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太赫兹辐射作为电磁频谱中的普通一员，由于其特殊性，在安检成像、雷达、通信、天文、大气观测和生物医学等诸多领域有着广阔的应用前景，这也刺激着相关太赫兹技术的不断发展。其中，太赫兹光源技术扮演着至关重要的角色，同时也是整个太赫兹科学与技术发展过程中遇到的最大挑战。小型化、便携式的固态太赫兹光源是目前太赫兹核心器件的重要研究方向之一。
针对该项前沿瓶颈技术，本文展开了基于二维电子气的太赫兹辐射的实验研究。通过加速电子，并使其与金属光栅相互作用，从而产生太赫兹辐射。不同于真空电子器件中的电子在运动过程中几乎不受散射作用，在固体器件中，电子由于受到晶格、杂质、声子等散射作用，其在电场作用下的漂移速度受到限制，从而影响了太赫兹辐射的有效激发。因此，具有高电子迁移率的材料是实现固态太赫兹光源器件的基础。本学位论文以GaN/AlGaN异质结中的二维电子气为基础，以集成有纳米级金属光栅的高电子迁移率晶体管为器件原型，通过源漏电场作用加速电子而使其与金属光栅发生相互作用，从而有效耦合出太赫兹辐射。同时，发展了一套基于源漏偏压调制的探测技术，提取出了器件的太赫兹辐射信号。进一步，结合傅里叶光谱分析方法，成功测出了器件的太赫兹辐射光谱。本论文主要内容和结果如下:
1.器件设计。基于实验中所用探测器SiliconBolometer的探测能力，通过合理的估算，对器件的有源区尺寸、金属光栅周期以及栅电极的厚度进行了确定，并设计出器件结构版图。
2.器件加工。对整个器件制备工艺流程作了详尽介绍，通过仔细推敲每步工艺过程中需要注意的问题，确定工艺方案和主要工艺参数，最终完成了完整器件的加工制备。
3.器件电学特性测试。分别在室温、低温条件下，对器件的直流特性进行表征。通过建立简单而有效的等效电阻模型进行分析，从实验数据中获取了电子迁移率、栅极调控电子浓度的能力等有用信息。
4.器件辐射功率测试。发展一种基于源漏偏压调制的弱信号探测技术，将器件产生的太赫兹辐射信号从巨大的背景热辐射信号中提取出来，并发现太赫兹辐射功率正比于源漏电流。估算饱和太赫兹辐射功率约为17nW，辐射效率约为10-6W/A。
5.器件辐射光谱测试。采用傅里叶光谱分析方法，并结合源漏偏压调制技术，测得器件太赫兹辐射频率约为1.3THz，并发现该信号幅度与源漏电流成正比，而频率为2.5THz热辐射信号则与器件电功率成正比。进一步研究了源漏偏压、栅压以及温度对于器件太赫兹辐射的影响。实验结果表明，器件的太赫兹辐射与Smith-Purcell效应有关。