Регистрация импульсного терагерцового излучения неохлаждаемыми матричными микроболометрическими приемниками
Министерство образования и науки РФ , FWGW-2022-0007
Демьяненко М.А.
1, Марчишин И.В.
1, Щеглов Д.В.
1, Старцев В.В.
21Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
2Государственный научный центр Российской Федерации АО "НПО "Орион", Москва, Россия
Email: demyanenko@isp.nsc.ru
Поступила в редакцию: 9 апреля 2024 г.
В окончательной редакции: 11 июня 2024 г.
Принята к печати: 18 июня 2024 г.
Выставление онлайн: 27 июля 2024 г.
Исследован отклик неохлаждаемых матричных микроболометрических приемников с тонким металлическим поглотителем на импульсное терагерцовое излучение в зависимости от длительности импульса, частоты его повторения, теплопроводности и величины времени тепловой релаксации болометра, а также от поляризации терагерцового излучения. Показано, что пиковое значение сигнала микроболометра слабо зависит от теплопроводности, если длительность импульсов излучения меньше времени тепловой релаксации болометра. При обратном условии пиковое значение сигнала микроболометра обратно пропорционально величине теплопроводности. Изготовленные и исследованные приемники на длине волны 100 μm охарактеризованы минимальной обнаружимой мощностью 1.4·10-9 W и минимальной обнаружимой энергией 2.5·10-11 J. Ключевые слова: теплопроводность, тепловое время релаксации, минимальная обнаружимая энергия.
- A. Rogalski. Progr. Quant. Electron., 27 (2-3), 59 (2003). DOI: 10.1016/S0079-6727(02)00024-1
- A. Rogalski. Progr. Quant. Electron., 36 (2-3), 342 (2012). DOI: 10.1016/j.pquantelec.2012.07.001
- A. Rogalski. Opto--Electron. Rev., 21 (4), 406 (2013). DOI: 10.2478/s11772-013-0110-x
- A.W.M. Lee, B.S. Williams, S. Kumar, Q. Hu, J.L. Reno. IEEE Photon. Technol. Lett., 18 (13), 1415 (2006). DOI: 10.1109/LPT.2006.877220
- N. Oda. C.R. Physiq., 11 (7-8), 496 (2010). DOI: 10.1016/j.crhy.2010.05.001
- M.A. Dem'yanenko, D.G. Esaev, B.A. Knyazev, G.N. Kulipanov, N.A. Vinokurov. Appl. Phys. Lett., 92 (13), 131116 (2008). DOI: 10.1063/1.2898138
- N. Nemoto, N. Kanda, R. Imai, K. Konishi, M. Miyoshi, S. Kurashina, T. Sasaki, N. Oda, M. Kuwata-Gonokami. IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol., 6 (2), 175 (2016). DOI: 10.1109/TTHZ.2015.2508010
- F. Simoens, J. Meilhan. Philosophical Transactions Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 372 (2012), 20130111 (2014). DOI: 10.1098/rsta.2013.0111
- F. Simoens, J. Meilhan, J.-A. Nicolas. J. Infrared Milli Terahz Waves, 36 (10), 961 (2015). DOI: 10.1007/s10762-015-0197-x
