Главная страница
russian   english
16+
<< назад

Название статьи

ПРИЕМНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ ТЕРАГЕРЦЕВОГО ЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА


Номер журнала
6
Дата выпуска
2013

Тип статьи
научная статья
Коды УДК
621.396.621
Страницы
81-87
Ключевые слова
ТГц частотный диапазон, детекторы на квантовых ямах, точках и сверхрешетках, приемники наоснове резонансного туннелирования с участием фотонов, одноэлектронный транзистор, детекторы на поверхностных волнах, HEB-, смеситель, детекторы на основе диодов Шотт

Авторы
Вакс В.Л.
Домрачева Е.Г.
Ластовкин А.А.
Приползин С.И.
Собакинская Е.А.
Черняева М.Б.
Анфертьев В.А.

Место работы
Вакс В.Л.
Институт физики микроструктур РАН, Н. Новгород

Домрачева Е.Г.
Институт физики микроструктур РАН, Н. Новгород

Ластовкин А.А.
Институт физики микроструктур РАН, Н. Новгород

Приползин С.И.
Институт физики микроструктур РАН, Н. Новгород

Собакинская Е.А.
Институт физики микроструктур РАН, Н. Новгород

Черняева М.Б.
Институт физики микроструктур РАН, Н. Новгород

Анфертьев В.А.
Институт физики микроструктур РАН, Н. Новгород


Аннотация
Специфика ТГц-диапазона, как промежуточного между микроволновым и ИК, позволяет выделить два основных подхода к разработке методов детектирования: продвижение «вверх» по диапазону электронных микроволновых приборов и перенос «вниз» методов создания оптоэлектронных устройств. В статье проведен обзор существующих методов приема излучения ТГц-диапазона.

