Напівпровідниковий болометр міліметрового та субміліметрового діапазонів

1. Напівпровідниковий болометр міліметрового та субміліметрового діапазонів, що містить чутливий елемент зі струмовими контактами та схему зміщення, який відрізняється тим, що як чутливий елемент використовують тонкий шар напівпровідника Hg(1-x)CdxTe, де х знаходиться в межах 0,17 х 0,3, а лінійні розміри l елемента повинні задовольняти вимозі 10 l , де - довжина хвилі випромінювання, що реєструється. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що площа одного з токових контактів більш, ніж у два рази менша площі другого. 3. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що температура чутливого елемента знаходиться в межах від 300 К до 150 К. 4. Пристрій за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що він обладнаний фокусуючою лінзою. UA (21) a200709681 (22) 27.08.2007 (24) 25.12.2009 (46) 25.12.2009, Бюл.№ 24, 2009 р. (72) СИЗОВ ФЕДІР ФЕДОРОВИЧ, ДОБРОВОЛЬСКИЙ ВАЛЕНТИН МИКОЛАЙОВИЧ, КАМЕНЄВ ЮРІЙ ЮХИМОВИЧ (73) ІНСТИТУТ РАДІОФІЗИКИ ТА ЕЛЕКТРОНІКИ ІМ. О.Я. УСИКОВА НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) Siegel P.H. Terahertz Technology, IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques, 50, №3. – 2002.- Р. 910-928 SU 99538; 31.12.1954 SU 1371474 A1; 30.06.1990 RU 2004129916 A; 20.03.2006 US 2003098445 A1; 29.05.2003 KR 100253660 B1; 15.04.2000 JP 1233777 A; 19.09.1989 US 4731640 A; 15.03.1988 JP 63150976 A; 23.06.1988 C2 2 (19) 1 3 89075 4 яких під впливом теплового нагріву випромінюванДля кращої чутливості в пристрої, що пропоням виникає поляризація кристалу, яка пропорційнується, площа одного з токових контактів більш на зміні його температури. Піроелектричні детекніж в два рази менша площі другого. тори мають ряд переваг, головна із яких полягає у Температура чутливого елементу знаходиться великій широкосмуговості. Вони спроможні працюв межах від 300К до 150К. При цьому чутливість вати від довгохвилевої частини НВЧ до видимої значно збільшується при зниженні температури. ділянки спектра. Однак, у цих приймачів велика При широкоапертурних пучках пристрій, що інерційність, тому вони непридатні для створення пропонується, може бути обладнаний фокусуючою швидкодіючих приймачів, а отже і їх матриць. їх лінзою. чутливість знижується в декілька разів при переУ випадку, коли площа одного токового контаході від міліметрового до субміліметрового діапакту приблизно в два рази менша площі другого, зону спектра. внаслідок фізичних властивостей запропонованого Найближчим аналогом (прототипом) є напівпчутливого елементу, під впливом випромінювання, ровідниковий болометр, чутливий елемент якого що приймається, на ньому виникає різниця потенвиконаний із антімоніда індія. При цьому чутливий ціалів, і приймач може працювати без струму зміелемент наділений токовими контактами, а його щення. При зниженні температури чутливого елерозміри порівняні з довжиною хвилі випромінюменту до 150К його чутливість підвищується у вання, що реєструється (Mittleman D. (Ed.). декілька разів. Використання фокусуючої лінзи Sensing with teragertz radiation. - Berlin-Heidelberg дозволяє приймати широкоапертурні пучки випроNew-York: Springer-Verlag. 2003). Під впливом вимінювання. промінювання, що падає, електрони розігріваютьСутність винаходу пояснюється ілюстрацією, ся, що, в свою чергу, призводить до зміни току, на якій дана схема чутливого елементу запропоякий проходить через зразок. Основним здобутком нованого пристрою, який дозволяє реалізувати цього приймача є висока чутливість і висока швиднапівпровідниковий болометр міліметрового та кодія, але вони працюють тільки при кріогенних субміліметрового діапазонів. температурах, що, в свою чергу, робить їх громіздУ запропонованому пристрої чутливий елекими. Вони не можуть бути складені у матриці тамент 1 виконаний у вигляді тонкого шару Hg(1ких приймачів. Крім того, їх чутливість значно зних)Cd xTe, де х знаходиться в межах 0,17≤х≤0,3, а жується у субміліметровому діапазоні. лінійні розміри І елементу повинні задовольняти В основу винаходу поставлена задача: удовимозі 10І≤ , де - довжина хвилі випромінювансконалити напівпровідниковий болометр міліметня, що реєструється. До чутливого елементу 1 рового та субміліметрового діапазонів шляхом приєднані токові контакти 2, 3. Площа токового використання явища амбіполярної дифузії тонкого контакту 2 приблизно у два рази менша площі тошару напівпровідника, внаслідок якої при опромікового контакту 3. Чорні частки на схемі визначанюванні чутливого елементу між його контактами ють місця з'єднання контактів 2, 3 з чутливим елевиникає різниця потенціалів, що дозволяє викориментом 1. стовувати болометр при кімнатних температурах, Пристрій працює таким чином. При опромінюа також дає можливість створення матриць на базі ванні чутливого елементу 1 випромінюванням, що цих приймачів. реєструється, на контактах 2, 3 виникає різниця Рішення поставленої задачі досягається тим, потенціалів, при цьому довжина чутливого елемещо у напівпровідниковому болометрі міліметровонту повинна бути менша або порядку довжини го та субміліметрового діапазонів, який містить амбіполярної дифузії, яка у нашому випадку склачутливий елемент з токовими контактами та схему дає 20мкм. Експериментально встановлено, що зміщення, згідно винаходу, в якості чутливого коли площа одного з контактів помітно відрізняєтьелемента використовують тонкий шар напівпровіся від площі іншого, то сигнал можна зафіксувати дника Hg(1-х)CdxTe, де х знаходиться в межах без струму зміщення. 0,17≤х≤0,3, а лінійні розміри І елементу повинні Пристрій, що пропонується, був перевірений у задовольняти вимозі 10І≤ , де - довжина хвилі діапазоні довжин хвиль 0,19÷8мм. Інерційність -6 випромінювання, що реєструється. складає