具有空间非均匀栅电容的 TeraFET 太赫兹探测器

太赫兹场效应晶体管（TeraFET）沟道中的非均匀电容分布可显著提升太赫兹探测性能。针对随距离指数变化的电容，流体动力学方程的解析解与仿真表明，130 nm Si TeraFET 的响应度提高约 10%，与数值仿真吻合良好。利用流体动力学方程的数值解，我们比较了三种不同的栅电容 $C_g$ 配置（指数型、线性和锯齿型）。仿真显示锯齿型配置提供最大的响应可调性。我们还比较了 Si、III-V 和 p 型金刚石 TeraFET 的非均匀电容分布效应。结果证实了 p 型金刚石在太赫兹应用中的巨大潜力。沿沟道改变阈值电压可产生类似于改变栅-沟道电容的效应。所展示的太赫兹探测性能提升背后的物理机制，与通过器件几何或组分不对称性打破沟道对称性有关。