本书主要介绍了太赫兹固态电子器件与电路。 全书共分6章,1章为太赫兹固态电子技术简介,涉及太赫兹的概念、太赫兹波的产生和探测方法、太赫兹固态电子元器件发展现状和发展趋势;第2章系统介绍了太赫兹肖特基二极管技术;第3章 详细介绍了太赫兹负阻器件; 第4章为太赫兹固态放大器;第5章介绍了太赫兹固态电子测试技术;第6章介绍了新型太赫兹固态器件。
本书可作为太赫兹领域科研人员和相关学科研究生的参考书和工具书,亦可供有关工程技术人员参考。
“战略前沿新技术——太赫兹出版工程”是华东理工大学出版社重大学术出版项目，得到了中国科学院雷啸霖院士、中国工程院庄松林院士等国内知名专家学者的大力支持。
丛书总主编曹俊诚，中科院上海微系统与信息技术研究所研究员，国家杰出青年基金获得者（2004）、中科院“百人计划”入选者（2009）、国务院政府特殊津贴获得者、国家科技部重大仪器专项首席科学家。
丛书共14分册，具体分为太赫兹源、太赫兹探测及太赫兹应用三大部分，阐释太赫兹测试过程中的各种前沿技术，详细介绍太赫兹基础性能研究以及太赫兹技术在国防、安全、通信、医疗、天文等诸多领域的应用，结合创作者多年的相关研究成果和实践经验，借鉴和归纳总结国内外相关研究领域专家学者和科研人员的研究成果，是国内首套全面、详细介绍太赫兹技术的原创丛书，代表了国内一流研究水平，为该领域专业人员提供关键技术参考，旨在加强先进技术的研发、推广和应用。
本书为“战略前沿新技术——太赫兹出版工程”01分册，全书采用80克雅质纸，彩色印刷。本书主要介绍了太赫兹固态电子器件与电路，包括太赫兹固态电子技术、太赫兹肖特基二极管技术、太赫兹负阻器件、太赫兹固态放大器、太赫兹固态电子测试技术以及新型太赫兹固态器件。
太赫兹技术在过去的十多年间取得了巨大的发展,使其在高灵敏探测、高分辨率成像、6G通信等领域显示出广泛的应用潜力,受到了世人的关注,多个科技强国纷纷将太赫兹科学列为前沿战略科技方向。
太赫兹固态电子器件与电路由于功率高、体积小、重量轻,成了太赫兹系统中必不可少的组成部分。 更高频率、更大功率和更高灵敏度是太赫兹固态电子技术发展的永恒主题,也是国际新频谱波段的战略资源。 太赫兹固态器件正处于新材料、新工艺和新频段的快速发展阶段。 目前国内外有诸多的科研机构和公司开展了太赫兹固态方面的研究,并在一些关键性指标方面不断取得突破。 随着开展太赫兹固态研究的单位越来越多,迫切地需要相关的科研人员和工程技术人员熟悉太赫兹固态电子器件制造与电路设计的基础知识。
本书共分6章,每章末尾列有相关参考文献以供技术人员进一步查阅更详细的资料。 1章是太赫兹固态电子技术简介,由梁士雄和徐鹏共同编写,简要介绍了太赫兹的概念、太赫兹波的产生和探测方法、太赫兹固态电子元器件发展现状和发展趋势。 第2章是太赫兹肖特基二极管技术,由赵向阳和邢东共同编写,论述了太赫兹肖特基二极管的基本原理、工艺制备、器件建模等内容,并介绍了倍频电路、混频电路、检波电路等太赫兹肖特基二极管的典型应用电路。 第3章是太赫兹负阻器件,由梁士雄编写,论述了太赫兹共振隧穿二极管和耿氏二极管的基本概念、物理模型、设计、制备等方面的内容,并介绍了一些常见的太赫兹负阻器件的应用。 第4章是太赫兹固态放大器,由张立森编写,主要介绍了太赫兹晶体管、太赫兹固态低噪声放大器、太赫兹固态功率放大器的特性和设计。 第5章是太赫兹固态电子测试技术,由徐鹏编写,主要介绍了太赫兹固态电子器件直流测试、小信号S 参数测试与校准方法、固态模块测试等方面。 第6章是新型太赫兹固态器件,由郭艳敏、王元刚、蔚翠、吕元杰联合编写,主要介绍了基于氮化镓和石墨烯的太赫兹器件与电路。 本书的末尾列有本书关键词,有助于工程技术人员加强对太赫兹固态电子器件与电路的理解,以供阅读时参考。
