Приведены результаты исследований спектральных характеристик чувствительности нового пироэлектрического детектора на основе слоев тетрааминодифенила толщиной 1 мкм в диапазоне длин волн 0,4…10 мкм и 300…3000 мкм. Размер фоточувствительного элемента пироприемника составил 1×1 мм. Для изготовления входного окна, прозрачного в указанных диапазонах, использовалась пленка майлара, толщиной около 70 мкм. Обнаружено, что майлар имеет линии поглощения в диапазоне 0,4…10 мкм, что необходимо учитывать при разработке широкополосных детекторов. Минимальная обнаруживаемая мощность излучения (мощность эквивалентная шуму) в видимом и ИК-диапазонах составила менее 6 × 10–10 Вт/Гц1/2, что примерно в пять раз ниже, чем для аналогов. В ТГц-диапазоне чувствительность пироприемника в 2…8 раз превышает чувствительность оптико-акустического приемника (ячейки Голея). Показано, что чувствительность такого пироприемника слабо зависит от длины волны во всем измеренном диапазоне. Это может быть объяснено аномальным скин-эффектом в полупрозрачном алюминиевом электроде, который приводит к спектрально независимому поглощению излучения на уровне 40…50 %. Полоса пропускания пироприемника, определенная из измеренной амплитудно-частотной характеристики при синусоидальной и прямоугольной засветке, составляет примерно 500 Гц и определяется параметрами усилителя, расположенного на чипе сенсора, и может быть расширена.
Паулиш Андрей Георгиевич канд. физ.-мат. наук, доцент, ученый секретарь Филиала Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН «Конструкторско-технологический институт прикладной микроэлектроники, доцент Новосибирского государственного технического университета. Область научных интересов: оптико-электронные системы и приборы, ИК- и ТГц-спектроскопия, тензометрия. Опубликовано более 100 научных работ. (Адрес: 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Лаврентьева, 2/1. E-mail: paulish@corp.nstu.ru).
Голяшов Владимир Андреевич м.н.с. Института
физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН. Область научных интересов: физика полупроводников и диэлектриков, тонкие пленки, спек-троскопия. Опубликовано более 17 научных работ. (Адрес: 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Лаврентьева, 13. E-mail: vladimirgolyashov@gmail.com).
Гусаченко Анатолий Вячеславович заведующий сектором Филиала Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН «Конструкторско-технологический институт прикладной микроэлектроники. Область научных интересов: оптико-электронные системы
и приборы. Опубликовано 20 научных работ. (Адрес: 630090, Россия,
г. Новосибирск, про. Лаврентьева, 2/1. E-mail: avgus@oesd.ru).
Морозов Александр Олегович старший инженер-электроник Филиала Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН «Конструкторско-технологический институт прикладной микроэлектроники. Область научных интересов: оптико-электронные системы и приборы. Опубликовано 6 научных работ. (Адрес: 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Лаврентьева, 2/1. E-mail: Msmer@yandex.ru).
Дорожкин Кирилл Валерьевич аспирант Национального исследовательского Томского государственного университета. Область научных интересов: радиофизика, ТГц-спектроскопия. Опубликовано 29 научных работ. (Адрес: 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 36. E-mail: yasbtk@yandex.ru).
Сусляев Валентин Иванович канд. физ.-мат. наук, доцент Национального исследовательского Томского государственного университета. Область научных интересов: радиоэлектроника, оптика, СВЧ техника и технология. Опубликовано 85 научных работ. (Адрес: 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 36. E-mail: susl@mail.tsu.ru).
Костюченко Владимир Яковлевич д-р физ.-мат. наук, доцент, профессор Новосибирского государственного технического университета. Область научных интересов: физика полупроводников и диэлектриков, физическая электроника. Опубликовано 67 научных работ. (Адрес: 630073, Россия, г. Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. E-mail: kostyuchenko@corp.nstu.ru).
