太赫兹频段天线耦合 Si MOSFET 的建模
应用物理
2024-04-12 v2 仪器与探测器
摘要
我们报道了基于天线耦合场效应晶体管的太赫兹辐射 Si CMOS 探测器的建模与实验表征。这些探测器采用 TSMC 的 65 纳米工艺制造。我们应用两个模型——TSMC RF 代工模型和我们自己的 ADS-HDM——来模拟 Si CMOS TeraFET 的性能,并将其预测结果与相应的实验数据进行比较。两个模型均在商用电路仿真软件 Keysight Advanced Design System (ADS) 中实现。我们发现,紧凑模型 TSMC RF 能够以良好的精度预测探测器的响应率及其对频率和栅极电压的依赖关系,精度覆盖了本研究中高达 1.2 THz 的最高频率。该频率远超该工具用于 5G 通信和 110 GHz 毫米波应用的预期工作范围。我们证明了我们自主开发的基于物理的 ADS-HDM 工具具有与代工模型相当的高预测质量,该工具依赖于扩展的一维流体动力学输运模型,并且可以容易地适应其他材料技术。我们使用 ADS-HDM 讨论了扩散和等离激元效应对 Si CMOS TeraFET 太赫兹响应的贡献,发现这些效应虽然随着频率升高而变得更加显著,但从未占据主导地位。最后,我们估计在室温下电气 NEP(完美功率耦合条件下)的数量级为 5 pW/。
引用
@article{arxiv.2404.06790,
title = {Modeling of antenna-coupled Si MOSFETs in the Terahertz Frequency Range},
author = {Florian Ludwig and Jakob Holstein and Anastasiya Krysl and Alvydas Lisauskas and Hartmut G. Roskos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.06790},
year = {2024}
}