Page 2 - Наноэлектромеханический преобразователь с автоэлектронной эмиссией — новый приемник длинноволнового оптического излучения

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2012 50
весьма трудоемким процессом, а одновременный обзор поля длинно-
волнового оптического излучения невыполним. Кроме того, влияние
самого зонда на распределение электромагнитного поля существенно
ограничивает возможности таких методов регистрации. Поэтому в
последние годы значительное внимание уделяется разработке прин-
ципиально новых методов регистрации и соответствующих чувстви-
тельных структур, основанных на применении нанотехнологий, ко-
торые изменяют свои параметры и оптические характеристики при
тепловом воздействии исследуемого длинноволнового электромаг-
нитного излучения [1].
Наноэлектромеханические преобразователи с автоэлектронной
эмиссией (АЭЭ) для регистрации теплового излучения по сравнению
с широко применяемыми в настоящее время микроболометрически-
ми приемниками имеют ряд значительных преимуществ:
 устойчивость (практически не чувствительны) к воздействиям
окружающей среды (радиация и излучение всех видов);
 шумовая составляющая в 100 раз меньше шумов микроболо-
метров.
Эти преимущества обусловлены тем, что средой для переноса
электронов в автоэлектронных системах является вакуум или инерт-
ный газ. В то время как, например, такие широко применяемые мате-
риалы для микроболометра, как -Si при температурах выше 150 и
250 ºС становятся проводниками. Вакуумные автоэлектронные чув-
ствительные элементы (ЧЭ) значительно более устойчивы к электро-
магнитным возмущающим воздействиям вследствие их более высо-
кого уровня рабочих напряжений. Практически их повреждение от
излучения частиц невозможно.
Для вакуумных наноэлектромеханических ЧЭ ожидают сверхвы-
сокое быстродействие, поскольку баллистический перенос электро-
нов от катода к аноду допускает в принципе очень короткое время
пролета – менее 1пс ( 12 10 c), и быстродействие чувствительной
структуры будет определяться только ее жесткостью.
Разработка наноэлектромеханических чувствительных структур
для приемников теплового излучения основана на тонкопленочной
технологии, что значительно снижает трудозатраты и обеспечивает
возможность использования стандартных технологических процессов
с доработкой, обусловленной конструкцией ЧЭ.
Принцип действия принципиально нового чувствительного эле-
мента нанотермоэлектромеханического приемника (НТЭМП) осно-
ван на преобразовании теплового излучения в механическую дефор-
мацию микроразмерной биметаллической пластинки, установленной
на миниатюрной опоре. Для преобразования данной деформации в
электрический сигнал используется АЭЭ [2].