研究目的
研究由YBCO薄膜纳米测辐射热计制成的室温太赫兹直接探测器的响应度和噪声特性。
研究成果
块状衬底上的YBCO测辐射热计因其较大的射频带宽、快速响应和高灵敏度,成为室温太赫兹探测器的有前途候选者。该研究展示了高响应度和低噪声等效功率,通过提高电阻温度系数和热边界电阻有望进一步优化。
研究不足
该研究的局限性在于YBCO薄膜与衬底之间的界面质量不均匀,这影响了热边界电阻的可重复性。此外,光学响应度测量还受到耦合效率和对准不确定性的影响。
1:实验设计与方法选择
该研究涉及集成平面螺旋天线的YBCO纳米测辐射热计的制备与表征,用于太赫兹检测。方法包括采用脉冲激光沉积(PLD)技术制备YBCO薄膜、电子束光刻进行器件制备,以及多种测量技术进行表征。
2:样品选择与数据来源
在双面抛光的R面蓝宝石衬底上沉积了约70纳米厚的YBCO薄膜。样品通过直流测量、射频响应度测量和输出噪声测量进行表征。
3:实验设备与材料清单
脉冲激光沉积系统、电子束光刻设备、锁相放大器、电压前置放大器、信号发生器、功率计、用于成像的扫描电子显微镜(SEM)。
4:实验流程与操作步骤
实验流程包括薄膜沉积、器件制备、直流表征、射频响应度测量和噪声测量。器件在不同频率和偏置条件下进行表征。
5:数据分析方法
数据分析包括从测量的电压响应和噪声谱计算响应度和噪声等效功率(NEP)。热导率和电阻温度系数也通过实验数据确定。
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lock-in amplifier
Used for bolometer readout in series with a voltage preamplifier.
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voltage preamplifier
Used in conjunction with the lock-in amplifier for bolometer readout.
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signal generator
Agilent
Used for amplitude modulation (AM) up to 100 kHz.
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power meter
Erikson
Used to measure the emitted power level of the 400 GHz source.
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SEM
Used for imaging the YBCO devices.
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