Загрузить статью

Библиографический список
1 . Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии. М.: Наука, 1976. 375 c.
2 . Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Андреев А.Л., Польщиков Г.В. Источники и приемники излучения. СПб.: Политехника, 1991. 240 с.
3 . Ишанин Г.Г. Приемники излучения оптических и оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1986. 175 с.
4 . Справочник по инфракрасной технике / Ред. У. Волф, Г. Цисис. Пер. с англ. В 4-х т. Т. 3. Приборная база ИК-систем. М.: Мир, 1999. 472 с.
5 . Красильников А.А., Куликов Ю.Ю., Рыскин В.Г., Щитов А.М. Микроволновые приемники для диагностики малых газовых составляющих земной атмосферы // Изв. АН. Сер. физ. 2003. Т. 67. № 12. С. 1786–1791.
6 . Prasad P.N. Nanophotonics. N.Y.: John Wiley & Sons, 2004. 300 p.
7 . Ohtsu M., Kobayashi K., Kawazoe T., et al. Principles of Nanophotonics (Optics and Opto-electronics). London: Taylor and Francis, 2008. 248 p.
8 . Handbook of Semiconductor Nanostructures and Nanodevices / Eds. A.A. Balandin, K.L. Wang. N.Y.: Amer. Sci. Publ., 2006. 2500 p.
9 . Bollaert S. Nano-devices for THz applications // Unpublished data. sylvain.bollaert @iemn.univ-lille1.fr.
10 . Салех Б., Тейх М. Основы фотоники: Пер. с англ. Долгопрудный, МО: Изд-во «Интеллект», 2009.
11 . Levine F. Quantum-well infrared photodetectors // J. Appl. Phys. 1993. V. 74. P. R1–R81.
12 . Rostami A. et al. Terahertz Technology. Lecture Notes in Electrical Engineering, 77. Berlin–Heidelberg: Springer-Verlag, 2011. 246 p.
13 . Tomlinson A.T., Chang C.C., Stone R.J. et al. Intersubband transitions in GaAs coupled-quantum-wells for use as a tunable detector at THz frequencies // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 76. № 12. P. 1579–1581.
14 . Klappenberger F., Ignatov A.A., Winnerl S., et al. Broadband semiconductor superlattice detector for THz radiation // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. № 12. P.1673–1675.
15 . Ignatov A.A., Klappenberger F., Schomburg E. and Renk K.F. Detection of THz radiation with Semiconductor Superlattices at Polar-Optic Phonon Frequencies // J. Appl. Phys. 2002. V. 91. № 3. P.1281–1286.
16 . Kawaguchi Y., Hirakawa K., Saeki M., et al. Per-formance of High-Sensitivity Quantum Hall Far Infrared Photodetectors // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 80. № 1. Р. 136–139.
17 . Ryzhii V. The theory of quantum-dot infrared phototransistors // Semicond. Sci. Technol. 1996. V. 11. P. 759–765.
18 . Maimon J., Finkman E., Bahir G., et al. Intersublevel transitions in InAs/GaAs quantum dots infrared photoconductors // AppI. Phys. Lett. 1998. V. 73. № 14. P. 2003–2005.
19 . Ye Z., Campbell J.C., Chen Z., et al. Voltage-Controllable Multiwavelength InAs Quantumdot Infrared Photodetectors for Mid- and Far-Infrared Detection // J. Appl. Phys. 2002. V. 92. № 7. P. 4141–4143.
20 . Phillips J., Kamath K., Bhattacharya P. Far-Infrared Photoconductivity in Self-organized InAs Quantum Dots // Appl. Phys. Lett. 1998. V. 72. № 16. P. 2020–2022.
21 . Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур // ФТП. 1998. Т. 32. № 1. С. 3–18.
22 . Kwong-Kit Choi. The Physics of Quantum Well Infrared Photodetectors (Series in Modern Condensed Matter Physics, V. 7). Singapore: World Scientific Publ. Comp., 1997. 420 p.
23 . Lee S.-W., Hirakawa K., Shimada Y. Bound-to-continuum intersubband photoconductivity of self-assemb-led InAs quantum dots in modulation-doped heterostructures // Appl. Phys. Lett. 1999. V. 75. № 10. P. 1428–1430.
24 . Мурзин В.Н., Митягин Ю.А. Резонансное туннелирование, электрические и оптические явления в длиннопериодных полупроводниковых сверхрешетках // УФН. 1999. Т. 169. С. 464–468.
25 . Ю П., Кардона М. Основы физики полупроводников. М.: Изд-во URSS, 2002. 557 с.
26 . Tien P., Gordon J. Multiphoton Process Observed in the Interaction of Microwave Fields with the Tunneling between Superconductor Films // Phys. Rev. 1998. V. 129. P. 647–651.
27 . Oguma Y., Sashinaka N., Asada M. Terahertz Response with Gradual Change from Square-Law Detection to Photon-Assisted Tunneling in Triple-Barrier Resonant Tunneling Diodes // Jpn. J. Appl. Phys. 1999. V. 38. № 7A. P. L717–L719.
28 . Iosad I.I., Roddatis V.V., Polyakov S.N. et al. Su-perconducting Transitional Metal Nitride Films for THz SIS Mixers // IEEE Trans. Appl. Superconduct. 2001. V. 11. P. 3832–3835.
29 . Uzawa Y., Wang Z., Kawakami A. Development of Superconducting Niobium Nitride SIS Mixers at Terahertz Frequencies // J. Commun. Res. Lab. 1998. V. 45. № 3. P. 155–164.
30 . Biny M., Gaidisy M.C., Zmuidzinasy J., et al. THz SIS mixers with normal-metal Al tuning circuits // Supercond. Sci. Technol. 1995. V. 8. P. A136–A139.
31 . Feldman M.J. Theoretical considerations for THz SIS mixers // Intern. J. Infrared and Millimeter Waves. 1987. V. 8. № 10. Р. 1287–1295.
32 . Dieleman P. Fundamental limitations of THz and Niobiumnitride SIS mixers. PhD Thesis. Depart-ment of Applied Physics of the University of Gro-ningen, 1997. P. 124 .
33 . Koshelets V.P., Ermakov A.B., Filippenko L.V. et al. Integrated Submillimeter Receiver for TELIS // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2007. V. 17. P. 336–342.
