Preview

Российский технологический журнал

Расширенный поиск

Термочувствительные тонкопленочные элементы на основе полуметаллов для приемников электромагнитного излучения

https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-6-105-121

Полный текст:

Аннотация

В статье представлены обобщенные результаты работ авторов по исследованию тонких пленок полуметаллов, которые можно использовать при разработке универсальных приемников электромагнитного излучения. Показано, что тонкопленочные материалы на основе полуметаллов обладают высокой термочувствительностью, низким уровнем собственных шумов и повышенным коэффициентом поглощения излучения в миллиметровой области спектра. Образцы пленок висмута и системы висмут–сурьма были получены методом вакуумно-термического напыления. Было проведено исследование термоэлектрических свойств тонких пленок системы висмут–сурьма в интервале температур от температуры жидкого гелия до комнатной, с целью применения данных пленок в виде чувствительного элемента болометрического типа в диапазоне от инфракрасного до радиочастотного. Представлены схема и описание экспериментальной установки для измерения вольтамперных характеристик и величины сопротивления образцов в интервале температур 1.4–400 K. В ходе исследования были получены вольтамперные характеристики и зависимости сопротивления образцов пленок толщиной 80 и 20 нм от температуры. Были измерены характеристики изготовленного макетного приемника и на их основе сделаны оценочные расчеты по возможности разработки приемников болометрического типа с повышенной пороговой чувствительностью. Измерена пороговая чувствительность (NEP – Noise Equivalent Power) изготовленных приемников на частоте 147 ГГц, которая при комнатной температуре составляет ≈(0.3÷1)∙10–9 В Гц1/2 и может быть существенно улучшена при охлаждении приемника до температур жидкого азота и жидкого гелия.

Об авторах

М. А. Кик
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия

Кик Михаил Андреевич, старший научный сотрудник, кафедра квантовой электроники, физический факультет

119991, Россия, Москва, Ленинские горы, МГУ



И. А. Голоколенов
Институт физических проблем им. П.Л. Капицы РАН; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Россия

Голоколенов Илья Алексеевич, старший научный сотрудник

117334, Россия, Москва, ул. Косыгина, д. 2
101000, Россия, Москва, Мясницкая ул., д. 20



А. С. Сигов
МИРЭА – Российский технологический университет
Россия

Сигов Александр Сергеевич, академик РАН, доктор физ.-мат. наук, президент, Scopus Author ID 35557510600, ResearcherID L-4103-2017

119454, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 78



А. А. Шиляев
МИРЭА – Российский технологический университет; Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН
Россия

Шиляев Анатолий Алексеевич, кандидат физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник; старший научный сотрудник

119991, Россия, Москва, ул. Косыгина, д. 4
119454, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 78



В. В. Завьялов
Институт физических проблем им. П.Л. Капицы РАН; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Россия

Завьялов Виталий Вадимович, кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник

117334, Россия, Москва, ул. Косыгина, д. 2
101000, Россия, Москва, Мясницкая ул., д. 20



С. С. Вербицкий
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН
Россия

Вербицкий Сергей Сергеевич, кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник

119991, Россия, Москва, ул. Косыгина, д. 4



А. Н. Целебровский
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН
Россия

Целебровский Алексей Николаевич, кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник

119991, Россия, Москва, ул. Косыгина, д. 4



Список литературы

1. Андрюшин С.Я., Кравченко Н.В., Кулыманов А.В., Либерова Г.В., Таубкин И.И., Тришенков М.А., Филачев А.М., Эскин Ю.М. Состояние разработок микроболометрических матриц в Государственном научном центре «НПО Орион» // Прикладная физика. 2000. № 5. С. 5–17.

2. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего типа». М.: «ЛОГОС», 2004. 443 c.