- Y. Amarasinghe, W. Zhang, R. Zhang, D.M. Mittleman, J. Ma. J. Infrared, Millimeter, Terahertz Waves, 41 (2), 215 (2020). DOI: 10.1007/s10762-019-00647-4
- Y. Yang, A. Shutler, D. Grischkowsky. Opt. Express, 19 (9), 8830 (2011). DOI: 10.1364/OE.19.008830
- G.S. Kent, B.R. Clemesha, R.W. Wright. J. Atmospheric Terrestrial Phys., 29 (2), 169 (1967). DOI: 10.1016/0021-9169(67)90131-6
- G.S. Kent, R.W. Wright. J. Atmospheric Terrestrial Phys., 32 (5), 917 (1970). DOI: 10.1016/0021-9169(70)90036-X
- G.-R. Kim, T.-I. Jeon, D. Grischkowsky. Opt. Express, 25 (21), 25422 (2017). DOI: 10.1364/OE.25.025422
- Y. Yang, M. Mandehgar, D. Grischkowsky. Opt. Express, 20 (24), 26208 (2012). DOI: 10.1364/OE.20.026208
- J.M. Dai, X.F. Lu, J. Liu, I.C. Ho, N. Karpowicz, X.-C. Zhang. Terahertz Sci. Technol., 2 (4), 131 (2009). DOI: 10.11906/TST.131-143.2009.12.14
- L.-Z. Tang, J.-Y. Zhao, Z.-H. Dong, Z.-H. Liu, W.-T. Xiong, Y.-C. Hui, A. Shkurinov, Y. Peng, Y.-M. Zhu. Opt. Laser Technol., 141, 107102 (2021). DOI: 10.1016/j.optlastec.2021.107102
- G.-R. Kim, K. Moon, K.H. Park, J.F. O'Hara, D. Grischkowsky, T.-I. Jeon. Opt. Express, 27 (20), 27514 (2019). DOI: 10.1364/OE.27.027514
- D.S. Sitnikov, S.A. Romashevskiy, A.A. Pronkin, I.V. Ilina. J. Physics: Conf. Ser., 1147, 012061 (2019). DOI: 10.1088/1742-6596/1147/1/012061
- V.L. Granatsteina, G.S. Nusinovich. J. Appl. Phys., 108 (6), 063304 (2010). DOI: 10.1063/1.3484044
- G.S. Nusinovich, D.G. Kashyn, Y. Tatematsu, T. Idehara. Phys. Plasmas, 21 (1), 013108 (2014). DOI: 10.1063/1.4862779
- C.W. Berry, M.R. Hashemi, M. Jarrahi. Appl. Phys. Lett., 104 (8), 081122 (2014). DOI: 10.1063/1.4866807
- D.S. Kim, D.S. Citrin. Appl. Phys. Lett., 88 (16), 161117 (2006). DOI: 10.1063/1.2196480
- H. Hirori, A. Doi, F. Blanchard, K. Tanaka. Appl. Phys. Lett., 98 (8), 091106 (2011). DOI: 10.1063/1.3560062
- M.A. Belkin, F. Capasso. Phys. Scripta, 90 (11), 118002 (2015). DOI: 10.1088/0031-8949/90/11/118002
- L. Li, L. Chen, J. Zhu, J. Freeman, P. Dean, A. Valavanis, A.G. Davies, E.H. Linfield. Electron. Lett., 50 (4), 309 (2014). DOI: 10.1049/el.2013.4035
- Q. Lu, M. Razeghi. Photonics, 3 (3), 42 (2016). DOI: 10.3390/photonics3030042
- G. Liao, Y. Li, H. Liu, G.G. Scott, D. Neely, Y. Zhang, B. Zhu, Z. Zhang, C. Armstrong, E. Zemaityte, P. Bradford, P.G. Huggard, D.R. Rusby, P. McKenna, C.M. Brenner, N.C. Woolsey, W. Wang, Z. Sheng, J. Zhang. Proc. National. Acad. Sci. USA, 116 (10), 3994 (2019). DOI: 10.1073/pnas.1815256116
