Адрес e-mail:

Разработка приемников на основе диодов с барьером Шоттки

Коллектив: Корнеев Александр Александрович, Зильберлей Татьяна Леонидовна, Третьяков Иван Васильевич

Приёмники терагерцового диапазона востребованы в реализующихся сейчас космических проектах, таких как JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer, проект Европейского космического агентства, направленный на исследование Юпитера и его спутников), в метеорологических спутниках, обладающих инструментами субмиллиметровых длин волн, таких как CIWSIR, GOMOS, PREMIER и MetOp. С точки зрения практического приборостроения в сфере систем мониторинга и безопасности, биомедицинских применениях детектирующие системы субмиллиметрового и терагерцового диапазона способны осуществлять регистрацию сверхслабых излучений, обеспечивая при этом высокое пространственное и спектральное разрешение. Высокая проникающая способность субмиллиметрового излучения позволяет создавать системы получения изображений объектов, скрытых от наблюдателя в других диапазонах длин волн (препятствием, одеждой и т.п.).

На сегодняшний день существует ряд отработанных технологических решений, позволяющих создавать системы регистрации слабых источников излучения субмиллиметровой области электромагнитного спектра: кремниевые болометры, детекторы на основе транзисторов с высокой подвижностью электронов, болометры на основе эффекта электронного разогрева в тонких разупорядоченных плёнках высоко- и низкотемпературных сверхпроводящих материалов, диоды с барьером Шоттки (ДБШ) и др. Одни устройства требуют для эксплуатации сложного криогенного оборудования, другие способны обеспечить пусть и не столь высокую чувствительность но зато уже при комнатной температуре.

В случаях, когда речь идёт о создании практической системы детектирования, дешевизна и простота обслуживания инструмента выходит на первый план, и технология ДБШ, известная и развивающаяся на протяжении уже многих десятилетий, выглядит наиболее привлекательной. Однако, существует лишь небольшое число научно-технических центров в мире, обладающих технологией создания контактов Шоттки, пригодных для практического использования при детектировании излучения субмиллиметровой области электромагнитного спектра. Имеющийся опыт и научный задел у коллектива лаборатории позволяет создать отечественный приемник на основе ДБШ с характеристиками на уровне мировых аналогов.

В рамках проекта ведется совместная работа с Московским педагогическим государственным университетом (МПГУ) по разработке планарных диодов с барьером Шоттки (ПДБШ) на основе GaAs для систем терагерцового мониторинга. На данный момент, уже отлажена базовая технология изготовления ПДБШ, в рамках которой можно получать структуры с транспортными характеристиками (коэффициент неидеальности, последовательное сопротивление, высота барьера при плоских зонах) близкими к мировому уровню. Численное моделирование и результаты измерений показывают возможность применения данных структур в диапазоне частот до ~500 ГГц. За счет оптимизации параметров слоистой структуры ПДБШ (геометрия и степени легирования слоев GaAs) планируется в ближайшее время увеличить максимальную рабочую частоту ПДБШ до >1500 ГГц. Обновленный дизайн структур будет адаптирован под волноводную (высока чувствительность на заданной частоте) и квазиоптическую (широкая полоса входных рабочих частот) схемы реализации, а детекторы на их основе будут применимы как для прямого детектирования слабых терагерцовых сигналов, так и для гетеродинных наблюдений.


4Sasha.jpg
Стенд для тестирования ПДБШ структур


Список публикаций исполниителей проекта:
1. Shurakov A, Lobanov Y and Goltsman G 2016 Supercond. Sci. Technol. 29 (2) 023001
2. Shurakov A, Tong CYE, Grimes P, Blundell R, Golt'sman G 2015 IEEE Terahertz Sci. Technol. 5 (1) 81-84

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

МФТИ в социальных сетях