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“太赫兹物理、器件与应用”专辑前言
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作者 曹俊诚 王宏强 +1 位作者 施卫 吴晓君 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期139-140,共2页
太赫兹科学与技术涉及太赫兹物理、材料、辐射源、调制与探测、成像与通信、以及太赫兹波在生物、医学、天文等领域的应用,在物理学、材料科学、生命科学、天文学、信息科学以及国防安全等方面具有重要的学术价值和广泛的应用前景,被誉... 太赫兹科学与技术涉及太赫兹物理、材料、辐射源、调制与探测、成像与通信、以及太赫兹波在生物、医学、天文等领域的应用,在物理学、材料科学、生命科学、天文学、信息科学以及国防安全等方面具有重要的学术价值和广泛的应用前景,被誉为改变未来世界的十大技术之一。 展开更多
关键词 信息科学 太赫兹 生命科学 国防安全 材料科学 物理学 科学与技术 天文学
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半导体超晶格太赫兹倍频器研究
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作者 曹俊诚 韦舒婷 +2 位作者 郑永辉 冯伟 王长 《太赫兹科学与电子信息学报》 2023年第4期517-522,共6页
提出一种基于电场驱动的GaAs基微带超晶格高阶谐波产生的太赫兹倍频器,利用平衡方程方法分析了倍频器在磁场下峰值功率输出和在参数空间(Edc,Eac)的分布情况。研究表明,在(Edc,Eac)的参数平面内,磁场对二次和三次谐波功率的峰值影响不大... 提出一种基于电场驱动的GaAs基微带超晶格高阶谐波产生的太赫兹倍频器,利用平衡方程方法分析了倍频器在磁场下峰值功率输出和在参数空间(Edc,Eac)的分布情况。研究表明,在(Edc,Eac)的参数平面内,磁场对二次和三次谐波功率的峰值影响不大,但磁场会拓宽谐波输出功率的峰值区域,提高在(Edc,Eac)参数空间内输出峰值功率的概率。当Eac确定时,谐波发射功率峰值的位置会受到直流电场产生的布洛赫振荡频率fB、交流电场产生的调制布洛赫振荡频率fM B和磁场引起的回旋振荡频率fc的影响而发生变化。研究表明,基于半导体超晶格的太赫兹倍频器是很有应用潜力的太赫兹波发生器件。 展开更多
关键词 超晶格 太赫兹 谐波 倍频器
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基于半导体光子学器件的太赫兹成像技术研究进展
3
作者 王长 宋高辉 +1 位作者 谭智勇 曹俊诚 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期181-192,共12页
太赫兹(THz)成像是THz技术应用的重要方向之一。基于THz量子级联激光器(QCL)和THz量子阱探测器(QWP)等半导体光子学器件的THz成像系统具有结构紧凑、空间分辨率高、成像信噪比较高等优点,已成为当前研究的热点领域。对国内外关于THz QCL... 太赫兹(THz)成像是THz技术应用的重要方向之一。基于THz量子级联激光器(QCL)和THz量子阱探测器(QWP)等半导体光子学器件的THz成像系统具有结构紧凑、空间分辨率高、成像信噪比较高等优点,已成为当前研究的热点领域。对国内外关于THz QCL和THz QWP器件在远场和近场成像应用方面的研究进行了系统综述,分析了THz成像系统的构成和成像效果,总结了各THz成像系统的性能参数情况,并探讨了THz成像系统性能提升的途径及其应用前景。 展开更多
关键词 激光技术 成像 太赫兹 量子级联激光器 量子阱探测器
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量子级联激光器非线性动态特性研究进展
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作者 冯伟 毛雨 +3 位作者 孟悦 任天亮 王长 曹俊诚 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2023年第6期763-771,共9页
