基于CMOS技术以及超材料的太赫兹室温探测阵列研究

The project will perform the sytem theory and experiment study on room-temperature terahertz detection array ( THz Focal Plane Array THz-FPA ) based on the CMOS technology and ultra_ material structure. The study content is as follows: Integration of efficient terahertz radiation absorption unit and the radial jet thermal resistance sensor ( bolometric resistive sensor ) terahertz radiation, high sensitivity detection realization and optimization so to achieve high efficiency of Terahertz radiation super material absorption technology; Exploration of such terahertz detection unit integrated processing technology; Fabircation of the room-temperature terahertz detection array prototype devices; Posssibility of detector frequency dynamic tunability ( Tunable detection frequency ). Through the implementation of this project, we hope to develop a CMOS technology based on 2x2 detection array of high performance THZ-FPA prototype devices, provide device foundation and the process of material and technical route guidance for some THZ applications.

本项目拟对基于CMOS 技术和超材料的室温太赫兹探测阵列（THz Focal Plane Array THz-FPA）进行系统的实验探索与理论研究。通过集成高效率太赫兹辐射吸收单元和辐射热电阻传感器（bolometric resistive sensor）太赫兹辐射的高灵敏度探测，研究和优化实现高效率的太赫兹辐射超材料吸收技术；研究和探索此类太赫兹探测单元的集成加工技术；制造室温太赫兹探测阵列的原型器件；研究和探索此类探测器的探测频率动态可调谐性(Tunable detection frequency)。通过本项目的实施，我们希望能够开发出一个基于CMOS 技术的2x2 探测阵列的高性能的THZ-FPA 原型器件，为相关应用提供器件研究基础和工艺实现的材料和技术路线指导.

本课题“基于CMOS 技术以及超材料的太赫兹室温探测阵列研究”项目，此项目研究的核心内容是对超材料结构优化，进行数值模拟和系统性分析。为了实现高性能的太赫兹二维探测器件，我们也将对器件的整体性效果进行数值模拟分析。设计了基于太赫兹超材料的高效率吸波层，利用FDTD电磁模拟分析软件模拟仿真了器件的反射率，透射率，吸收场分布等重要的电磁特性参数，并分析了物理机制和形成原因，利用遗传算法实现了器件结构的优化;结合实验和理论计算仿真校正了器件结构材料的太赫兹波段的电磁参数 ;利用超材料结构进行生物传感探测 ; 设计模拟仿真了可用于室温光导天线阵列的微透镜结构，并讨论了基于聚焦离子束刻蚀法加工相关器件结构。