上海技物所在高性能太赫茲探測研究中取得進展

  近日，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員黃志明等采用窄禁帶半導(dǎo)體成功實現(xiàn)了0.3-3.0 太赫茲的寬波段、高靈敏度、低噪聲等效功率和快速響應(yīng)的太赫茲探測器件，并成功證明了通過光子的波動性產(chǎn)生新型光電效應(yīng)規(guī)律實現(xiàn)高靈敏度太赫茲探測的可行性，該項工作為太赫茲探測技術(shù)的突破提供了重要技術(shù)途徑。

　　黃志明等在研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)太赫茲光入射到一包裹的金屬—半導(dǎo)體—金屬器件結(jié)構(gòu)上時，如果滿足特定邊界條件，將在器件結(jié)構(gòu)中激發(fā)反對稱電磁波，在半導(dǎo)體中形成電磁波誘導(dǎo)勢阱，驅(qū)動位于金屬中的電子發(fā)射到位于半導(dǎo)體的誘導(dǎo)勢阱中，導(dǎo)致半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率發(fā)生改變，從而實現(xiàn)太赫茲波的探測。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《先進材料》(Adv. Mater. 2015, DOI：adma.201503350)上。

　　太赫茲(THz)位于電磁波譜中紅外與微波波段之間，在科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用前景，是當(dāng)今科學(xué)研究的前沿與熱點。但太赫茲能量非常弱，其探測一直是瓶頸問題?，F(xiàn)有常規(guī)技術(shù)方案是基于紅外或微波探測理論，從紅外波段向波長較長的太赫茲波延伸，或者從微波向高頻較高的太赫茲拓展。但這兩種方法存在工作需要深低溫、響應(yīng)速度慢、探測率低等缺陷。黃志明等人的研究工作為太赫茲探測技術(shù)的突破提供了重要理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

研究原理示意圖