液氮制冷的AlGaN/GaN HEMT太赫兹探测器阵列特性研究

作者：吴昊; 朱一帆; 丁青峰; 张金峰; 上官阳; 孙建东; 秦华^*

来源：红外与激光工程, 2022, 51(12): 294-300.

• 太赫兹探测器
• 低温焦平面
• 成像芯片
• 氮化镓HEMT

为充分发挥AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor, HEMT)太赫兹探测器阵列的高电子迁移率优势，文中研究了HEMT太赫兹探测器阵列在77 K下的探测特性。使用液氮杜瓦为降温主体搭建了适用于焦平面(Focal-Plane Array, FPA)芯片的低温系统，实现了对焦平面芯片常温与低温下的对比测试。温度从300 K降到77 K时，探测器阵列像元的平均响应度提高近3倍，平均噪声有小幅增大，340 GHz时平均噪声等效功率(Noise Equivalent Power, NEP)从45.1 pW/Hz1/2降低到了19.4 pW/Hz1/2，灵敏度提高两倍以上。与硅透镜耦合的单元探测器相比，阵列像元的灵敏度提升仍有较大空间。主要是由于各像素点最佳工作电压的不一致，导致在给定统一工作电压下像元间的响应度和噪声都表现出较大的离散性，文中讨论了降低最佳工作电压离散度的可能解决方案。

• 单位
  上海科技大学; 中国科学院; 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所; 中国科学技术大学