Настало время ультраускоренного развития техники. В функциональной электронике активно используются полупроводниковые структуры в качестве элементов и преобразователей силовой импульсной электроники, фотоприёмников, матричных приёмников изображения в рентгеновских и гамма-лучах. В сверхвысокочастотном диапазоне широко используются полупроводниковые детекторы. Диодные детекторы могут работать при температуре окружающей среды или криогенной температуре и иметь очень быстрое время отклика по сравнению с другими детекторами комнатной температуры, такими как ячейки Голея, пироэлектрические детекторы или болометры. Одним из таких детекторов является диод с барьером Шоттки, ведь он перспективен ввиду развития стандартов связи нового поколения, бесконтактных систем безопасности, а также медицинских технологий и приборов для исследования окружающей среды, природных и искусственных материалов.
В настоящий момент существует потребность ТГц лаборатории ТГУ РФФ в быстродействующем и малогабаритном ТГц детекторе для уменьшения времени для более быстрого сканирования объектов.
В связи с этим, перед данной работой поставлена цель: исследование характеристик ДБШ для оценки применимости в качестве детектора ТГц излучения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: а) проведение литературного обзора по данной тематике
б) выбор исследуемого диода Шоттки
в) Измерение статических ВАХ и частотных характеристик выбранного диода в ТГц области
г) экспериментальное исследование влияния ТГц излучения на ВАХ ДБШ
д) анализ полученных результатов и написание итогового отчета
В ходе выполнения работы получены следующие результаты:
а) проведен аналитический обзор литературных источников по тематике терагерцовых детекторов;
б) выбран исследуемый диод Шоттки;
в) измерены статические ВАХ и частотные характеристики выбранного диода в ТГц области;
г) экспериментально исследовано влияние ТГц излучения на ВАХ ДБШ;
д) проведен анализ полученных результатов, сделаны выводы по использованию данного диода для дальнейшего исследования и использования его в качестве детектора ТГц излучения.
Выражается благодарность ЦКП «Центр радиоизмерений ТГУ» и АО «НИИПП» за предоставленное измерительное оборудование и диоды с барьером Шоттки.
1 Scopus - международная база данных [Электронный ресурс]. URL: https://www.scopus.com (дата обращения 10.01.21)
2 Гибин И.С. Приемники излучения терагерцового диапазона (обзор) / И.С. Гибин, П.Е. Котляр // Успехи прикладной физики - 2018. - Т. 6. № 2. - С.117-129.
3 Величко Д. В. Полупроводниковые приборы и устройства: учеб. Пособие / Д. В. Величко, В. Г. Рубанов // Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г.Шухова, - 2006, - 184 с.
4 Зи, С. Физика полупроводниковых приборов / С. Зи // М.: Мир. - 1984. - Т.1. - 456 с.
5 Kaya S. THz Detectors / S. Kaya, M. Karabiyik, N. Pala // Photodetectors Mater. Devices Appl. - 2016. - P. 373 - 414.
6 Киреев, П.С. Физика полупроводников / П.С. Киреев // М.: Высш. шк. - 1975. - 584 с.
7 Стриха, В.И. Полупроводниковые приборы с барьером Шоттки (физика, технология применение) / В.И. Стриха, Е.В. Бузанева, И.А. Радзиевский // Москва: Сов. Радио. - 1974. - 248 с.
8 Родерик, Э.Х. Контакты металл-полупроводник / Э.Х. Родерик // М.: Радио и связь. - 1982. - 209 с.
9 Badin A. V. System of automated measurement of electromagnetic response of anisotropic materials in quasi-optical beams / A. V. Badin, A. I. Berdyugin, V.U. Vigovsky et al., // 18th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM), Erlagol. - 2017. - P. 301-304.
10 Matyukhin S. I. The effect of radiation on current-voltage characteristics high-power semiconductor diodes and thyristors / S. I. Matyukhin, V. O. Turin, A. V. Stavtsev // XII Int. scientific and practical Internet Conf. - 2014. - P. 145-148.
11 Lei Liu A Broadband Quasi-Optical Terahertz Detector Utilizing a Zero Bias Schottky Diode / Lei Liu, Jeffrey L. Hesler, Haiyong Xu, Arthur W. Lichtenberger, and Robert M. WeikleII // IEEE microwave and wireless components letters. - 2010. - V. 20, № 9. - P. 504-506.
12 УДК 621.311.25 СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ И ДИОДЫ ШОТТКИ Алехин В. А. (2013), 18-22.
13 Klappenberger F., Ignatov A.A., Winnerl S., et al. Broadband semi¬conductor superlattice detector for THz radiation // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. № 12. P.1673-1675.
14 Ignatov A.A., Klappenberger F., Schomburg E. and Renk K.F. Detec¬tion of THz radiation with Semiconductor Superlattices at Polar-Optic Phonon Frequencies // J. Appl. Phys. 2002. V. 91. № 3. P.1281-1286.
15 Kawaguchi Y., Hirakawa K., Saeki M., et al. Performance of High- Sensitivity Quantum Hall Far Infrared Photodetectors // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 80. № 1. Р. 136-139.
16 Phillips J., Kamath K., Bhattacharya P. Far-Infrared Photoconductivi¬ty in Self-organized InAs Quantum Dots // Appl. Phys. Lett. 1998. V. 72. № 16.P. 2020-2022
17 Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур // ФТП. 1998. Т. 32. № 1. С. 3-18.
18 http://fcrao.astro.umass.edu/instrumentation/sequoia/seq.html
19 Kouwenhoven L.P., Jauhar S., Orenstein J., McEuen P.L. Observation of photon-assisted tunneling through a quantum dot // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 73. P. 3443-3446.
20 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.
21 Shur M.S., Lu J.-Q. Terahertz sources and detectors using two¬dimensional electronic fluid in high electron-mobility transistors // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 2000. V. 48. P. 750-756.
22 Ryzhii V., Khmyrova I., Shur M. Resonant detection and frequency multiplication of terahertz radiation utilizing plasma waves in resonant-tunneling transistors // J. Appl. Phys. 2000. V. 88. P. 750-756.
23 Зи. С. Физика полупроводниковых приборов (М.,1984) т. 1. С. 310
24 Иванов, П. А., Грехов, И. В., Коньков, О. И., Потапов, А. С., Самсонова, Т. П., Семенов, Т. В., & Российской, А. Ф. И. (2011). Вольт-амперные характеристики высоковольтных 4 H -SiC-диодов с барьером Шоттки высо¬той 1 . 1 эВ,1427-1430.
25 Малеев, Н. А., Волков, В. В., Егоров, А. Ю., Жуков, А. Е., Ковш, А. Р., Кокорев, М. Ф., ... Российской, А. Ф. И. (1999). Исследование планарно-легированных структур на основе арсенида галлия для сверхвысокочастотных диодов с объемным потенциальным барьером, 3-7.