随着无线通信技术的迅猛发展，太赫兹波(0.1–10 THz)因其超宽带、高定向性和高分辨率优势，成为6G通信的重要频谱资源。然而，频率升高带来的路径损耗加剧和信号源输出功率降低问题，使得系统对高精度、低损耗、大视场的波束控制器件提出严苛要求。
针对这一挑战，苏州纳米所秦华团队提出并研制了一种基于氮化镓肖特基二极管(GaN SBD)的无源太赫兹相控阵芯片原型，工作频率为0.32 THz，阵列规模为32 × 25。该芯片利用GaN SBD的高速变容特性实现阵列天线谐振模式的动态调控，支持模拟和数字调相两种工作模式。在0–210°的连续相位调节范围内，平均插入损耗为5 dB，调制速率超过200 MHz，平均相位调节误差为1.8°。针对现有GaN晶圆材料的非均匀性和SBD工艺偏差导致阵元间相位调节存在偏差的问题，团队提出了基于差分进化的控制策略，主瓣增益提升了4.2 dB，并且有效抑制旁瓣水平。在±45°扫描范围内，波束增益为18 dBi。基于该芯片，团队也演示验证了目标的跟踪定位和信号的定向传输等功能。
研究结果以A GaN Schottky Barrier Diode-based Terahertz metasurface for High-Precision Phase Control and High-Speed Beam Scanning为题发表在Advanced Materials（请点击“阅读原文”查看论文）。论文第一作者为博士研究生于润，通讯作者为秦华研究员。该研究工作得到了国家自然科学基金项目、江苏省基础研究计划、苏州市科技计划项目、中国科学院青促会项目和国家重点研发计划等资助支持。
苏州纳米所秦华团队长期专注于氮化镓基太赫兹器件研究，此前团队已成功研制出多频段太赫兹单元和阵列探测器模块，本项研究工作为6G“通感一体化”的氮化镓基太赫兹器件解决方案提供了新思路。
图1. 基于GaN SBD的无源太赫兹相控阵芯片
图2. (a)芯片的相位调制精度测量结果，(b)远场方向图
（来源：中国科学院苏州纳米所）
