电荷中性石墨烯中太赫兹波的量子极限相干探测展望
介观与纳米尺度物理
2019-10-01 v1 天体物理仪器与方法
摘要
Herschel 空间天文台与平流层红外天文观测台(SOFIA)在异频外差天文学方面的惊人进展,很大程度上归功于探测器技术的突破。为充分发挥未来太赫兹望远镜空间任务(如 Origins 空间望远镜)的全部能力,需要新的太赫兹相干接收机概念,以提供更大带宽以及具备多像素焦平面外差阵列的成像能力。本文表明,均匀掺杂至狄拉克点的石墨烯可实现高灵敏度、宽带的太赫兹信号相干探测。在材料电阻由量子局域化主导、热弛豫由电子扩散支配的情况下,概念验证石墨烯测辐射热计展示了 8 GHz 的增益带宽与 475 K 的混频器噪声温度,受限於我们装置中的残余热背景。优化后的器件将实现低至 36 K 的混频器噪声温度,增益带宽超过 20 GHz,且本振功率低于 100 pW。结合中频处新兴的量子极限放大器,我们的方法有望实现太赫兹域的量子极限传感,并可能超越超导技术,尤其对于大型外差阵列而言。
引用
@article{arxiv.1904.03247,
title = {Towards quantum-limited coherent detection of terahertz waves in charge-neutral graphene},
author = {S. Lara-Avila and A. Danilov and D. Golubev and H. He and K. H. Kim and R. Yakimova and F. Lombardi and T. Bauch and S. Cherednichenko and S. Kubatkin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.03247},
year = {2019}
}
备注
15 pages, 4 figures