Терагерцовые болометры на основе графеновых р-I-n-структур: концепция, модель и характеристики
Авторы: Рыжий В.И., Рябова Н.Л., Юрченко С.О., Отцуджи Т., Рыжий М.В.
Опубликовано в выпуске: #12(12)/2012
DOI: 10.18698/2308-6033-2012-12-506
Раздел: Приборостроение | Рубрика: Оптотехника
Предложены новые терагерцовые (ТГц) неохлаждаемые болометры 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 дырочных газов в n- и p-областях и соответствующем изменении электрического тока, протекающего через ГНЛ. Разработана физико-математическая модель данных болометров, используемых для вычисления зависимостей темнового тока и чувствительности болометров к напряжению смещения и энергии ТГц-фотонов. Показано, что предлагаемые болометры заметно превосходят неохлаждаемые электронные ТГц-болометры на основе традиционных полупроводниковых гетероструктур.
Литература
[1] Castro Neto A.H., Guinea F., Peres N.M. R. et al. Rev. // Mod. Phys. 2009. Vol. 81. 109
[2] Bonnaccorso F., Sun Z., Hasan T. et al. // Nature Photonics, 2010. Vol. 4.611
[3] Nair R.R., Blake P., Grigorenko A. N. et al. // Science. 2008. Vol. 320. P. 1308
[4] Dawlaty J.M., Shivaraman S. et al. // Appl. Phys. Lett. , 131905 (2008)
[5] Orlita M., Potemski M. // Semicond. Sci. Technol. 2010. Vol. 25. 063001
[6] Vasko F.T., Ryzhii V. // Phys. Rev. 2008. B. Vol. 77. 195433
[7] Satou A., Vasko F. T., Ryzhii V. // Phys. Rev. B. 2008. Vol. 78. 115431
[8] Ryzhii V., Mitin V., Ryzhii M. et al. // Appl. Phys. Express. 2008. Vol. 1. 063002
[9] Ryzhii V., Ryzhii M. // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 79. 245311
[10] Park J., Ahn Y. H., Ruiz-Vargas C. // Nano Lett. 2009. Vol. 9. 1742
[11] Xia F., Murller T., Lin Y. -M. et al. // Nanotechnol. 2009. Vol. 839
[12] Ryzhii V., Ryzhii M., Mitin V. et al. // Appl. Phys. 2009. Vol. 106. 084512
[13] Mueller T., Xia F., Avouris P. // Nat. Photon. 2010. Vol. 4. 297
[14] Ryzhii V., Ryzhii M., Ryabova N. et al. // Phys. and Technol. 2011. Vol. 54. 302
[15] Ryzhii M., Otsuji T., Mitin V. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 2011. Vol. 50. 070117
[16] Ryzhii V., Ryabova N., Ryzhii M. et al. // Optoelectronics Review. 2012. Vol. 20. 15
[17] Peralta X.G., Allen S.J., Wanke M. C. // Appl. Phys. Lett. 2002. Vol. 81. 1627
[18] Shaner E.A., Lee M., Wanke M.C. et al. // Appl. Phys. Lett. 2005. Vol. 87. 193507
[19] Ryzhii V., Satou A., Otsuji T. et al. // J. Appl. Phys. 2008. Vol. 103. 014504
[20] Liu M., Yin X., Zhang X. // Nano Lett. 2012. Vol. 12. 1482
[21] Britnel L., Gorbachev R. V., Jalil R., et. al. // Science. 2012. Vol. 335. 947
[22] Kharche N., Nayak S.K. // Nano Lett. 2011. Vol. 11. 5274
[23] Ryzhii V., Otsuji T., Ryzhii M., and M. S. Shur // J. Phys. 2012. D. 302001 ()
[24] Rana F., George P. A., Strait J.H. // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 79. 115447
[25] Shishir R.S., Ferry D.K., Goodnick S.M. // J.Phys.: Conf. Ser. 2009. Vol. 193. 012118
[26] Ryzhii V., Ryzhii M., Mitin V. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 2011. Vol. 50. 094001
[27] Ryzhii V., Ryzhii M., Mitin V., Otsuji T. // J. Appl. Phys. 2011. 094503
[28] Falkovsky L.A., Varlamov A. A. // Eur. Phys. J. B. 2007. Vol. 56. 281
[29] Ryzhii V., Ryzhii M., Satou A. et al. // J. Appl. Phys. 2009. Vol. 106. 084507
[30] Balandin A.A., Ghosh S., Nika D.L., Pokatilov E.P. Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures, 474 (2010)
[31] Dobrovolsky A., Sizov F., Zabudsky V., Momot N. // Terahertz Sci. Technol. 2010. Vol. 3. 33
[32] Hammar A., Bevilacqua S., Drakinsky V. et al. IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 2011. Vol. 1. 395