Исследование полосы преобразования терагерцовых смесителей на эффекте электронного разогрева в NbZr, NbN и в одиночном гетеропереходе AlGaAs/GaAs

• Автор: Смирнов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений и условных обозначений

Введение

Глава 1. Обзор литературы и постановка задачи

Существующие технологии

§1.1 Болометрические приемники прямого детектирования

§ 1.2 Гетеродинные приемники на основе СИС и ДБП1 смесителей

§1.3 Электронный разогрев в сверхпроводниковых пленках

§1.4 Сверхпроводниковые смесители на эффекте разогрева электронов

с фононным каналом охлаждения

§1.5 Двумерный электронный газ в гетероструктурах. Эффект электронного разогрева в полупроводниках
§ 1.6 Механизмы рассеяния в полупроводниках
§1.7 Смесители на основе эффекта электронного разогрева в
полупроводниках
§1.7.1 Смесители с фононным и диффузионным механизмами
охлаждения электронов в гетероструктуре АЮаАзЛЗаАз
§1.8 Схемы согласования смесителей с высокочастотным излучением
§ 1.9 Выбор объекта исследования и постановка задачи
Глава 2. Описание исследуемых образцов и методов измерений
§2.1 Технология изготовления смесителей на основе тонких

сверхпроводящих пленок N614 и №>2г
§2.1.1 Изготовление смесителей на основе тонких пленок ИЬИ
§2.1.2 Изготовление смесителей на основе тонких пленок 1тЬ2г
§2.2 Технология изготовления АЮаАэ/ОаАз смесителей
§2.3 Методики измерения и описание экспериментальных установок для исследования смесителей на основе гетероструктуры АЮаАз/ОаАэ
при температуре 77 К
§2.3.1 Поверхностная концентрация носителей п5, вольтамперные
характеристики и температурная зависимость сопротивления
§2.3.2 Методика измерения полосы преобразования смесителей на
основе гетероструктуры АЮаАзЛЗаА.з при температуре 77К
§2.4 Методика измерения полосы ПЧ НЕВ смесителей на основе
сверхпроводящих пленок ЫЬгг
§2.5 Методика измерения полосы ПЧ квазиоптических N614 смесителей 87 Глава 3. Полоса преобразования квазиоптических НЕВ смесителей на основе сверхпроводящих пленок и Г»Пг
§ 3.1 Полоса преобразования Мйг смесителей вблизи критической
температуры на частоте ІЗОГГц
§ 3.2 Полоса преобразования N614 смесителей. Неболометрический
вклад в полосу преобразования на низких частотах гетеродина
§3.3 Выводы

Глава 4. Исследование характеристик квазиоптических смесителей на основе разогрева 2Б газа в гетероструктуре АЮаАя/СаАв при температуре 77 К
§4.1 Смеситель с фононным каналом охлаждения электронов
§4.1.1 Исследование полосы преобразования
§4.1.2 Эффективность преобразования
§4.1.3 Оптимальная поглощенная мощность гетеродина
§4.2 Выводы
Заключение
Список публикаций автора
Литература

малошумящий приемник на основе СИС смесителя работающий на частоте
1.4 ТГц [23].
В технологии СИС смесителей также используются различные высокотемпературные сверхпроводящие соединения, обладающие гораздо большей энергетической щелью. Для СИС смесителя выполненного из пленки YBaCuO на подложке из MgO получены значения шумовой температуры 1100 К при рабочей- температуре 4.2 К и частоте 330 ГГц, а также 1500+3000 К при температурах 20+50 К на частотах 310+586 ГГц [70].
Несмотря на то, что приемники на СИС туннельных переходах требуют низкого уровня« мощности гетеродина и обладают очень низкими шумами, их достаточно трудно согласовывать с входным излучением, и их эффективность резко падает на частотах, приближающихся к частоте энергетической щели. Продолжается поиск материалов, альтернативных Nb или высокотемпературных керамик, которые позволили бы увеличить ширину энергетической щели, и тем самым сделать возможным их применение в диапазоне частот выше 1.2 ТГц.
§1.3 Электронный разогрев в сверхпроводниковых пленках
Подробнее остановимся на механизме электронного разогрева в сверхпроводниковых пленках, осажденных на диэлектрическую подложку, поскольку он играет основную роль в работе исследуемых в диссертационной работе структур. С микроскопической точки зрения такую структуру можно представить как структуру, состоящую из трех термически связанных подсистем: электронной и фононной,подсистем пленки и фононной подсистемы подложки (рис. 1). Энергия падающего излучения поглощается электронной подсистемой пленки и быстро распределяется по ней за счет электрон - электронного взаимодействия (те.е). Посредством электрон-фононного взаимодей-