Вышедшие номера
Анализ и сопоставление характеристик неохлаждаемых диодных детекторов миллиметрового диапазона в рамках обобщенной теоретической модели
Российский научный фонд, Президентская программа исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, 22-79-10029
Королев С.А. 1
1Институт физики микроструктур Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия
Email: pesh@ipm.sci-nnov.ru
Поступила в редакцию: 23 августа 2023 г.
В окончательной редакции: 5 апреля 2024 г.
Принята к печати: 5 апреля 2024 г.
Выставление онлайн: 31 мая 2024 г.

В рамках обобщенной теоретической модели неохлаждаемых диодных детекторов миллиметрового диапазона проведен анализ и сопоставление их достижимых характеристик. В основе подхода лежит туннельная модель токопереноса. Рассмотрена одномерная структура, состоящая из полупроводникового/диэлектрического барьерного слоя, расположенного между двумя электродами. Рассеяние носителей заряда в барьерном слое предполагается несущественным. Теоретически исследовано прямое детектирование слабого сигнала миллиметрового диапазона. Получены выражения для тока, проводимости, параметра квадратичной нелинейности диода. Определены возможные семейства рассматриваемого класса детекторов, проанализированы их достижимые характеристики. Показано, что все детекторы рассматриваемого класса можно разделить на два семейства с качественно различным поведением параметра квадратичной нелинейности в зависимости от проводимости диода. Получено, что ампер-ваттная чувствительность диодов первого семейства не может превышать 20 A/W, а для диодов второго семейства она может достигать ~ 500 A/W, однако это значение значительно ниже в условиях нулевого смещения, когда для диодов второго семейства практически можно получить только значение ~ 30 A/W. Ключевые слова: миллиметровые волны, прямое детектирование, неохлаждаемый диодный детектор, полупроводниковая структура, туннельная модель токопереноса.
  1. L. Yujiri, M. Shoucri, P. Moffa. IEEE Microw. Mag., 4, 39 (2003). DOI: 10.1109/mmw.2003.1237476
  2. V.I. Shashkin, P.V. Volkov, A.V. Goryunov, I.A. Illarionov, Yu.I. Belov, A.G. Serkin. COMCAS 2013 (Tel-Aviv, Israel, 2013), p. 6685247. DOI: 10.1109/COMCAS.2013.6685247
  3. В.Л. Вакс, В.А. Анфертьев, В.Ю. Балакирев, С.А. Басов, Е.Г. Домрачева, А.В. Иллюк, П.В. Куприянов, С.И. Приползин, М.Б. Черняева. УФН, 190, 765 (2020). DOI: 10.3367/UFNr.2019.07.038613 [V.L. Vaks, V.A. Anfertev, V.Y. Balakirev, S.A. Basov, E.G. Domracheva, A.V. Illyuk, P.V. Kupriyanov, S.I. Pripolzin, M.B. Chernyaeva. Phys. Uspekhi, 63 (7), 708 (2020). DOI: 10.3367/UFNe.2019.07.038613]
  4. Yu.A. Dryagin, V.V. Parshin. Int. J. of IR\&MMW, 3 (7), 1023 (1992). DOI: 10.1007/BF01009626
  5. B. Kapilevich, V. Shashkin, B. Litvak, G. Yemini, A. Etinger, D. Hardon, Yo. Pinhasi. IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett., 26 (8), 637 (2016). DOI: 10.1109/LMWC.2016.2585557
  6. Б.А. Розанов, С.Б. Розанов. Приемники миллиметровых волн (Радио и связь, М., 1989)
  7. E.H. Rhoderick, R.H. Williams. Metal-Semiconductor Contacts, 2nd ed. (Clarendon Press, Oxford, 1988)
  8. Z. Zhang, R. Rajavel, P. Deelman, P. Fay. IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett., 21 (5), 267 (2011). DOI: 10.1109/LMWC.2011.2123878
  9. P. Chahal, F. Morris, G. Frazier. IEEE Electr. Device L., 26 (12), 894 (2005). DOI: 10.1109/LED.2005.859622
  10. N.V. Vostokov, M.V. Revin, V.I. Shashkin, J. Appl. Phys., 127, 044503 (2020). DOI: 10.1063/1.5131737
  11. R. Al Hadi, H. Sherry, J. Grzyb, Y. Zhao, W. Forster, H. Keller, A. Cathelin, A. Kaiser, U. Pfeiffer. IEEE J. Solid-State Circuits, 47 (12), 2999 (2012). DOI: 10.1117/12.919218
  12. F. Sizov. Semicond. Sci. Technol., 33 (12), 123001 (2018). DOI: 10.1088/1361-6641/aae473
  13. G. Valv usis, A. Lisauskas, H. Yuan, W. Knap, H.G. Roskos. Sensors, 21 (12), 4092 (2021). DOI: 10.3390/s21124092
  14. Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела (Мир, М., 1979) [N. Ashcroft, N.D. Mermin. Solid State Physics (Saunders College Publishing, Philadelphia, 1976)]
  15. Р. Фейнман. Статистическая механика (Мир, М., 1975) [R.P. Feynman. Statistical Mechanics (W.A. Benjamin, Advanced Book Program, Massachusetts, 1972)]
  16. A.M. Cowley, H.O. Sorensen. IEEE Trans. Microw. Theory Tech., MTT-14 (12), 588 (1966). DOI: 10.1109/GMTT.1966.1122517
  17. С.М. Зи. Физика полупроводниковых приборов (Энергия, М., 1973) [S.M. Sze. Physics of Semiconductor Devices (John Wiley \& Sons, Inc., Hoboken, 2007)]
  18. W.F. Gabriel. IEEE Trans. Microw. Theory Tech., MTT-15 (10), 538 (1967). DOI: 10.1109/TMTT.1967.1126533

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.