34 . Кошелец В.П., Шитов С.В., Филиппенко Л.В. и др. Сверхпроводниковые интегральные приемники субмм волн // Изв. вузов. Радиофизика. 2003. Т. XLVI. С. 687–701.
35 . Koshelets V.P., Birk M., Boersma D. et al. Integrated SubmmWave Receiver: Development and Applications //Chapter 10 in book: Fundamentals of Superconducting Nanoelectronics. Springer, 2011. 338 p.
36 . Koshelets V.P., Dmitriev P.N., Sobolev A.S., et al. Linewidth of Josephson flux flow oscillators // Physica C. 2002. V. 372–376. P. 316–321.
37 . http://fcrao.astro.umass.edu/instrumentation/sequoia/seq.html .
38 . Phillips T., Keene J. Submillimeter astronomy // Proc. IEEE. 1992. V. 80. P. 1662–1678.
39 . De Franceschi S., Kouwenhoven L., Sch?nen-berger C. and Wernsdorfer W. Hybrid super-conductor–quantum dot devices // Nature Nanotechnology. 2010. V. 5. P. 703–711.
40 . Kouwenhoven L.P., Jauhar S., Orenstein J., McEuen P.L. Observation of photon-assisted tun-neling through a quantum dot // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 73. P. 3443–3446.
41 . Hasegawa H., Kasai S. Sensing Terahertz Signals with III–V Quantum Nanostructures // Proc. SPIE. 2003. V. 4999.
42 . Kawano Y., Fuse T., Toyokawa S. et al. Terahertz photon-assisted tunneling in carbon nanotube quantum dots // J. Appl. Phys. 2008. V. 103. P. 034307.
43 . Komiyama S., Astafiev O., Antonov V. et al. A single-photon detector in the far-infrared range // Nature. 2000.V. 403. P.405–407.
44 . Astafiev O., Komiyama S., Kutsuwa T. Single-photon detector in the microwave range // Apll. Phys. Lett. 2002. V. 80. P. 4250–4252.
45 . Komiyama S. Single-Photon Detectors in the Te-rahertz Range// IEEE Journ. of Selected Topics in Quantum Electronics. 2011. V. 17. № 1. P. 54–66.
46 . Жуков Б.С., Перегонов С.А. Лампы бегущей волны. М.: Сов. радио, 1967. 46 с.
47 . Shur M.S., Lu J.-Q. Terahertz sources and de-tectors using two-dimensional electronic fluid in high electron-mobility transistors // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 2000. V. 48. P. 750–756.
48 . Ryzhii V., Khmyrova I., Shur M. Resonant detec-tion and frequency multiplication of terahertz radiation utilizing plasma waves in resonant-tunneling transistors // J. Appl. Phys. 2000. V. 88. P. 750–756.
49 . Shaner E.A., Lee M., Wanke M.C. et al. Tunable THz detector based on a garting gated field-effect transistor // Proc. SPIE. 2005. V. 6120. P. 612006.
50 . Jiang L., Shiba S., Shimbo K. et al. Development of 0.8 THz and 1.5 THz Waveguide NbTiN HEB Mixers // Proc.19-th Intern. Symp. on Space Terahertz Technology. Groningen, 28–30 April 2008. P. 54–57.
51 . Baselmans J.J.A., Hajenius M., Gao J.R. et al. Doubling of sensitivity and bandwidth in phonon cooled hot electron bolometer mixers // Applied Physics Letters. 2004. V. 84. № 11. March.
52 . Khosropanah P., Gao J.R., Laauwen W.M. et al. Low noise NbN hot electron bolometer mixer at 4.3 THz // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 91. P. 221111.
53 . Loudkov D., Tong C.–Y.E., Blundell R. et al. Per-formance of the NbTiN hot electron bolometer mixer with AlN buffer layer at terahertz frequency range // IEEE Trans. Appl. Super-conductivity. 2005. V. 15. № 2.
54 . Karasik B.S., Sergeev A.V., and Prober D.E. Nanobolometers for THz Photon Detection // IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology. 2011. V. 1. № 1. P. 97–111.
55 . Morozov D.V., Smirnov K.V., Smirnov A.V. et al. Millimeter / submillimeter phonon-cooled hot electron bolometer mixer based on two-dimensional electron gas in AlGaAs/GaAs heter-ostructure // ФТП. 2005. Т 39. № 9. С. 1117–1121.
56 . Гершензон Е.М. Детекторы и cмесители на эффекте разогрева электронов излучением. URL: http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/HiTech/Gersh.htm.
57 . Ralph S.E., Grischkowsky D. THz spectroscopy and source characterization by optoelectronic interferometry // Appl. Phys. Lett. 1992. V. 60. P. 1070–1072.
58 . Gao J.R., Hovenier J.N., Yang Z.Q. et al. Te-rahertz heterodyne receiver based on a quantum cascade laser and a superconducting bolometer // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 86. Р. 244104.
59 . Zhang W., Khosropanah P., Hovenier J.N. et al. Demonstration of a heterodyne receiver for detection of OH line at 3.5 THz based on a superconducting HEB mixer and a distributed feedback quantum cascade laser // Proc. 19-th Int. Symp. on Space Terahertz Technology. Groningen, The Netherlands, April, 2008.
60 . Пентин И.В., Смирнов А.В., Рябчун С.А. и др. Полупроводниковая сверхрешетка – твердотельный терагерцовый гетеродинный источник для электронно-разогревного NbN-смесителя // Журн. технической физики. 2012. Т. 82. Вып. 7. С. 75–78.
61 . Ткаченко В.В., Ижко Н.С., Угрин М.И. Арсенид-галлиевые диоды на кристаллодержателе для детекторов 5- и 8-мм диапазонов длин волн // Техника и приборы СВЧ. 2008. № 1. С. 50–51.
62 . Wen Ruming, Sun Hao, Teng Teng et al. An InP-based heterodimensional Schottky diode for te-rahertz detection// Journ. of Semiconductors. 2012. V. 33. № 10 Р. 104001-(1–4).