-Shur不稳定的研究,但是仍有许多物理问题需要探究。总的来说,现阶段的研究大部分都围绕着传统矩形场效应晶体管开展,但是随着科技的发展和进步,更多新型器件被开发出来。特别是半导体工艺已经进入了纳米时代,而纳米器件中的量子效应是不可忽视的。针对这些器件的研究也非常重要。本论文的主要研究内容如下:(1)根据Dyakonov-Shur不稳定理论,使用柱坐标系下的二维流体力学方程对栅控圆柱形场效应晶体管中的Dyakonov-Shur不稳定进行研究,并且厘清了沟道半径和模式数对等离子体波的振荡频率和不稳定增益的影响。在圆柱形场效应晶体管中,Dyakonov-Shur不稳定是一个二维问题,等离子体波在场效应晶体管源漏极之间绕轴传播。在这种情况下,需要对原来的不对称边界条件进行修正,必须加入另一维度的边界条件来闭合系统。除了原来的晶体管长度参数以外,还引入了新的器件参数――沟道半径,并且等离子体波绕轴螺旋传播导致了模式数的出现。通过调节这些器件参数,可以实现可调谐太赫兹源。(2)电子器件已经向着微型化、集成化的方向发展。在纳米场效应晶体管中,量子效应变得尤为重要,并且对场效应晶体管有着不可忽视的影响。通过构建柱坐标下的量子流体力学方程,探究了纳米栅控圆柱形场效应晶体管中的Dyakonov-Shur不稳定。在这种情况下,不仅模式数和沟道半径会对等离子体波的传播和振荡产生影响,沟道内电子的量子效应和电子温度同样会对等离子体波不稳定性产生影响。这也为探究纳米圆柱形场效应晶体管的太赫兹源提供了理论基础。通过调节器件参数可以实现可调谐的太赫兹源。