量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)是依赖电子在量子阱子带间跃迁辐射出光子而发生激射的单极型半导体激光器。大量的理论与实验研究已经证明轻微的外部扰动(如光反馈、光注入)或内部足够强的非线性模式耦合能够引起半导体激... 量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)是依赖电子在量子阱子带间跃迁辐射出光子而发生激射的单极型半导体激光器。大量的理论与实验研究已经证明轻微的外部扰动(如光反馈、光注入)或内部足够强的非线性模式耦合能够引起半导体激光器的非线性输出。QCL作为新型半导体器件,具有腔内强度高、子带间光学非线性强以及电子弛豫时间快等特点,激发了学者研究其非线性动力学的兴趣。本文详细综述了QCL的非线性动态特性研究进展情况,探究了QCL非线性动力学性质的产生机理,总结了QCL非线性特性的应用场景。 展开更多
关键词 量子级联激光器 半导体激光器 外部扰动 非线性动力学
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基于源偶极子的扫描近场光学显微镜的数值模拟
5
作者 吴昌林 王长 曹俊诚 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期643-651,共9页
红外和太赫兹范围内的扫描近场光学显微镜能够突破衍射极限,实现更小的空间分辨率,在纳米尺度结构的光学特性分析检测方面具有重要应用。为了进一步理解探针与样品的相互作用,对探针近场的分析和数值描述是必不可少的。基于真实的探针... 红外和太赫兹范围内的扫描近场光学显微镜能够突破衍射极限,实现更小的空间分辨率,在纳米尺度结构的光学特性分析检测方面具有重要应用。为了进一步理解探针与样品的相互作用,对探针近场的分析和数值描述是必不可少的。基于真实的探针形状的解析模型,结合数值模拟的开发了源偶极子模型(SDM),能够直接获得近场检测信息,提高计算效率。基于模拟结果,解释了天线效应、尖端半径影响和电荷量的影响,并将SDM模型结果与全波仿真(FWS)结果进行了比较。为进一步理解近场光学显微镜中的针尖-样品结提供了新的视角。 展开更多
关键词 太赫兹 近场显微技术 数值模拟 偶极模型 光学性质
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太赫兹量子级联激光器光频梳射频传输
6
作者 刘涵 李子平 +7 位作者 马旭红 吴澍民 廖小瑜 管玟 周康 赵逸然 曹俊诚 黎华 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期45-54,共10页
针对太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号提取与传输存在的阻抗不匹配问题,设计并提出了一种输入阻抗为20Ω、输出阻抗为50Ω的渐变微带线结构,研究了该结构的准TEM模电场分布,并根据S参数建立了相应的LC等效电路模型分析其物理机理。... 针对太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号提取与传输存在的阻抗不匹配问题,设计并提出了一种输入阻抗为20Ω、输出阻抗为50Ω的渐变微带线结构,研究了该结构的准TEM模电场分布,并根据S参数建立了相应的LC等效电路模型分析其物理机理。实验中,将渐变微带线结构应用于太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号提取与测试,以验证渐变微带线传输射频信号效果,成功测量得到太赫兹量子级联激光器重复频率,其线宽为3.7 kHz,信噪比达到60 dB,在注入电流为700~900 mA范围内重复频率表现为稳定的单模信号,测量得到的最大保持和幅度艾伦方差结果同样表现出重复频率的稳定性。实验结果表明,所设计的渐变微带线具有良好的阻抗匹配效果,能够实现对太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号稳定的提取和传输。 展开更多
关键词 太赫兹 量子级联激光器 光频梳 阻抗匹配 渐变微带线
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跨阻放大器低温性能及其对THz光电信号的放大应用
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作者 李弘义 谭智勇 +2 位作者 邵棣祥 符张龙 曹俊诚 《太赫兹科学与电子信息学报》 2023年第1期16-21,共6页
