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

Автор(и)

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

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

  1. 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.
  2. Kohler R. Terahertz semiconductor–heterostructure laser / R. Kohler, A. Trediucci, F. Beltram, et al. // Nature. — 2002. — Vol. 417. — P. 156–162.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Siegel P. H. Terahertz Technology / P. H. Siegel // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — March 2002. — Vol. 50, No. 3. — P. 910–919.
  7. 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.
  8. 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.
  9. Барыбин A. A. Волны в тонкопленочных полупроводниковых структурах с горячими электронами / A. A. Барыбин. — М. : Наука, 1986. — 288 c.
  10. 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.
  11. 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).
  12. 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.
  13. Siklitsky V. GaN — Gallium Nitride / V. Siklitsky. — Режим доступа : http://www.ioffe.ru/SVA/ NSM/Semicond/GaN/. — Название с экрана.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. Санников Д. Г. Волноводное взаимодействие света с усиливающейся ВПЗ / Д. Г. Санников, Д. И. Семенцов // ФТТ. — 2007. — Т. 49, №. 3. — С. 468–472.
  19. 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