【摘 要】
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随着太赫兹科技的高速发展,介于远红外波与毫米波之间的太赫兹波被广泛应用于各个领域,太赫兹波的广泛应用促进了太赫兹辐射源器件的迅速崛起。在1993年,物理学家Michel Dyakonov和Michel Shur提出了基于矩形弹道场效应晶体管的不稳定理论,即Dyakonov-Shur不稳定性理论。为太赫兹辐射源的研究提供了理论依据。基于Michel Dyakonov和Michel Shur提出的Dy
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随着太赫兹科技的高速发展,介于远红外波与毫米波之间的太赫兹波被广泛应用于各个领域,太赫兹波的广泛应用促进了太赫兹辐射源器件的迅速崛起。在1993年,物理学家Michel Dyakonov和Michel Shur提出了基于矩形弹道场效应晶体管的不稳定理论,即Dyakonov-Shur不稳定性理论。为太赫兹辐射源的研究提供了理论依据。基于Michel Dyakonov和Michel Shur提出的Dyakonov-Shur不稳定理论,人们做了一系列的研究,但是仍然有许多亟待解决的问题。总体来说,以往的科学研究只关注场效应晶体管中等离子体波在理想边界条件下的传播情况,但是随着半导体器件集成化的发展,半导体器件进入了纳米时代。此时纳米器件的量子效应占据了举足轻重的地位,它的作用不容小觑。本论文的主要内容如下:（1）现如今,半导体器件的研究已经进入到了纳米时代,这时量子效应就显得尤为重要。基于Dyakonov-Shur不稳定性理论,研究纳米矩形场效应晶体管沟道中太赫兹等离子体波的传播特性。在考虑量子效应影响的情况下,建立描述二维电子气运动行为的量子流体力学方程组。在非理想边界条件下,研究太赫兹等离子体波在场效应晶体管沟道中的振荡和不稳定性。研究结果表明,当栅源极电容大于栅漏极电容时,太赫兹等离子体波不稳定,增加栅源极电容或降低栅漏极电容可以增加不稳定增益;随着栅漏极电容的增加,太赫兹振荡的频率增加。当栅源极电容小于栅漏极电容时,太赫兹等离子体波稳定。这为太赫兹辐射源的研究提供了理论依据。（2）由于受到电磁场的作用,当二维电子气在场效应晶体管的沟道中运动时,电子自旋效应对沟道中二维电子气体的集体行为有着非常重要的影响。在场效应晶体管的源漏极加上二维情况下的非对称边界条件,利用带有自旋效应的量子流体力学方程组描述场效应晶体管中二维电子气的运动行为,研究等离子体波在场效应晶体管中的振荡和不稳定性。研究结果表明自旋效应的存在扩大了电子漂移速度的不稳定性范围,增强了不稳定增益,使太赫兹等离子体波的频率变大。这项研究为太赫兹波的发射和检测提供了新的理论基础。
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