随着太赫兹技术、低温电子学和射电天文学的发展,对可低温环境下工作的集成封装式跨阻放大芯片的需求增加。本文针对一种Ge-Si基底型跨阻放大器,主要研究了其深低温环境下的电学性能,获得了8 K温度下放大器芯片的典型端口电流-电压特性... 随着太赫兹技术、低温电子学和射电天文学的发展,对可低温环境下工作的集成封装式跨阻放大芯片的需求增加。本文针对一种Ge-Si基底型跨阻放大器,主要研究了其深低温环境下的电学性能,获得了8 K温度下放大器芯片的典型端口电流-电压特性曲线和增益曲线,得到了在0.1~3 GHz频带内较为平坦的增益效果;为了验证其对太赫兹光电信号的放大功能,将该跨阻放大器与太赫兹量子阱探测器集成封装,并搭建了太赫兹脉冲激光探测系统,在8 K温度下实现了对脉宽2μs太赫兹光电探测信号的有效放大,跨阻增益约560Ω,电流放大增益为1.78 mA/V。上述研究成果首次验证了商用跨阻放大器在深低温环境下应用的可行性,为太赫兹高速探测与高频通信领域的集成跨阻放大提供了一种有效技术手段。 展开更多
关键词 太赫兹探测 高速封装 跨阻放大器 低温放大技术
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6G技术愿景与太赫兹通信电路研究进展
8
作者 华玉 冯伟 曹俊诚 《移动通信》 2023年第5期7-13,共7页
6G具有低延迟、低功耗、高容量、大规模等特点,太赫兹波凭借大带宽、高速率和低延时等优点,成为6G通信系统的候选技术之一,太赫兹电路是实现太赫兹通信系统的关键组件。介绍了6G技术的发展现状和未来有望实现的应用场景,以及利用二极管... 6G具有低延迟、低功耗、高容量、大规模等特点,太赫兹波凭借大带宽、高速率和低延时等优点,成为6G通信系统的候选技术之一,太赫兹电路是实现太赫兹通信系统的关键组件。介绍了6G技术的发展现状和未来有望实现的应用场景,以及利用二极管、晶体管等半导体技术的太赫兹电路的研究进展。目前,对于太赫兹电路的研究正朝着更高频段、更低损耗和更高效率的方向发展。 展开更多
关键词 6G 太赫兹 通信系统 太赫兹电路
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太赫兹辐射源与探测器研究进展 被引量:30
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作者 曹俊诚 《功能材料与器件学报》 CAS CSCD 2003年第2期111-117,共7页
太赫兹(THz)技术涉及电磁学、光电子学、半导体物理学、材料科学以及微加工技术等多个学科,它在信息科学、生物学、医学、天文学、环境科学等领域有重要的应用价值。THz振荡源与THz探测器则是THz频段应用的关键器件,也是THz技术研究领... 太赫兹(THz)技术涉及电磁学、光电子学、半导体物理学、材料科学以及微加工技术等多个学科,它在信息科学、生物学、医学、天文学、环境科学等领域有重要的应用价值。THz振荡源与THz探测器则是THz频段应用的关键器件,也是THz技术研究领域的最前沿问题。本文简要概括了THz电磁波的重要特点、应用价值以及THz辐射源和探测器的最新研究进展。 展开更多
关键词 太赫兹辐射源 电磁波探测器 负有效质量 非线性动力学 研究进展 THz电磁波
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高反压器件终端结构模拟中耗尽层的先验估计 被引量:4
10
作者 曹俊诚 魏同立 +1 位作者 郑茳 吴金 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 1993年第1期25-29,共5页
从基本半导体方程出发,用奇异摄动方法建立了适用于终端结构模拟的数学模型,然后,采用上、下解方法对牦尽层边界给出了一个先验估计,克服了迭代计算耗尽层边界时,由于初值选得过大或过小造成的电场、电位围绕期望值波动的现象。最后,给... 从基本半导体方程出发,用奇异摄动方法建立了适用于终端结构模拟的数学模型,然后,采用上、下解方法对牦尽层边界给出了一个先验估计,克服了迭代计算耗尽层边界时,由于初值选得过大或过小造成的电场、电位围绕期望值波动的现象。最后,给出了一个数值例子。 展开更多
关键词 终端 结构 上解 MOS器件
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p型量子阱太赫兹振荡器研究 被引量:1
11
作者 曹俊诚 李爱珍 封松林 《固体电子学研究与进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期241-243,共3页
采用非抛物平衡方程理论研究了直流偏置下 p型量子阱负有效质量 p+ pp+ 二极管电流的时空特性。在适当的掺杂和偏置条件下 ,由于高场畴的形成 ,二极管中将产生太赫兹 (THz,1 THz=1 0 1 2 Hz)电流自振荡。计算了自振荡频率对直流偏置的... 采用非抛物平衡方程理论研究了直流偏置下 p型量子阱负有效质量 p+ pp+ 二极管电流的时空特性。在适当的掺杂和偏置条件下 ,由于高场畴的形成 ,二极管中将产生太赫兹 (THz,1 THz=1 0 1 2 Hz)电流自振荡。计算了自振荡频率对直流偏置的依赖性 ,提出了设计可调谐 展开更多
