Супергетеродинное усиление электромагнитных волн оптического и терагерцового диапазонов в пленках нитрида галлия

Автор(и)

  • Владимир Всеволодович Гримальский Автономный университет штата Морелос, Mexico https://orcid.org/0000-0001-8313-6621
  • Светлана Владимировна Кошевая Автономный университет штата Морелос, Mexico https://orcid.org/0000-0002-5966-1343
  • Ю. Г. Рапопорт Киевский национальный университет им. Т. Шевченко, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347011080012

Ключові слова:

супергетеродинное усиление, оптический диапазон, терагерцовый диапазон, пленка нитрида галлия, волна пространственного заряда, ВПЗ, отрицательная дифференциальная проводимость, ОДП

Анотація

Исследовано супергетеродинное усиление электромагнитных волн оптического и терагерцового диапазонов при трехволновом взаимодействии в пленках n–GaN с волной пространственного заряда миллиметрового диапазона, усиливаемой за счет отрицательного дифференциального сопротивления. Показано, что усиление волны пространственного заряда в пленках n–GaN может быть реализовано при более высоких частотах f ≤ 500 ГГц чем в GaAs. Рассмотрен случай трехволнового резонансного взаимодействия двух встречных электромагнитных волн с волной пространственного заряда в волноводе на основе пленки GaN на диэлектрической подложке. Показано, что усиление электромагнитных волн оптического диапазона может достигать 20–40 дБ на длинах волновода до 100 мкм.

Посилання

Arnone D. D. Applications of terahertz (THz) technology to medical imaging / D. D. Arnone, C. M. Ciesla, A. Corchia, et al. // Proc. SPIE. — 1999. — Vol. 3828. — P. 209–219.

Kohler R. Terahertz semiconductor–heterostructure laser / R. Kohler, A. Trediucci, F. Beltram, et al. // Nature. — 2002. — Vol. 417. — P. 156–162.

Mueller E. R. Stabilized, integrated, far–infrared laser system for NASA/Goddard Space Flight Center / E. R. Mueller, J. Fontanella, R. Henschke // Space Terahertz Technology : 11th Int. Symp., May 1–3, 2000, Ann Arbor, MI. — MI, 2000. — 6 p.

Mueller E. R. Power and spatial mode measurements of sideband generated, spatially filtered, submillimeter radiation / E. R. Mueller, J. Waldman // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Oct. 1994. — Vol. 42, No. 10. — P. 1891–1895.

Rochat M. Low–threshold terahertz quantum–cascade lasers / M. Rochat, L. Ajili, H. Willenberg, et al. // Appl. Phys. Lett. — 2002. — Vol. 81. — P. 1381–1383.

Siegel P. H. Terahertz Technology / P. H. Siegel // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — March 2002. — Vol. 50, No. 3. — P. 910–919.

3.4–THz quantum cascade laser based on LO–phonon scattering for depopulation / B. S. Williams, H. Callebaut, S. Kumar, Q. Hu, J. L. Reno // Appl. Phys. Lett. — 2003. — Vol. 82. — P. 1015–1018.

Barybin A. A. Electrodynamic concepts of wave interactions in thin–film semiconductor structures, Pt. I and II / A. A. Barybin // Advances Electronics Electron Phys. — 1977. — Vol. 44. — 1978. — Vol. 45.

Барыбин A. A. Волны в тонкопленочных полупроводниковых структурах с горячими электронами / A. A. Барыбин. — М. : Наука, 1986. — 288 c.

Superheterodyne amplification of sub–millimeter electromagnetic waves in an n–GaAs film / S. Koshevaya, V. Grimalsky, J. Escobedo–Alatorre, and M. Tecpoyotl–Torres // Microelectron. J. — 2003. — Vol. 34, No. 4. — P. 231–235.

Калапуша А. Л. Акустоэлектронное параметрическое усиление электромагнитных волн ИК и видимого диапазонов в планарных оптических волноводах / А. Л. Калапуша, Н. Я. Коцаренко // Радиоэлектроника. — 1983. — Т. 26, № 5. — С. 71–72. — (Известия вузов МВиССО СССР).

Levinshtein M. E. Properties of advanced semiconductor materials: GaN, AlN, InN / M. E. Levinshtein, S. L. Rumyantsev, and M. S. Shur. — New York : Wiley–Interscience, 2001. — 240 p.

Siklitsky V. GaN — Gallium Nitride / V. Siklitsky. — Режим доступа : http://www.ioffe.ru/SVA/ NSM/Semicond/GaN/. — Название с экрана.

Pearton S. J. GaN: processing, defects, and devices / S. J. Pearton, J. C. Zolper, R. J. Shul, and F. Ren // J. Appl. Phys. — 1999. — Vol. 86, No. 1. — P. 1–79.

III–nitrides: growth, characterization, and properties / S. C. Jain, M. Willander, J. Narayan, and R. Van Overstraeten // J. Appl. Phys. — 2000. — Vol. 87, No. 3. — P. 965–1006.

Comparative study of 200–300 GHz microwave power generation in GaN TEDs by the Monte Carlo technique / V. Gruzhinskis, P. Shiktorov, E. Starikov, and J. H. Zhao // Semicond. Sci. Tech. — 2001. — Vol. 16, No. 8. — P. 798–805.

Chaika G. E. Interaction of light with space charge waves / G. E. Chaika, V. N. Malnev, M. I. Panfilov // Proc. SPIE. — 1996. — Vol. 2795. — P. 279–285.

Санников Д. Г. Волноводное взаимодействие света с усиливающейся ВПЗ / Д. Г. Санников, Д. И. Семенцов // ФТТ. — 2007. — Т. 49, №. 3. — С. 468–472.

Маркузе Д. Оптические волноводы : пер. с англ. / Д. Маркузе. — М. : Мир, 1974. — 576 с.

##submission.downloads##

Опубліковано

2011-08-02

Як цитувати

Гримальский, В. В., Кошевая, С. В., & Рапопорт, Ю. Г. (2011). Супергетеродинное усиление электромагнитных волн оптического и терагерцового диапазонов в пленках нитрида галлия. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 54(8), 3–12. https://doi.org/10.20535/S0021347011080012

Номер

Том 54 № 8 (2011)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2011 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.