Пыргаева Светлана Михайловна канд. физ.-мат. наук, доцент Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова. Область научных интересов: физика конденсированного состояния, дефекты в кристаллах и поликристаллах, спектроскопия. Опубликовано 56 научных работ. (Адрес: 656038, Россия, г. Барнаул, пр. Ленина, 46. E-mail: genphys@mail.ru).
Список литературы
Rogalski A. Infrared detectors. – 2nd ed. – Boca Raton: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2011. – 876 p.
Shibasaki I., Kuze N. Mass production of sensors grown by molecular beam epitaxy // Molecular beam epitaxy: from research to mass production / ed. by M. Henini. – 2nd ed. – Elsevier Inc., 2018. – Ch. 31. – P. 693–719. – DOI: 10.1016/C2016-0-02290-8.
Spain E., Venkatanarayanan A. Review of physical principles of sensing and types of sensing materials // Comprehensive Materials Processing. – 2014. – Vol. 13. – P. 5–46. – DOI: 10.1016/B978-0-08-096532-1.01302-9.
Pyroelectric materials for uncooled infrared detectors: processing, properties, and applications / M.D. Aggarwal, A.K. Batra, P. Guggilla, M.E. Edwards, B.G. Penn, J.R. Currie, Jr.. – Huntsville, Ala.: National Aeronautics and Space Administration, Marshall Space Flight Center, 2010. – 92 p.
Schossing M., Norkus V., Gerlach G. High performance pyroelectric infrared detectors // SENSOR+TEST Conferences 2009: Proceedings OPTO 2009 & IRS² 2009. – AMA Service, 2009. – P. 191–196. – DOI: 10.5162/irs09/i1.2.
Thin Film Lithium Tantalate (TFLT™) pyroelectric detectors / V. Stenger, M. Shnider, S. Sriram, D. Dooley, M. Stout // Proceedings of SPIE. – 2012. – Vol. 8261. – Art. 82610Q.
Wang J., Gou J., Li W. Preparation of room temperature terahertz detector with lithium tantalate crystal and thin film // AIP Advances. – 2014. – Vol. 4. – P. 027106. – DOI: 10.1063/ 1.4865097.
Rogalski A., Sizov F. Terahertz detectors and focal plane arrays // Opto-Electronics Review. – 2011. – Vol. 19, N 3. – P. 346–404. – DOI: 10.2478/s11772-011-0033-3.
Novel detectors for traceable THz power measurements / R. Müller, W. Bohmeyer, M. Kehrt, K. Lange, C. Monte, A. Steiger // Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. – 2014. – Vol. 35, iss. 8. – P. 659–670. – DOI: 10.1007/s10762-014-0066-z.
Characterization of a large-area pyroelectric detector from 300 GHz to 30 THz / R. Müller, B. Gutschwager, J. Hollandt, M. Kehrt, C. Monte, R. Müller, A. Steiger // Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. – 2015. – Vol. 36, iss. 7. – P. 654–661. – DOI: 10. 1007/s10762-015-0163-7.
Свойства дифенил-2,2',4,4'-тетраамина и тонкопленочная мишень пироэлектрического электронно-оптического преобразователя на его основе / С.М. Зорин, Б.Г. Гончаренко, В.В. Козлов, А.Н. Романов, В.Д. Салов // Известия вузов. Материалы электронной техники. – 2015. – Т. 18, № 3. – С. 205–211.
Молекулярная структура дифенил-2,2',4,4'-тетраамина и природа пироэлектрических свойств тонких пленок на его основе / А.Н. Романов, С.К. Гуларян, С.М. Зорин, В.В. Козлов, Б.Г. Гончаренко, В.Д. Салов // Инженерный вестник Дона. – 2014. – № 2. – URL: http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_32_Romanov.pdf_2337.pdf (дата обращения: 08.11.2019).
