УДК 621.383
ОТКЛИК АСИММЕТРИЧНЫХ
УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК НА СУБТЕРАГЕРЦОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
А. И. Кардакова 1, Г. Е. Федоров 1,2,
И. А. Гайдученко 1,2, И. А. Чараев 1,
Б. М. Воронов 1, М. И. Финкель 1, Г. Н. Гольцман 1
1 Московский
Педагогический Государственный Университет, Москва
2 НИЦ
"Курчатовский институт", Москва
Статья получена 28 октября 2014 г.
Аннотация.
В данной работе мы описываем отклик, возникающий под воздействием
субтерагерцового излучения, в ассиметричных устройствах на основе углеродных
нанотрубок (УНТ). Чувствительным элементом данных устройств является плотная
сетка УНТ, сформированная путем осаждения из газовой фазы в окрестности
каталитического островка. Асимметрия исследуемых устройств заключается в
неоднородной морфологии сетки УНТ, соединенной с металлическими контактами.
Один из контактов связан с той частью УНТ-сетки, которая находится на
каталитическом островке, где большинство нанотрубок подвешены над подложкой.
Второй металлический контакт связан с другой частью УНТ-сетки, в которой нанотрубки
находятся в непосредственном контакте с подложкой. Это приводит к асимметрии в
устройстве, связанной с различным тепловым контактом сетки УНТ по отношению к
подложке. Под воздействием излучения с частотой 140 ГГц наблюдается
возникновение постоянного напряжения при нулевом токе смещения. Анализ
зависимостей данного отклика от мощности падающего излучения и от затворного
напряжения в широком диапазоне температур свидетельствует о том, что
наблюдаемый эффект имеет двойную природу: тепловую и фотоэлектрическую.
Вольт-ваттная чувствительность такого устройства при комнатной температуре
превышает значения, которые приводились ранее для детекторов на основе УНТ, для
субмиллиметрового и ТГц диапазонов.
Ключевые слова: углеродные
нанотрубки, детекторы ТГц излучения.
Abstract. In
this paper we report on the response of the asymmetric devices based on carbon
nanotubes (CNT) on the sub-terahertz radiation. Sensing element of the devices
is a dense CNTs network formed by chemical vapor deposition near the catalytic
island. Asymmetry of the investigated devices is inhomogeneous morphology of
the CNT film which contacted with the metal electrodes. One of the electrodes contacts
the part of the CNT-nets which is on the catalytic island where most of the
nanotubes are suspended. The second contact connects to the other part of the
CNT-network in which the nanotubes are in direct contact with the substrate. This
results in the device's asymmetry associated with different thermal contact of the
CNT film with the substrate. Under the radiation with a frequency of 140 GHz
the DC voltage is observed at zero current bias. Analysis of the dependence of
the response on the incident radiation power and the gate voltage in a wide
temperature range suggests that the observed effect has a dual nature: thermal
and photovoltaic. Volt-watt sensitivity of the device at room temperature
exceeds the values which were earlier reported for detectors based on CNTs for
submillimeter and THz ranges.
Key words: carbon
nanotubes, THz detectors.