关键词 P型量子阱 太赫兹振荡器 负有效质量 自振荡 二极管
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具有负有效质量的半导体载流子速度-电场特性(英文) 被引量:1
12
作者 曹俊诚 雷啸霖 《功能材料与器件学报》 CAS CSCD 2001年第4期331-334,共4页
由于p-GaAs量子阱的价带色散关系存在负有效质量区域,导致空穴速度-电场曲线具有负微分速度特性。本文采用非抛物平衡方程理论计算得到了量子阱空穴的“N”形速度与电场关系,并首次给出了拟合得到的解析表达式。计算中,考虑了空穴-杂质... 由于p-GaAs量子阱的价带色散关系存在负有效质量区域,导致空穴速度-电场曲线具有负微分速度特性。本文采用非抛物平衡方程理论计算得到了量子阱空穴的“N”形速度与电场关系,并首次给出了拟合得到的解析表达式。计算中,考虑了空穴-杂质散射,空穴-声学声子散射和空穴-光学声子散射等散射机制,讨论了晶格温度对速度-电场关系的影响。 展开更多
关键词 负有效质量 平衡方程理论 速度-电场特性 半导体载流子
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适于半导体器件模拟的改进Gummel算法
13
作者 曹俊诚 郑茳 +1 位作者 魏同立 樊继山 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第7期478-481,共4页
本文采用Slotboom变量把半导体器件模型归一化为奇异摄动问题.然后对该模型提出一种适于m维(1≤m≤3)数值计算的Gummel算法,当外加偏压或器件测度(二维时如有效沟道长度,三维时如器件的有效体积等)足够小时,... 本文采用Slotboom变量把半导体器件模型归一化为奇异摄动问题.然后对该模型提出一种适于m维(1≤m≤3)数值计算的Gummel算法,当外加偏压或器件测度(二维时如有效沟道长度,三维时如器件的有效体积等)足够小时,该算法是收敛的.数值例子表明,改进的Gummel算法编程方便,收敛速度快. 展开更多
关键词 半导体器件 模拟 Gummel算法
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多结器件稳态模型的分歧解分析
14
作者 曹俊诚 魏同立 王元明 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1993年第6期54-58,共5页
本文对多结半导体器件方程模型的分歧解进行了分析。首次引入了慢变化变量作为新参数,确定了pnpn器件模型出现分歧解的条件,证明了该模型多稳态的存在性,同时给出了pnpn器件作为晶闸管工作的一个必要条件。
关键词 半导体器件 模拟 分歧解 多结
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共振声子太赫兹量子级联激光器研究(英文)
15
作者 曹俊诚 黎华 吕京涛 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2011年第1期22-45,共24页
本文综述了共振声子太赫兹(THz)量子级联激光器(QCL)载流子输运及其光电特性的研究结果。我们采用Monte Carlo方法模拟了不同有源区结构的共振声子THz QCL,如四阱有源区和三阱有源区结构等,优化了THz QCL的器件参数。计算表明,器件的增... 本文综述了共振声子太赫兹(THz)量子级联激光器(QCL)载流子输运及其光电特性的研究结果。我们采用Monte Carlo方法模拟了不同有源区结构的共振声子THz QCL,如四阱有源区和三阱有源区结构等,优化了THz QCL的器件参数。计算表明,器件的增益依赖于注入势垒的宽度、掺杂浓度和声子抽运能级间隔等参数。单阱注入的THz QCL可以获得低的激射频率,而三阱有源区结构的THz QCL具有更高的工作温度。我们数值模拟了这两种器件结构在不同寄生电压下的电子输运、增益以及温度特性等。同时,我们实验测量了THz QCL的发射谱偏压和温度效应,计算结果与实验相吻合。研究结果表明,随着偏压增加发射谱出现了明显的频率蓝移,多模激射仅出现在大电流注入情形。与偏压的密切依赖关系不同,激射频率对温度的变化并不敏感。 展开更多
关键词 太赫兹量子级联激光器 共振声子 蒙特卡洛模拟 发射谱测量 增益
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低温半导体器件模拟的误差限方法
