Приемники терагерцевого излучения на основе силленитов: аспекты проектирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрена возможность использования кристаллов группы силленитов (Bi12SiO20, Bi12GeO20, Bi12TiO20) для регистрации излучения терагерцевого (ближнего инфракрасного) диапазона. Фоточувствительность для спектрального диапазона 3–30 мкм обеспечивается за счет использования мелких ловушечных уровней, находящихся вблизи дна зоны проводимости. Определены срезы кристалла, при котором могут быть использованы электрооптический и пьезоэлектрический эффекты для создания напряжения на поверхностных электродах. Электроды, выполненные в виде встречно-штыревого преобразователя или спирали, дополняют устройство новыми функциональными возможностями.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. М. Петров

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: journal@electronics.ru
ORCID iD: 0000-0002-8523-0336

доктор ф.- м. наук (радиофизика), доктор ф.- м. наук (оптика), профессор, кафедра Общей физики-1

Белоруссия, Санкт-Петербург

Г. А. Лудников

Национальный исследовательский университет ИТМО

Email: journal@electronics.ru
ORCID iD: 0009-0004-9436-0118

студент, факультета Фотоники

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Chen H.-T., Padilla W. J., Zide J. M., Gossard A. C., Taylor A. J., Averitt R. D. Active terahertz metamaterial devices. Nature. 2006;444:597–600. doi: 10.1038/nature05343
  2. Chen H.-T., Lu H., Azad A. K., Averitt R. D., Gossard A. C., Trugman S. A. et al. Electronic control of extraordinary terahertz transmission through subwavelength metal hole arrays. Optics Express. 2008;16:7641–7648. doi: 10.1364/OE.16.007641.
  3. Jun Y. C., Gonzales E., Reno J. L., Shaner E. A., Gabbay A., Brener I. Active tuning of mid-infrared metamaterials by electrical control of carrier densities. Optics Express. 2012;20:1903–1911. doi: 10.1364/OE.20.001903.
  4. Blackledge J. M., Boretti A., Rosa L., Castelletto S. Fractal Graphene Patch Antennas and the THz Communications Revolution. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2021;1060: 012001. IOP Publishing doi: 10.1088/1757-899X/1060/1/012001.
  5. Xingang R., Wei E., Wallace C. H. Choy. Tuning optical responses of metallic dipole nanoantenna using grapheme. Optics Express, 2013;21(26):3182–31829. doi: 10.1364/OE.21.031824.
  6. Klimchitskaya G. L., Korikov C. C., Petrov V. M. Theory of reflectivity of graphene-coated material plates. Phys. Rev. B. 2015;92:125419. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.92.125419.
  7. Klimchitskaya G. L., Korikov C. C., Petrov V. M. Erratum: Theory of reflectivity of graphene-coated material plates. Phys. Rev. B. 2016;93:159906(E). doi: 10.1103/PhysRevB.92.125419.
  8. Klimtchitskaya G. L., Mostepanenko V. M., Petrov V. M. Impact of chemical potential on the reflectance of graphene in the infrared and microwave domains. Phys. Rev. A. 2018;98:023809-1-10. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.98.023809.
  9. Ou J.-Y., Plum E., Zhang J., Zheludev N. I. An electromechanically reconfigurable plasmonic metamaterial operating in the near-infrared. Nature Nanotechnology. 2013;8:252–255. doi: 10.1038/nnano.2013.25.
  10. Chen K, Razinskas G, Feichtner T, Grossmann S, Christiansen S, Hecht B. Electromechanically tunable suspended optical nanoantenna. Nano Letters. 12 Applications of Nanobiotechnology. 2016;16:2680–2685. doi: 10.1021/acs. nanolett.6b00323.
  11. Klimtchitskaya G. L., Mostepanenko V. M., Petrov V. M., Tschudi T. Optical Chopper Driven by the Casimir Force. Phys. Rev. Applied. 2018;10:014010-1-10 https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.10.014010.
  12. Petrov M. P., Shlyagin M. G., Shalaevskiy N. O., Petrov V. M., Khomenko A. V. Novyj mekhanizm zapisi izobrazhenij v fotorefraktivnyh kristallah. ZHTF. 1995; 55(11): 2247–2250. Петров М. П., Шлягин М. Г., Шалаевский Н. О., Петров В. М., Хоменко А. В. Новый механизм записи изображений в фоторефрактивных кристаллах. ЖТФ. 1995; 55(11): 2247–2250.
  13. Lauer R. B. Electron effective mass and conduction-band effective density and states in Bi12SiO20. J. Appl. Phys. 1974; 45(4):1794–1797.
  14. Petrov M. P., Petrov V. M., Zouboulis I. S., Xu L. P. Two-wave and induced three- wave mixing on a thin Bi12TiO20 hologram. Optics Communications. 1997;134: 569–579. doi: 10.1016/S0030-4018(96)00370-7.
  15. Abrahams S. C., Bernstein J. L., Svensson C. Crystal structure and absolute piezoelectric d14 coefficients in laevorotatory Bi12SiO20. Journal of Chem. Phys. 1979;71(2): 788–792.
  16. Shandarov S. M., Shmakov S. S., Burimov N. I., Syvaeva O. S., Kargin Yu. F., Petrov V. M. Detection of the Contribution of the inverse Flexoelectric Effect to the Photorefractive Response in a Bismuth Titanium Oxide Single Crystal. JETP Letters. 2012; 95(12):618–621. https://doi.org/10.1134/S0021364012120144.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема энергетических зон кристаллов группы силленитов (WV – валентная зона, WC – зона проводимости, ширина запрещенной зоны DW»3,5 эВ, DWSTR – глубина залегания мелких ловушечных уровней (англ.: shallow traps), DWTR – глубина залегания глубоких ловушечных уровней)

Скачать (151KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Возможные срезы кристаллов, при которых возникают максимальные изменения показателя преломления Dn и индуцированных электрических полей, вызванных пьезоэффектом (синим цветом показано исходное состояние оптической индикатрисы, красным – измененное): а – излучение падает на кристалл вдоль плоскости [001], внешнее управляющее поле E0 приложено вдоль плоскости [100]; b – излучение падает на кристалл вдоль плоскости [111], внешнее управляющее поле E0 приложено вдоль плоскости [111]; c и d – спиральные формы исполнения электродов

Скачать (222KB)
Метаданные

© Петров В.М., Лудников Г.А., 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах