氮化鈮HEB混頻器的研究.pdf

1、由于在天文方面的應(yīng)用，基于HEB 混頻器的太赫茲探測(cè)器經(jīng)歷了二十余年的不斷發(fā)展。HEB是一種平面波導(dǎo)，它具有極小的寄生電抗。2003年成功部署在南極的TREND光譜儀就是基于HEB 技術(shù)制成的。
　　 基于氮化鈮(NbN)超導(dǎo)材料的外差太赫茲波探測(cè)器有著極其高的靈敏度，它的雙邊帶噪聲溫度可接近于量子極限的數(shù)量級(jí)。這種探測(cè)器可用于宇宙輻射的微弱的亞毫米波、太赫茲波的接收與分析，對(duì)于宇宙輻射的研究有著非常重大的意義。探測(cè)器采用的是一

2、種叫作HEB的外差光混頻技術(shù)，而HEB 混頻器可分為電子-聲子相互作用冷卻型(p-HEB)和電子擴(kuò)散冷卻型(d-HEB)。由于在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于d-HEB的微橋長(zhǎng)度很短(使電子擴(kuò)散時(shí)間小于電子聲子作用時(shí)間)，產(chǎn)生的約瑟夫森噪聲很大，可完全湮沒信號(hào)電流，故只有p-HEB 才是可行的，我們這里研究的是前一種。它的噪聲溫度、轉(zhuǎn)換增益、IV 曲線、尺寸效應(yīng)、穩(wěn)定性、中頻特性等各種性質(zhì)還沒有一種好的理論能全面地解釋?，F(xiàn)在最為常用的模型是Hot-S

3、pot Model，它能很好的符合以上各種特性，但當(dāng)本地振蕩器的頻率超過(guò)能隙頻率以上時(shí)，由于熱點(diǎn)結(jié)構(gòu)不再出現(xiàn)規(guī)律的調(diào)制，理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的偏差，并且隨著頻率增加而變大。我們的研究重點(diǎn)是建立一種用效的理論模型來(lái)解釋其表現(xiàn)特性，如本論文中所做的是加強(qiáng)入Andreev 反射項(xiàng)，以期全面的符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而為其組成焦平面陣列提供理論預(yù)測(cè)。
　　 最后我們利用太赫茲時(shí)域光譜儀（TDS）與傅立葉紅外光譜儀對(duì)NbN HEB 混頻器系統(tǒng)中