纳米颗粒增强的半导体太赫兹空间调制器在成像上的应用研究

论文摘要

太赫兹（THz）波是指频率在0.1 THz-10 THz范围内的电磁波。太赫兹波具有选择穿透性、水敏感性、指纹特性、光子能量低等优良性质,这使得它在非接触式无损成像上具有巨大的潜力。在过去的二十多年随着太赫兹辐射源和探测器的快速发展,太赫兹成像技术也逐渐成为研究的热点,主动式太赫兹压缩感知成像是其中一个重要的技术解决方案。而太赫兹波空间调制器是太赫兹压缩感知成像系统中的关键部件。基于硅基的全光空间调制器具有宽频、低插损、较快的调制速率等优点,但是裸硅的调制深度较低,而且由于光生载流子的扩散,导致了硅基调制器的空间分辨率较低。在本论文中,通过缩小硅片尺寸（≤3 mm）并将其阵列化制作了一种新型的半导体太赫兹波空间调制器,减小了硅片中的光生载流子的扩散,并且通过自组装金纳米颗粒单层膜的等离子共振效应提高了太赫兹波的光调制深度。本论文详细研究了铺有金纳米颗粒的不同尺寸的硅片阵列与太赫兹波的相互作用及其光调制性能。当硅片边长为1 mm时,调制深度为42%;当小硅片边长为2 mm时,调制深度为57%;当小硅片尺寸为3 mm时,调制深度为70%。这是由于机械切割的硅片边缘处有较多的缺陷,这些缺陷成为光生载流子的复合中心,当硅片边长较小时,硅片内部的载流子比较容易扩散到边缘处发生复合,导致硅片内部载流子浓度较低,表现为对太赫兹波的透射率较高,调制深度较低。随着硅片边长增大,硅片内部的载流子扩散到边缘的难度增大,对太赫兹波的调制深度增大。通过对纳米颗粒增强的3 mm×3 mm硅阵列和10 mm×10 mm的硅片进行空间调制的对比,发现硅阵列有着较高的空间分辨率。此外,将此阵列式空间调制器应用于压缩感知成像系统中,得到了清晰的具有较高分辨的成像结果。本论文研究的纳米颗粒增强的阵列式半导体空间调制器具有中等调制速度、高调制深度、高空间分辨率的特点,为太赫兹压缩感知成像系统提供了新型的空间调制器。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 童静

导师: 文天龙

关键词: 太赫兹波,金纳米颗粒,硅阵列,空间调制器,成像

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,材料科学,无线电电子学

单位: 电子科技大学

分类号: TB383.1;O441.4

总页数: 64

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