Моделирование наноэлектромеханических детекторов терагерцевого излучения

• Автор: Семененко, Вячеслав Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 133 с. : ил.

“...опуститься в грязную воду, если это вода истины, и не гнать от себя холодных лягушек и теплых жаб...”

Фридрих Ницше, «Так говорил Заратустра»

Содержание
Введение
1 Обзор некоторых типов микродетекторов ТГц излучения, работающих при комнатной температуре

1.1 Микроболометры

1.2 Диоды Шоттки

1.3 Детекторы на основе полевых транзисторов с высокой подвижностью электронов

1.4 Выводы

2 Микроэлектромеханические детекторы модулированного терагерце-вого излучения

2.1 Моделирование и расчет параметров МЭМ-детекторов
2.2 Чувствительность МЭМ-детекторов
2.3 Параметрическая неустойчивость в МЭМ-детекторах
2.4 Выводы
3 Расчет сосредоточенных параметров распределенных резонаторов, описываемых локальными уравнениями
3.1 Пример получения уравнения колебаний эффективного элементарного осциллятора
3.2 Случай волноведущих систем, описывающихся локальными уравнениями
3.3 Описание механических резонаторов в терминах сосредоточенных параметров
3.4 Выводы
4 Примеры резонаторов, описываемых нелокальными уравнениями и их сведение к элементарным осцилляторам
4.1 Дисперсионные свойства плазменных волн в некоторых двумерных и (квази-)одномерных электронных системах
4.2 Колебания электронной плазмы в полевом транзисторе с высокой подвижностью электронов и цилиндрическим затворным электродом
4.3 Вынужденные плазменные колебания в отрезке из одностенной углеродной нанотрубки с металлической проводимостью
4.4 Выводы
5 Пример расчета характеристик наноэлектромеханического детектора модулированного терагерцевого излучения

5.1 Решение задачи о возбуждении плазменных колебаний в детекторе
5.2 Получение уравнения колебаний элементарного осциллятора, соответствующего плазменному резонатору
5.3 Получение уравнения колебаний элементарного осциллятора, соответствующего механическому резонатору
5.4 Вычисление изменения основной частоты плазменного резонанса при
малой деформации нанотрубок
5.5 Вычисление порога параметрической неустойчивости
5.6 Вычисление электрической ёмкости двух нанотрубок при их малой деформации
5.7 Результаты вычислений характеристик детектора
5.8 Выводы
Заключение
А Приложения
А.1 Вычисление порогов неустойчивости в системах типа ёмкостного датчика с учетом смещения частоты высокочастотного резонатора
А.2 Плазменные волны в двумерном электронном газе, окруженном слоями
из диэлектрических и металлических материалов
А.З Плазменные волны в одностенных углеродных нанотрубках с металлической проводимостью
А.4 Расчет колебаний электронной плазмы в полевом транзисторе с цилиндрическим затвором
А.5 Уравнение Поклиигтона и его решение в случае ОСУНТ с металлической проводимостью
Использованные источники

Рис. 10: Зависимости минимального порогового значения Л от отношения п частоты электрического резонатора к частоте механического (слева) и от добротности электрического резонатора (справа).
эффициент в показателе комплексной экспоненты в частном решении для механического резонатора:
На рисунке 9 показаны зависимости безразмерного инкремента колебаний 11еА от безразмерной расстройки в, при различных значениях Л. Из него видно, что при рассчитанной для данных параметров п, и (Эг минимальном пороговом значении Лпип = 1.702 • 10_6 кривая зависимости инкремента от расстройки касается оси абсцисс. При более высоком значении Л она для некоторого диапазона расстроек выходит в положительную область, а для Л < ЛП1Ш инкремент колебаний отрицательный при любой расстройке. Заметим, что для больших расстроек, выходящих из резонансной полосы электрического резонатора инкремент механических колебаний стремится к отрицательному значению, какое имеет место при свободных колебаниях механического резонатора. Действительно, инкремент в таком случае равен —/Зц что при параметрах для которых построены графики равно —0.01 • пв.
На рисунке 10 также приведены зависимости Лт;п от п при постоянных параметрах и <5г, а также от <Э2 при постоянных <5! и га. Из данных графиков видно, что принципиально различными являются случаи, когда частота механического резонатора лежит в пределах резонансной полосы электрического резонатора (га > 2<52) и вне ее (п < 2<Э2), с достаточно большой степенью точности можно установить, что
Первый случай согласуется с ранее полученной в простом приближении форму-
ц = 11е [ц0еЛт] .