Plasma excitations in field effect transistors for terahertz detection and emission

Resonant frequencies of the two-dimensional plasma in field effect transistors (FETs) increase with the reduction of the channel dimensions and can reach the THz range for nanometer size devices. Nonlinear properties of the electron plasma in the transistor channel can lead to the detection and emission of THz radiation. The excitation of plasma waves by sub-THz and THz radiation was experimentally demonstrated at cryogenic as well as at room temperatures. We present an overview of experimental results on THz detection by FETs discussing possibilities of improvement of their performance and application for THz room temperature imaging. We present also recent results on THz emission from GaN/AlGaN-based FETs.

RésuméLes fréquences de résonance de plasma bidimensionnel dans les transistors à effet de champ (FET) augmentent quand la taille du canal du transistor diminue, et ainsi peuvent atteindre le domaine térahertz pour des canaux nanométriques. Les propriétés non linéaires du plasma électronique dans le canal du FET permettent la génération et la détection du rayonnement THz. L'excitation de ces ondes plasma par un rayonnement sub-THz et THz a été démontrée expérimentalement à des températures cryogéniques mais aussi ambiantes. Nous présentons une revue des résultats expérimentaux de détection des ondes THz à l'aide de FET et nous discutons des possibilités d'amélioration de leurs performances en vue d'application pour l'imagerie THz à température ambiante. Nous présentons aussi des résultats récents de l'émission THz par des FET à base de GaN/AlGaN.