半導(dǎo)體所低溫LT-GaAs材料成功應(yīng)用于制備太赫茲天線

太赫茲(THz)波通常是指頻率在0.1～10THz（波長介于微波與紅外波之間的0.03～3毫米范圍）的電磁波。太赫茲成像和波譜技術(shù)將是太赫 茲應(yīng)用的主要技術(shù)。太赫茲具有高頻和超短脈沖（皮秒量級）特性，使之具有很高的空間分辨率和時(shí)間分辨率。太赫茲能量很小，不會對物質(zhì)產(chǎn)生破壞作用，所以比 X射線技術(shù)更具優(yōu)勢。此外，許多生物大分子的振動和轉(zhuǎn)動共振頻率也處在太赫茲波段。因此，開發(fā)太赫茲波技術(shù)將對寬帶通信、雷達(dá)探測、電子對抗、電磁武器、 天文學(xué)、無標(biāo)記基因檢查、細(xì)胞成像、無損檢測、生化物檢查、糧食選種，菌種優(yōu)選等多領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展帶來深遠(yuǎn)影響。

近年來，半導(dǎo)體所超晶格實(shí)驗(yàn)室的新型半導(dǎo)體光電材料和量子器件課題組開展了時(shí)域光譜太赫茲收發(fā)器件和材料研究，主要是半導(dǎo)體超短脈沖激光器和超短載 流子壽命低溫GaAs收發(fā)天線器件。經(jīng)過多年來的長期積累，該課題組開發(fā)成功超短壽命載流子、高阻（大于1E8 ohm.cm）低溫LT-GaAs材料。在此基礎(chǔ)上與中國工程物理研究院電子工程所合作研制出太赫茲LT-GaAs寬帶THz光導(dǎo)天線：采用頻率 75KHz、脈寬100fs激光器進(jìn)行激勵(lì)，得到譜寬0.1-2.7THz的THz波。基于LT-GaAs的太赫茲天線與普通半絕緣SI-GaAs材料相 比，在同樣激勵(lì)條件下太赫茲頻譜帶寬增加近兩倍。外延LT-GaAs具有的超短載流子壽命特性使之成為適于制作THz光導(dǎo)天線理想材料體系。

相比于目前已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的紅外波器件技術(shù)，太赫茲波光電器件性能還有待全面優(yōu)化和提升。相信隨著寬帶高穩(wěn)定性脈沖太赫茲源的迅速發(fā)展，會有效地推動太赫茲技術(shù)逐步走向應(yīng)用。

LT-GaAs THz光導(dǎo)天線