3. Lianjun Sun, Benkang Chang, Junju Zhang. Analysis and measurement of thermal-electrical performance of microbolometer detector // Proceedings of the SPIE. 2007. V. 6782. Optoelectronic Materials and Devices II, 678231. https://doi.org/10.1117/12.745347

4. Ufuk Senveli S., Yusuf Tanrikulu M., Tayfun Akin. A thermal conductance optimization approach for uncooled microbolometers // Proceedings SPIE. 2011. V. 8012. Infrared Technology and Applications XXXVII, 80121T. https://doi.org/10.1117/12.890234

5. Dumas M.J., Lail B.A. A parametric analysis of microbolometer pixel designs // Proceedings SPIE. 2011. V. 8155. Infrared Sensors, Devices and Applications, Single Photon Imaging II, 815517. https://doi.org/10.1117/12.894170

6. Sun L., Chang B., Zhang J., Qian Y., Qiu Y. Thermal and electrical performance of α-Si microbolometer focal plane arrays» // Proceedings SPIE. 2007. V. 6423. 64232D. https://doi.org/10.1117/12.779855

7. Gauntt J.Li, Cabarcos O.M., Basantani H.A., Venkatasubramanian C., Bharadwaja S.S.N. Microstructure of vanadium oxide used in microbolometers // Proceedings SPIE. 2011. V. 8012. Infrared Technology and Applications XXXVII, 80123T. https://doi.org/10.1117/12.884161

8. Luukanen A., Miller A.J. and Grossman E.N. Passive hyperspectral terahertz imagery for security screening using a cryogenic microbolometer // Proceedings SPIE. 2005. 5789. P. 127–134. https://doi.org/10.1117/12.608838

9. Прохоров А.М., Шиляев А.А., Валиев К.А. и др. Датчик для регистрации плотности потока энергии электромагнитного излучения. Авторское свидетельство № 1225342, декабрь 1985.

10. Емохонов В.Н., Клягин А.С., Тальрозе В.Л., Шиляев А.А. Приемник электромагнитного излучения: патент 1 825 246 РФ. № 4641108/25; заявл. 26.12.1988; опубл. 10.04.1995.

11. Кик М.А., Шиляев А.А., Сигов А.С., Шампаров Е.Ю., Завьялов В.В., Богомолов Г.Д., Емохонов В.Н., Терехова Е.В., Шиляева А.А., Денискин В.В. Широкополосный измерительный приемник излучения миллиметрового диапазона с независимой калибровкой: патент 2 616 721 РФ. № 2015154123; заявл. 17.12.2015.; опубл. 18.04.2017. Бюл. № 11.

12. Комник Ю.Ф. Физика металлических плёнок. M.: Атомиздат, 1979. 263 c.

13. Кик М.А., Шиляев А.А., Сигов А.С., Емохонов В.Н., Завьялов В.В., Шампаров Е.Ю., Денискин В.В. Приемник для измерения мощности электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн. // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2015. Т. 15. № 4. С. 164–169.


Дополнительные файлы

1. Рис. 1. Спектр пропускания (символ «х») и отражения (символ «+») плёнки Bi толщиной 36 нм на 12 мкм полиимидной подложке. Излучение падает со стороны полиимида
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Посмотреть (40KB)    
Метаданные

Для цитирования:


Кик М.А., Голоколенов И.А., Сигов А.С., Шиляев А.А., Завьялов В.В., Вербицкий С.С., Целебровский А.Н. Термочувствительные тонкопленочные элементы на основе полуметаллов для приемников электромагнитного излучения. Российский технологический журнал. 2019;7(6):105-121. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-6-105-121

For citation:


Kik M.A., Golokolenov I.A., Sigov A.S., Shilyaev A.A., Zavyalov V.V., Verbitsky S.S., Tselebrovsky A.N. Thin-film heat-sensitive elements on the basis of semimetals for electromagnetic radiation receivers. Russian Technological Journal. 2019;7(6):105-121. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-6-105-121

Просмотров: 111


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-316X (Online)