Preview

Приборы и методы измерений

Расширенный поиск

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ ПРИЕМНИК ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

https://doi.org/10.21122/2220-9506-2016-7-2-129-135

Полный текст:

Аннотация

Исследования и разработки последних лет показывают перспективность использования высокоэффективных твердотельных приемников электромагнитного излучения на основе низкобарьерных диодов Шоттки. Особенно активно развивается подход к конструированию приемников на основе δ-легированных низкобарьерных диодов Шоттки с балочными выводами без смещения, так как для неохлаждаемых приемников микроволнового излучения у них практически нет конкурентов. Целью работы являлось улучшение основных параметров и характеристик, определяющих практическую востребованность приемников электромагнитного излучения среднего инфракрасного диапазона длин волн, работающих при температурах, близких к комнатной, за счет изменения конфигурации электродов диода и оптимизации расстояния между ними. Предложенное оригинальное конструктивное решение интегрального приемника среднего диапазона ИК-излучения на основе низкобарьерных диодов Шоттки с балочными выводами позволяет эффективно корректировать его основные параметры и характеристики. Моделирование электродинамических характеристик предложенного приемника, используя программный пакет HFSS, с базовым алгоритмом метода конечных элементов, реализованным для расчета поведения электромагнитных полей на произвольной геометрии с предварительно заданными свойствами материалов, показало: что при выполнении внутренних частей электродов низкобарьерного диода Шоттки в виде концентрической эллиптической выпукло-вогнутой формы можно достичь снижения потерь на отражение до –57,75 дБ и уменьшения коэффициента стоячей волны до 1,003 при одновременном увеличении коэффициента направленного действия до 23 на длине волны 6,09 мкм. При этом радиусы закруглений внутренних частей анодного и катодного электродов составляли 212 нм и 318 нм соответственно, а зазор между ними 106 нм. Указанные параметры позволят повысить эффективность разрабатываемой инфракрасной перспективной оптикои радиоэлектронной аппаратуры различного целевого назначения, предназначенной для работы в среднем инфракрасном диапазоне длин волн. 

Об авторах

А. К. Есман
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Адрес для переписки: Есман А.К. – Белорусский национальный технический университет, пр. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Беларусь e-mail: ak_esman@bntu.by



В. И. Костенко
Институт космических исследований РАН, Москва
Россия


Н. И. Мухуров
Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника, государственное научно-производственное объединение
Беларусь


Г. Л. Зыков
Белорусский национальный технический университет
Беларусь


В. А. Потачиц
Белорусский национальный технический университет
Беларусь


Список литературы

1. Sydlo C., Cojocari O., Schonherr D., Goebel T., Meissner P., Hartnagel H.L. Fast THz detectors based on InGaAs Schottky diodes. Frequenz, 2008, vol. 62, no. 5-6, pp. 107–110.

2. Ferguson B., Zhang X.-C. Materials for terahertz science and technology. Nature Materials, 2002, no. 1, pp. 26–33.

3. Pierrehumbert R.T. Infrared radiation and planetary temperature. Physics Today, 2011, vol. 64, iss. 1, pp. 33–38.

4. Pupeza I., Sanchez D., Zhang J., Lilienfein N., Seidel M., Karpowicz N., Paasch-Colberg T., Znakovskaya I., Pescher M., Schweinberger W., Pervak V., Fill E., Pronin V., Wei F., Krausz F., Apolonski A., Biegert J. High-power sub-two-cycle mid-infrared pulses at 100 MHz repetition rate. Nature Photonics, 2015, vol. 9, no. 11, pp. 721–724.

5. Vatansever F., Hamblin M.R. Far infrared radiation (FIR): its biological effects and medical applications. Photonics and Lasers in Medicine, 2012, no. 4, pp. 255–266.

6. Sigrist M.W. Mid-infrared laser-spectroscopic sensing of chemical species, Journal of Advanced Research, 2015, vol. 6, iss. 3, pp. 529–533.