16
作者 曹俊诚 魏同立 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第5期380-384,共5页
本文从数值方法和求解变量的物理意义两主面出发,提出了适用于低温半导体器件计算机模拟的误差限方法,并且将该方法插入MINIMOS4.0进行了数值实验.结果表明,设置误差限方法能保证低温半导体器件模拟的数值敛性,并且有较... 本文从数值方法和求解变量的物理意义两主面出发,提出了适用于低温半导体器件计算机模拟的误差限方法,并且将该方法插入MINIMOS4.0进行了数值实验.结果表明,设置误差限方法能保证低温半导体器件模拟的数值敛性,并且有较快的收敛速度. 展开更多
关键词 半导体器件 低温 计算机模拟 误差限法
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微带超晶格中电流的周期振荡及时空混沌
17
作者 曹俊诚 雷啸霖 《功能材料与器件学报》 CAS CSCD 1999年第3期201-206,共6页
周期偏压Vdc+ Vacsin(2πfact) 驱动下的微带超晶格构成一个多自由度的非线性动力学系统。交流偏压的振幅Vac、频率fac 和直流偏压Vdc 可作为该超晶格非线性系统的控制参数。本文采用流体力学平衡方程方法研... 周期偏压Vdc+ Vacsin(2πfact) 驱动下的微带超晶格构成一个多自由度的非线性动力学系统。交流偏压的振幅Vac、频率fac 和直流偏压Vdc 可作为该超晶格非线性系统的控制参数。本文采用流体力学平衡方程方法研究了周期偏压条件下具有N+ NN+ 结构的超晶格器件非线性动力学特性。计算表明,随着控制参数Vac 的变化,超晶格中的电流出现周期倍频和时空混沌现象,其Poincaré分支图十分复杂。 展开更多
关键词 超晶格 半导体 电流 时空混沌 周期振荡
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共振声子辅助的太赫兹量子级联激光器中杂质散射的蒙特卡洛模拟(英文)
18
作者 曹俊诚 吕京涛 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期304-308,共5页
通过蒙特卡洛方法研究了基于共振声子散射的太赫兹量子级联激光器中杂质散射对激光器性能的影响.使用单子带静态屏蔽模型来处理电子与杂质的散射过程.发现电子与杂质的散射为电子在有源区中的注入和抽取过程提供了另外一个通道.这一过... 通过蒙特卡洛方法研究了基于共振声子散射的太赫兹量子级联激光器中杂质散射对激光器性能的影响.使用单子带静态屏蔽模型来处理电子与杂质的散射过程.发现电子与杂质的散射为电子在有源区中的注入和抽取过程提供了另外一个通道.这一过程可以影响电子在不同子带的占据数以及器件的电流.所以,在考虑基于共振声子散射的太赫兹量子级联激光器中的电子输运过程时,需要包含电子与杂质的散射过程. 展开更多
关键词 太赫兹 量子级联激光器 蒙特卡洛方法
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半导体器件瞬态模型渐近分析
19
作者 曹俊诚 魏同立 郑茳 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第1期73-76,共4页
本文采用奇异摄动方法分析了半导体器件瞬态模型解的渐近性态,给出了构造近似解的方法和步骤,获得了具有二阶修正精度的解的近似表达式.该近似结果与数值结果相吻合.
关键词 半导体器件 瞬态模型 渐近分析
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77KMOS器件计算机模拟及软件实现
20
作者 曹俊诚 魏同立 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1994年第5期42-48,共7页
本文分析了半导体器件物理参数的低温模型,对低温器件计算机模拟方法作了具体的考虑,提出了适于低温器件模拟的误差限方法,并将该方法以及低温模型参数插入MINIMOS4.0进行数值试验,得到了低温MOS器件模拟软件DWMO... 本文分析了半导体器件物理参数的低温模型,对低温器件计算机模拟方法作了具体的考虑,提出了适于低温器件模拟的误差限方法,并将该方法以及低温模型参数插入MINIMOS4.0进行数值试验,得到了低温MOS器件模拟软件DWMOS。本文给出了DWMOS部分运行结果。 展开更多
关键词 MOS器件 计算机模拟 程序系统
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