Measurement of the dielectric, conductance and pyroelectric properties of MWCNT: PVDF nanocomposite thin films for application in infrared technologies / M. Edwards, J. Corda, S. Egarievwe, P. Guggilla // Proceedings of SPIE. – 2013. – Vol. 8868. – Art. 88680E. – DOI: 10.1117/12.2023097.
Pyroelectric properties of PVDF: MWCNT nanocomposite film for uncooled infrared detectors and medical applications / A.K. Batra, M.E. Edwards, P. Guggilla, M.D. Aggarwal, R.B. Lal // Integrated Ferroelectrics. – 2014. – Vol. 158, N 1. – P. 98–107. – DOI: 10.1080/10584587.2014.957559.
Batra A.K., Aggarwal M.D. Pyroelectric materials: infrared detectors, particle, accelerators, and energy harvesters. – Bellingham, WA: SPIE Press, 2013. – 202 p.
Muralt P. Micromachined infrared detectors based on pyroelectric thin films // Reports on Progress in Physics. – 2001. – N 64. – P. 1339–1388. – DOI: 10.1007/0-387-23319-9_5.
Hossain A., Rashid M. Pyroelectric detectors and their applications // IEEE Transactions on Industry Applications. – 1991. – Vol. 27, N 5. – P. 824–829. – DOI: 10.1109/28.90335.
Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ: в 2 т. – М.: Высшая школа, 1970–1972. – 2 т.
Альтшулер Ю.Г., Татаренко А.С. Лампы малой мощности с обратной волной. – М.: Советское радио, 1963. – 296 с.
Андреев В.Г., Вдовин В.А., Воронов П.С. Спектральные характеристики пленок хрома нанометровой толщины в терагерцовом диапазоне частот // Письма в ЖТФ. – 2003. – Т. 29, вып. 22. – С. 68–73.
Экспериментальное исследование поглощения волн миллиметрового диапазона в тонких металлических пленках / В.Г. Андреев, А.А. Ангелуц, В.А. Вдовин, В.Ф. Лукичев // Письма в ЖТФ. – 2015. – Т. 41, вып. 4. – С. 52–60.
Пронин С.М., Вдовин В.А., Андреев В.Г. Исследование оптических коэффициентов нанометровых пленок меди и золота в СВЧ диапазоне // Ученые записки физического факультета Московского университета. – 2016. – Т. 5. – С. 165411.
THz and security applications: detectors, sources and associated electronics for THz applications / ed. by C. Corsi, F. Sizov. – Dordrecht, The Netherlands: Springer, 2014. – 292 p. – (NATO Science for Peace and Security Series B: Physics and Biophysics).
Спектральные характеристики чувствительности пироэлектрического детектора на основе тетрааминодифенила в видимом, ИК- и ТГц- диапазонах / А.Г. Паулиш, В.А. Голяшов, А.В. Гусаченко, А.О. Морозов, К.В. Дорожкин, В.И. Сусляев, В.Я. Костюченко, С.М. Пыргаева // Доклады АН ВШ РФ. – 2019. – № 3 (44). – C. 57–69 – doi: 10.17212/1727-2769-2019-3-57-69
For citation:
Paulish A.G., Golyashov V.A., Gusachenko A.V., Morozov A.O., Dorozhkin K.V., Suslyaev V.I., Kostyuchenko V.Ya., Pyrgaeva S.M. Spektral'nye kharakteristiki chuvstvitel'nosti piroelektricheskogo detektora na osnove tetraaminodifenila v vidimom, IK- i TGts-diapazonakh [Spectral characteristics of the pyroelectric detector sensitivity based on tetraaminodiphenyl in visible, IR and THz-ranges]. Doklady Akademii nauk vysshei shkoly Rossiiskoi Federatsii – Proceedings of the Russian higher school Academy of sciences, 2019, no. 3 (44), pp. 57-69. DOI: 10.17212/1727-2769-2019-3-57-69.
Паулиш Андрей Георгиевич
