Параметры микроволновых детекторов на основе низкобарьерных диодов Мотта для матричных систем радиовидения

Аннотация

В работе приводятся экспериментальные результаты исследования детекторов миллиметрового диапазона длин волн (94 ГГц) на основе низкобарьерных диодов на арсениде галлия, изготовленных с применением техники приповерхностного изотипного дельта-легирования. Варьированием параметров дельта-слоя возможно изменение в широком диапазоне эффективной высоты барьера диодов, что актуально для получения матриц систем радиовидения из детекторов, работающих без напряжения смещения. Оптимальными характеристиками обладают детекторы с диодами, имеющими эффективную высоту барьера ~0.3 эВ, что показано теоретически и подтверждено экспериментом. Определены зависимости параметров детекторов от входной мощности, поляризации сигнала и температуры.

• вольт-ваттная чувствительность
• responsivity
• арсенид галлия
• диод
• детектор
• дифференциальное сопротивление

Abstract (in English)

The paper presents experimental results of a study of detectors millimeter-wave (94 GHz) based on low-barrier gallium arsenide diodes made with the use of technology of the surface isotype-delta doping. By varying the parameters of the delta-layer diodes is possible to obtain a wide range of values of the barrier height, which is important for microwave imaging matrix systems that require detectors working without bias. Optimum performance of the detectors are diodes having the effective barrier height of ~0.3 eV as shown theoretically and confirmed by experiment. Dependence parameters of microwave detectors on the input power, signal polarization and temperature was studied.

Для цитирования

Литература

1. E. R. Brown, "A system-level analysis of Schottky diodes for incoherent THz imaging arrays" // Solid-State Electronics, 2004, Vol. 48, P. 2051-2053.
2. J. N. Schulman, V. Kolinko, M. Morgan, C. Martin, J. Lovberg, S. Thomas, III, J. Zinck, and Y. K. Boegeman, "W-Band Direct Detection Circuit Performance With Sb-Heterostructure Diodes" // IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2004, Vol. 14, N. 7, P. 316-318.
3. M. J. Kearney, and I. Dale, "GaAs Planar Doped Barrier Diodes for Mixer and Detector Applications" // GEC J. Res., 1990, Vol. 8, N. 1, P. 1-12.
4. C. Young, J. D. Zimmerman, E. R. Brown, and A. C. Gossard, "Semimetal-semiconductor rectifiers for sensitive room-temperature microwave detectors" // Appl. Phys. Lett., 2005, Vol. 87, 163506.
5. P. Chahal, F. Morris, G. Frazier, "Zero Bias Resonant Tunnel Schottky Contact Diode for Wide-Band Direct Detection" // IEEE Electron. Dev. Lett., 2005, Vol. 26, P. 894-896.
6. S. Sassen, B. Witzigmann, C. Wolk, H. Brugger, "Barrier Heigh Engineering on GaAs THz Schottky Diodes by Means of High-Low Doping, InGaAs- and InGap-Layers" // IEEE Electron. Dev., 2000, Vol. 47, P. 24-31.
7. В. И. Шашкин, А. В. Мурель, "Обобщенная теория токопереноса в низкобарьерных диодах Мотта с приповерхностным дельта-легированием: соспоставление с экспериментом" // Микроэлектроника, 2010, Т. 39, С. 348-355.
8. В. И. Шашкин, А. В. Мурель, "Теория туннельного токопереноса в контактах металл-полупроводник с приповерхностным изотипным дельта-легированием" // ФТП, 2004, Т.38, №5, С. 574-579.
9. V. I. Shashkin, Yu. A. Drjagin, V. R. Zakamov, S.V. Krivov, L. M. Kukin, A.V. Murel, Y. I. Chechenin, "Millimeter-Wave Detectors Based on Antenna-coupled Low-Barrier Schottky Diodes" // Int. J. Infrared Milli. Waves., 2007, V.11, N.11, 945-952.
10. Tero Kiuru, Juha Mallat, Antti V. Raisanen, and Tapani Narhi, "Schottky Diode Series Resistance and Thermal Resistance Extraction From S-Parameter and Temperature Controlled I-V Measurements" // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2011, Vol. 59, N. 8, P. 2108-2116.
11. K. Zeljami, J. Gutierrez, J. P. Pascual, T. Fernandez, A. Tazon, and M. Boussouis, "Characterization and Modeling of Schottky Diodes up to 110 GHz for Use in Both Flip-Chip and Wire-Bonded Assembled Environments" // Progress in Electromagnetics Research, 2012, Vol. 131, P. 457-475.
12. В. Р. Закамов, А. В. Мурель, В. И. Шашкин, "Матричный детекторный приёмник плотной компоновки для систем видения миллиметрового диапазона длин волн" // Контроль. Диагностика, 2009, №5, С. 15-20.
13. В. И. Шашкин, Ю. И. Белов, П. В. Волков, А. В. Горюнов, В. Р. Закамов, И. А. Илларионов, "Экспериментальное исследование матрицы детекторов системы радиовидения 3-mm диапазона длин волн" // Письма в ЖТФ, 2013, Т. 39, Вып. 12, С. 44-49.