ПРИЕМНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ ТЕРАГЕРЦЕВОГО ЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА |
6 | |
2013 |
научная статья | 621.396.621 | ||
81-87 | 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 |
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. |
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 Bollaert S. Nano-devices for THz applications // Unpublished data.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). |