Page 1 - Терагерцовые болометры на основе графеновых р-I-n-структур: концепция, модель и характеристики
Basic HTML Version
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2012
175
УДК 538.94,538.935
В. И. Р ыж и й , Н. Л. Р я б о в а , С. О. Юр ч е н к о ,
Т. О т ц у д ж и , M. В. Р ыж и й
ТЕРАГЕРЦОВЫЕ БОЛОМЕТРЫ
НА ОСНОВЕ ГРАФЕНОВЫХ
р-I-n
-СТРУКТУР:
КОНЦЕПЦИЯ, МОДЕЛЬ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
Предложены новые терагерцовые (ТГц) неохлаждаемые боло-
метры на основе графена n- и p-типов, поглощающего падающее
ТГц-излучение, с барьерной областью между ними, образованной
системой графеновых нанолент (ГНЛ). Принцип действия таких
болометров основан на разогреве двумерных электронных и ды-
рочных газов в n- и p-областях и соответствующем изменении
электрического тока, протекающего через ГНЛ. Разработана фи-
зико-математическая модель данных болометров, используемых
для вычисления зависимостей темнового тока и чувствительно-
сти болометров к напряжению смещения и энергии ТГц-фотонов.
Показано, что предлагаемые болометры заметно превосходят
неохлаждаемые электронные Тц-болометры на основе традици-
онных полупроводниковых гетероструктур.
E-mail:
Ключевые слова:
конденсированное состояние, графен, элек-
тронно-дырочная плазма, терагерцовое излучение, болометр
.
Введение.
Графен поглощает электромагнитное излучение в ши-
рокой области спектра [1—4]: от ультрафиолетового до терагерцово-
го (ТГц). Поэтому межзонное поглощение в графеновых гетеро-
структурах (и особенно в гетероструктурах с множественными гра-
феновыми слоями [5]), а также в гетероструктурах с графеновыми
нанолентами (ГНЛ)) используется в различных фотодетекторах, ис-
точниках и модуляторах излучения [6—16]. Однако возможно эф-
фективное поглощение ТГц-излучения (в длинноволновой части его
спектра) за счет внутризонных переходов. Этот механизм поглоще-
ния (поглощение Друде) можно также применять для детектирования
ТГц-излучения путем разогрева электронов и дырок. Такие элек-
тронно-дырочные (болометрические) детекторы на гетероструктурах
на базе химических соединений типа
3 5
A B
, CdHgTe и других были
реализованы ранее [17—19]. В данной работе проведен анализ не-
охлаждаемых ТГц-детекторов болометрического типа на основе гра-
фен—ГНЛ-
р-I-n
-гетероструктур. Показано, что предлагаемые ТГц-
болометры могут обладать довольно высокой чувствительностью при
комнатной температуре, превосходя неохлаждаемые электронные
болометры на основе традиционных полупроводниковых структур.