- X. Wu, D. Kong, S. Hao, Y. Zeng, X. Yu, B. Zhang, M. Dai, S. Liu, J. Wang, Z. Ren, S. Chen, J. Sang, K. Wang, D. Zhang, Z. Liu, J. Gui, X. Yang, Y. Xu, Y. Leng, Y. Li, L. Song, Y. Tian, R. Li. Adv. Mater., 35 (23), 2208947 (2023). DOI: 10.1002/adma.202208947
- B. Zhang, Z. Ma, J. Ma, X. Wu, C. Ouyang, D. Kong, T. Hong, X. Wang, P. Yang, L. Chen, Y. Li, J. Zhang. Laser Photon. Rev., 15 (3), 2000295 (2021). DOI: 10.1002/lpor.202000295
- Z. Yu, N. Zhang, J. Wang, Z. Dai, C. Gong, L. Lin, L. Guo, W. Liu. Opto-Electron. Adv., 5 (9), 210065 (2022). DOI: 10.29026/oea.2022.210065
- V.L. Bratman, A.A. Bogdashov, G.G. Denisov, M.Yu. Glyavin, Yu.K. Kalynov, A.G. Luchinin, V.N. Manuilov, V.E. Zapevalov, N.A. Zavolsky, V.G. Zorin. J. Infrared Milli Terahz Waves, 33 (7), 715 (2012). DOI: 10.1007/s10762-012-9898-6
- G.S. Nusinovich, R. Pu, T.M. Antonsen Jr., O.V. Sinitsyn, J. Rodgers, A. Mohamed, J. Silverman, M. Al-Sheikhly, Y.S. Dimant, G.M. Milikh, M.Yu. Glyavin, A.G. Luchinin, E.A. Kopelovich, V.L. Granatstein. J. Infrared Milli Terahz Waves, 32 (3), 380 (2011). DOI: 10.1007/s10762-010-9708-y
- М.А. Демьяненко, В.В. Старцев. ЖТФ, 92 (3), 443 (2022). DOI: 10.21883/JTF.2022.03.52139.190-21 [M.A. Dem'yanenko, V.V. Startsev. Tech. Phys., 67 (3), 347 (2022). DOI: 10.21883/TP.2022.03.53266.190-21]
- В.Ш. Алиев, М.А. Демьяненко, Д.Г. Есаев, И.В. Марчишин, В.Н. Овсюк, Б.И. Фомин. Успехи прикладной физики, 1 (4), 471 (2013)
- М.А. Демьяненко, Б.И. Фомин, Л.Л. Васильева, С.А. Волков, И.В. Марчишин, Д.Г. Есаев, В.Н. Овсюк, В.Л. Дшхунян, Е.Б. Володин, А.В. Ермолов, П.П. Усов, В.П. Чесноков, Ю.С. Четверов, П.Н. Кудрявцев, А.Е. Здобников, А.А. Игнатов. Прикладная физика, 4, 124 (2010)
- N. Oda, H. Yoneyama, T. Sasaki, M. Sanoa, S. Kurashina, I. Hosako, N. Sekine, T. Sudoh, T. Irie. Proc. SPIE, 6940, 69402Y (2008). DOI: 10.1117/12.781630
- A.J.L. Adam, I. Kavsalynas, J.N. Hovenier, T.O. Klaassen, J.R. Gao, E.E. Orlova, B.S. Williams, S. Kumar, Q. Hu, J.L. Reno. Appl. Phys. Lett., 88 (15), 151105 (2006). DOI: 10.1063/1.2194889
- E.E. Orlova, J.N. Hovenier, T.O. Klaassen, I. Kavsalynas, A.J.L. Adam, J.R. Gao, T.M. Klapwijk, B.S. Williams, S. Kumar, Q. Hu, J.L. Reno. Phys. Rev. Lett., 96 (17), 173904 (2006). DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.173904
- H. Wu, S. Grabarnik, A. Emadi, G. de Graaf, R.F. Wolffenbuttel. J. Micromech. Microeng., 19 (7), 074022 (2009). DOI: 10.1088/0960-1317/19/7/074022
- J. Dupuis, E. Fourmond, D. Ballutaud, N. Bererd, M. Lemiti. Thin Solid Films, 519 (4), 1325 (2010). DOI: 10.1016/j.tsf.2010.09.036
- М.А. Демьяненко. Оптич. журн., 84 (1), 48 (2017). [M.A. Dem'yanenko. J. Opt. Technol., 84 (1), 34 (2017). DOI: 10.1364/JOT.84.000034]