国内首个室温太赫兹自混频探测器研制成功

作为人类尚未大规模使用的一段电磁频谱资源，太赫兹波有着极为丰富的电磁波与物质间的相互作用效应，不仅在基础研究领域，而且在安检成像、雷达、通信、天文、大气观测和生物医学等诸多技术领域有着广阔的应用前景。目前，室温微型的固态太赫兹光源和检测器技术尚未成熟，众多太赫兹发射-探测应用还处于原理演示和研究阶段。室温、高速、高灵敏度的固态太赫兹探测器技术是太赫兹核心器件研究的重要方向之一。

自2009年起，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所秦华、张宝顺、吴东岷课题组一直致力于太赫兹波－低维等离子体波相互作用及其调控研究。团队在2009年底取得突破性进展，在GaN/AlGaN高电子迁移率晶体管基础上研制成室温工作的高灵敏度高速太赫兹探测器，首次实现了对1000 GHz的太赫兹波的灵敏检测（Journal of Semiconductors, 2011, 32: 064005；AIP Conf. Proc., 2011, 1399: 893）。

通过三年多的技术攻关，发展了太赫兹天线（Appl. Phys. Lett., 2011, 98: 252103；Appl. Phys. Lett., 2012, 100: 013506）、场效应混频和器件模型（Appl. Phys. Lett.,2012, 100: 173513）等关键技术，形成了完整的场效应自混频太赫兹探测器技术，填补了该类探测器的国内空白。

目前，苏州纳米所研制的太赫兹探测器探测频率达到800-1100 GHz，电流响应度大于70 mA/W，电压响应度大于3.6 kV/W，等效噪声功率小于40 pW/Hz^0.5，综合指标达到国际上商业化的肖特基二极管检测器指标，成功演示了太赫兹扫描透视成像和对快速调制太赫兹波的检测。该项技术可进一步发展成大规模的太赫兹焦平面成像阵列和超高灵敏度的外差式太赫兹接收机技术，为发展我国的太赫兹成像、通信等应用技术提供核心器件与部件。

本工作得到了国家重点基础研究发展计划（973计划）、中科院“百人计划”、中科院重要方向性项目和国家自然科学基金面上项目的大力支持。（孙建东）