【摘 要】
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伴随着人们对于电磁辐射应用越来越广泛,THz辐射由于其特殊性在近年来越来越受到研究人员的关注。研究人对于作为THz技术重点的THz辐射源以及探测器件更高的性能追求从未停止
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伴随着人们对于电磁辐射应用越来越广泛,THz辐射由于其特殊性在近年来越来越受到研究人员的关注。研究人对于作为THz技术重点的THz辐射源以及探测器件更高的性能追求从未停止。由于半导体器件制作工艺成熟且易于集成,因而以半导体器件为核心的THz器件受到了研究人员的偏爱。基于各种机理的半导体THz器件被不断的开发出来。等离子体波器件由于其独特的物理原理,在室温下也可以作为THz辐射发射器或THz辐射探测器来使用。本文通过对两种等离子体波器件MOSFET和HEMT的介绍以及对等离子体的介绍,得到器件沟道内的电子可以类比为等离子体的结论。由于人们通常用流体描述的方法来描述等离子体的行为,因此流体描述的方法可以用来描述等离子体波器件中的电子的行为。于是本文基于流体动力学方程,探讨了等离子体波器件中等离子体波产生的原因和边界条件。并对等离子体波器件中等离子体波的产生的物理意义进行了探讨。随后本文描绘了等离子体波器件用作THz探测器的潜力。基于流体力学方程得到了描述非共振等离子体波器件响应的数学模型。该数学模型描述的是在缓变沟道近似的条件下探测器的响应与栅压以及漏源电流的关系。通过对模型的分析得出了模型在栅压接近或者小于阈值电压时不再适用的结论。通过对栅压接近阈值电压或小于阈值电压时沟道电子密度与栅压的关系式的修正,得到了新的描述器件响应与栅压关系的数学模型。通过MATLAB软件首先对器件响应的理论模型与实际的测量数据进行对比,验证了模型的正确性。随后又对理论模型与实际测量数据之间的误差进行了分析,简要分析了栅漏电流,电子迁移率和实际电路对于误差的贡献。然后探讨了器件的响应与参数k’,η以及温度的关系。再通过计算和分析得出了响应模型适用的范围。最后对于模型中的一些问题进行了说明,并描述了这些问题对于器件响应的影响。并对实际的器件结构的要求进行了说明,描述了等离子体波器件未来的主要发展方向。
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