太赫茲時域光譜系統的單片集成技術研究

《太赫茲時域光譜系統的單片集成技術研究》是依託首都師範大學，由蘇波擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：太赫茲時域光譜系統的單片集成技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蘇波
• 依託單位：首都師範大學

項目摘要

太赫茲時域光譜系統（THz-TDS）是太赫茲光譜學的主要研究平台，但傳統系統不僅體積龐大，而且由於空間太赫茲光斑太大和水分子對太赫茲波的強烈吸收等問題，限制了系統在微量樣品和液態樣品的套用。因而，本項目將研究太赫茲時域光譜系統的單片集成技術，將太赫茲波的產生及探測、太赫茲波傳輸線以及樣品區集成到同一基底上，利用太赫茲波微帶線附近的消逝場與樣品的相互作用，實現對微量或液態樣品的光譜測量。該項目創新性地提出了採用聚合物鍵合、共面帶狀線傳輸的方法，將突破低溫砷化鎵外延層剝離、轉移及鍵合等關鍵技術，獲取耦合電極、傳輸線的最佳結構，完成太赫茲時域光譜系統的單片集成，實現對微量樣品和液態樣品的測試。該項目的順利開展將拓展太赫茲光譜學的套用領域，並為太赫茲時域光譜系統的晶片化奠定基礎。

結題摘要

為了突破太赫茲時域光譜系統的局限性，設計了一種將太赫茲泵浦區、探測區和傳輸波導集成到一個矽片上的太赫茲片上系統。該系統不僅能夠解決上述系統的局限性，還能夠省去樣品測量前的光路準直環節，使樣品的測量過程更加簡便，同時集成化的系統也很大程度上提高了太赫茲波傳輸的穩定性。提出在砷化鎵襯底上生長砷化鋁，而後直接生長低溫砷化鎵的外延片結構。砷化鋁作為低溫砷化鎵單層薄膜獲取過程中的犧牲層，首次研究出高質量高效的薄膜獲取條件，即在73℃下12.16%的鹽酸溶液中進行砷化鋁犧牲層的腐蝕。相比於已有工藝，單層的低溫砷化鎵薄膜更能夠提高光電導天線產生的太赫茲波進入金屬波導的耦合效率。且2μm厚的低溫砷化鎵薄膜能夠直接貼合於目標襯底上，鍵合過程更加方便。另外，利用低溫砷化鎵薄膜製備了光電導天線，測試了其輸出頻寬。然後，設計並製作了微帶線，測試了其性能，得到了太赫茲時域譜和頻域譜，達到了項目的要求。