希望本书的出版,能为从事太赫兹固态技术的工程技术人员提供有价值的参考,为我国太赫兹技术的发展提供一定程度的支持。 由于编写时间限制以及本书作者水平所限,虽然付出了大量的辛勤努力,但是书中仍然难免有疏漏之处,恳请广大读者批评指正。
冯志红教授：中国电科 13 所专用集成电路重点实验室常务副主任、副总工程师、研究员、博士生导师。 2017 年与中科院苏州纳米所、纳米器件与应用重点实验室合作，在国际上首次实现了石墨烯外差混频探测。
1 太赫兹固态电子技术简介 001
1.1 太赫兹固态电子技术发展现状 004
1.1.1 太赫兹固态源 006
1.1.2 太赫兹固态探测器 008
1.1.3 国内太赫兹固态技术 010
1.2 太赫兹固态电子技术发展趋势 010
参考文献 011
2 太赫兹肖特基二极管技术 015
2.1 太赫兹肖特基二极管概况 017
2.1.1 基本原理 019
2.1.2 工作特性 025
2.2 平面型太赫兹肖特基二极管 030
2.2.1 器件结构与制备 030
2.2.2 等效电路与模型 034
2.3 太赫兹肖特基二极管典型应用 039
2.3.1 倍频电路 039
2.3.2 混频电路 056
2.3.3 检波电路 065
2.3.4 发展趋势 071
参考文献 075
3 太赫兹负阻器件 079
3.1 太赫兹共振隧穿二极管 081
3.1.1 共振隧穿二极管概论 081
3.1.2 共振隧穿二极管物理模型 084
3.1.3 共振隧穿二极管设计与制备 087
3.1.4 太赫兹波共振隧穿振荡器设计 094
3.2 太赫兹耿氏二极管 095
3.2.1 耿氏二极管概论 095
3.2.2 耿氏二极管物理模型 100
3.2.3 耿氏二极管设计与制备 101
3.2.4 太赫兹耿氏振荡器设计 106
3.3 太赫兹负阻型二极管应用 111
参考文献 116
4 太赫兹固态放大器 123
4.1 太赫兹晶体管概况 125
4.1.1 太赫兹异质结场效应晶体管 125
4.1.2 太赫兹异质结双极型晶体管 138
4.2 太赫兹固态低噪声放大器 141
4.2.1 低噪声放大器特性 143
4.2.2 低噪声放大器电路设计 153
4.3 太赫兹固态功率放大器 158
4.3.1 功率放大器特性 161
4.3.2 功率放大器电路设计 165
参考文献 171
5 太赫兹固态电子测试技术 173
5.1 太赫兹固态电子器件直流测试 175
5.1.1 连续直流测试 178
5.1.2 脉冲直流测试 179
5.2 太赫兹固态电子器件微波测试 181
5.2.1 小信号S 参数测试 181
5.2.2 测试夹具 191
5.2.3 Load-Pull测试 196
5.3 太赫兹固态模块测试 198
5.3.1 太赫兹倍频模块测试 199
5.3.2 太赫兹混频模块测试 200
5.3.3 太赫兹噪声系数测试 201
参考文献 203
6 新型太赫兹固态器件 205
6.1 GaN 太赫兹器件与电路 207
6.1.1 GaN 异质结基本特性 207
6.1.2 GaN 太赫兹器件与电路 210
6.2 石墨烯太赫兹器件与电路 221
6.2.1 石墨烯基本特性 221
6.2.2 石墨烯太赫兹器件与电路 226
参考文献 235
索引 239
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