FET à nano-anneau de silicium : une plateforme haute performance pour la détection térahertz ultra-rapide

La demande croissante de détecteurs d'ondes térahertz pour la communication sans fil à haut débit, l'imagerie de sécurité en temps réel et le contrôle des aliments a suscité un intérêt considérable pour les solutions à base de silicium. Les récentes avancées dans les transistors à effet de champ en Si et les diodes à barrière de Schottky compatibles CMOS ont ouvert la voie à des détecteurs d'imagerie THz multi-pixels et évolutifs. Ce travail présente une architecture de FET à nano-anneau de silicium en intégrant le confinement plasmonique circulaire avec une fabrication compatible CMOS. En utilisant une configuration source-drain asymétrique et en mettant à la masse la source de l'anneau externe, la conception proposée réduit efficacement les fuites de jonction et améliore l'efficacité de couplage du rayonnement. La photoréponse est améliorée d'un facteur 535 par rapport aux dispositifs antérieurs présentant le même rapport d'asymétrie, tandis que la limite de résistance intrinsèque est réduite de 8 à 0,13 μm. Des simulations TCAD sont réalisées et valident le modèle analytique, montrant un écart <25 % entre les données prédites et simulées. Par conséquent, le SNR-FET démontre une amélioration du ratio de performance de 98,5 %, de la sensibilité de 97,3 %, de la responsivité de 95,6 % et de l'efficacité de conversion de 94,5 %, ainsi qu'une réduction de 8,3 % de la puissance équivalente au bruit par rapport aux modèles existants. Les résultats confirment que le SNR-FET proposé permet une capacité de détection à large bande à température ambiante jusqu'à 0,2 THz et ouvre la voie à des systèmes de détection et d'imagerie THz sur puce de nouvelle génération, évolutifs et à faible coût.