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我国石墨烯太赫兹外差外汇和黄金投资混频探人

2019-01-31 16:00:05

  中国证券讯  6月29日从中国科学院获悉,中国电子科技集团有限公司第十三研究所专用集成电路重点实验室与中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、中国科学院纳米器件与让他人克服他们自身的弱点应用重点实验室再次合作,在高灵敏度石墨烯场效应晶体管太赫兹自混频探测器的基础上,实现了外差混频和分谐波混频探测,探测频率到达650 GHz,利用自混频探测的响应度对外差混频和分谐波混频的效力进行了校准,该结果近期发表在碳材料杂志Carbon上。

  频率介于红外和毫米波之间的太赫兹波在成像、雷达和通讯等技术领域具有广阔的运用前景

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,太赫兹波与物质的相互作用研究具有重要的科学意义。

  高灵敏度太赫兹波探测器是发展太赫兹应用技术的核心器件,是开展太赫兹科学研究的重要手段与主要内容之一。

  太赫兹波探测可分为直接探测和外差探测两种方式:直接探测仅取得太赫兹波的强度或功率信息;而外差探测可同时取得太赫兹波的幅度、相位和频率信息,是太赫兹雷达、通信和波谱成像运用必需的核心器件。

  外差探测器通过被测太赫兹信号与低噪声本地相干太赫兹信号的混频,将被测信号下转换为微波射频波段的中频信号后进行检测。

<我不是的p>  与直接探测相比,外差探测通常具有更高的响应速度和灵敏度,但是探测器结构与电路更加复杂,对混频的机制、效率和材料提出了更高的要求。

  天线耦合的场效应晶体管支持在频率远高于其截止频率的太赫兹波段进行自混频探测和外差混频探测。

  前者是直接探测的一种有效方法,可构成规模化的阵列探测器,也是实现基于场效应晶体管的外差混频探测的基础。

  目前,国际上基于CMOS晶体管实现了本振频率为213 GHz的2次(426 GHz)和3次(639 GHz)分谐波混频探测,但其高阻特性限制了工作频率和中频带宽的提升。

  石墨烯场效应晶体管因其高电子迁移率、高可调谐的费米能、双极型载流子及其非线性输运等特性为实现高灵敏度的太赫兹波自混频和外差混频探测提供了新途径。

  前期,双方重点实验室秦华团队和冯志红团队合作成功获得了室温工作的低阻抗高灵敏度石墨烯太赫兹探测器,其工作频率(340 GHz)和灵敏度(~50 pW/Hz1/2)到达了同类探测器中的水平。

  此次合作进一步使工作频率提高至华丽的跌倒650 GHz,并实现了外差混频探测。

  如图1所示,工作在650 GHz的G-FET太赫兹探测器通过集成超半球硅透镜,首先通过216、432和650 GHz的自混频探测,验证了探测器响应特性与设计预期一致,并对自混频探测的响应度和太赫兹波功率进行了测试定标。

  在此基础上,实现了本振为216 GHz和648 GHz的外差混频探测,实现了本振为216 GHz的2次分谐波(432 GHz)和3次分谐波(648 GHz)混频探测。

  混频损耗分别在38.4 dB和57.9 dB,对应的噪声等效功率分别为13 fW/Hz和2 pW/Hz。

  2次分谐波混频损耗比216 GHz外差混频消耗高约8 dB。

  此次取得混频频率已远高于国际上已报导的石墨烯外差探测的工作频率(~200 GHz),但中频

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