7. Rettich F., Vieweg N., Cojocari O., Deninger A. Field intensity detection of individual terahertz pulses at 80 MHz repetition rate. Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 2015, vol. 36, iss. 7, pp. 607–612.

8. Vaks V.L., Anfertev V.A., Goltsman G.N., Pentin I.V., Tretyakov I.V. [High resolution terahertz spectrometer based on nanostructured semiconductor and superconductor devices]. Zhurnal radioelektroniki [Journal of Radio Electronics]. 2016, no. 1, pp. 54–63 (in Russian).

9. Shashkin V.I., Murel’ A.V. Diagnostics of lowbarrier Schottky diodes with near-surface δ-doping. Semiconductors, 2008, vol. 42, iss. 4, pp. 490–492.

10. Sassen S., Witzigmann B., Wolk C., Brugger H. Barrier height engineering on GaAs THz Schottky diodes by means of high-doping, InGaAsand InGaP-layers. IEEE Transaction on Electron Devices, 2000, vol. 47, pp. 24–32.

11. Brown E.R. A system-level analysis of Schottky diodes for incoherent THz imaging arrays. Solid-State Electronics, 2004, vol. 48, iss. 10-11, pp. 2051–2053.

12. Maiwald F., Lewen F., Ahrens V., Beaky M., Gendriesch R., KorolievA.N., NegirevA.A., Vowinkel G., Winnewisser G. Pure rotational spectrum of HCN in the terahertz region: use of a new planar Schottky diode multiplier. Journal of Molecular Spectroscopy, 2000, vol. 202, iss. 1, pp. 166–168.

13. Kosyachenko L.A., Markov A.V., Ostapov S.E., Rarenko I.M., Sklyarchuk V.M., Sklyarchuk Ye.F. Electrical properties of narrow-gap HgMnTe Schottky diodes. Semiconductors, 2002, vol. 36, iss. 10, pp. 1138– 1145.

14. Shevchik-Shekera A.V. [Real and limit sensitivity of some radiation detectors of THz/sub-THz ranges]. Tekhnologiya i konstruirovaniye v elektronnoy apparature [Technology and design in electronic equipment]. 2012, no. 1, pp. 3–6 (in Russian).

15. Kazemi H., Shinohara K., Nagy G., Ha W., Lail B., Grossman E., Zummo G, Folks W.R., Alda J., Boreman G. First THz and IR characterization of nanometer-scaled antenna-coupled InGaAs/InP Schottky-diode detectors for room temperature infrared imaging. Proc. of SPIE, 2007, vol. 6542, pp. 65421J-1–4.

16. Zakamov V.R., Chechenin Y.I., Pryakhin D.A., Yurasov D.V. [Low-barrier Schottky diode on silicon wafers with lateral structure]. Uspekhi Prikladnoi Fiziki [Advances in Applied Physics]. 2013, vol. 1, no. 1, pp. 97– 104 (in Russian).

17. Esman A.K., Kuleshov V.K., Zykov G.L., Zalesski V.B. [Infrared detector on the basis of the Schottky junction with the resonance nanoand microstructures]. Nanoi mikrosistemnaya tekhnika [Journal of Nano and Microsystem Technique]. 2014, no. 3, pp. 44–46 (in Russian).

18. Bankov S.E., Guttsayt E.M., Kurushin A.A. Reshenie opticheskikh i SVCh zadach s pomoshch’yu HFSS [The solution of optical and microwave problems using HFSS]. Moscow, Orkada Publ., 2012. 250 p.


Для цитирования:


Есман А.К., Костенко В.И., Мухуров Н.И., Зыков Г.Л., Потачиц В.А. ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ ПРИЕМНИК ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. Приборы и методы измерений. 2016;7(2):129-135. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2016-7-2-129-135

For citation:


Esman A.K., Kostenko V.I., Mukhurov N.I., Zykov G.L., Potachits V.A. HIGH-EFFICIENCY INFRARED RECEIVER. Devices and Methods of Measurements. 2016;7(2):129-135. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2016-7-2-129-135

Просмотров: 746


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)