Low-temperature properties of a silicon-based sub-THz detector

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Characteristics of the silicon-based sub-THz plasmon detector were studied in a wide temperature range, down to the temperature of the liquid nitrogen. Temperature dependences of the detector sensitivity were obtained, and its noise characteristics were studied. The frequency dependence of the sensitivity in the frequency range 70–120 GHz was measured at room temperature, with the maximum of 25 V/W reached at the frequency of 96 GHz. The noise equivalent power of the detector under study was estimated assuming that the main source of noise was of Nyquist nature and varied from a value of 2 · 10–10 W · Hz–1/2 at room temperature down to 2 · 10–11 W · Hz–1/2 at temperature of the liquid nitrogen. Additionally, the volt-ampere characteristics of the sub-THz detector were investigated. It was found that the feature in the differential resistance and sensitivity as a function of the applied DC voltage emerges at the temperature of the liquid nitrogen.

About the authors

A. R. Khisameeva

Institute of Solid State Physics of the Russian Academy of Science

Author for correspondence.
Email: akhisameeva@issp.ac.ru
Russia, 142432, Chernogolovka

A. V. Shchepetilnikov

Institute of Solid State Physics of the Russian Academy of Science

Email: akhisameeva@issp.ac.ru
Russia, 142432, Chernogolovka

Ya. V. Fedotova

Institute of Solid State Physics of the Russian Academy of Science

Email: akhisameeva@issp.ac.ru
Russia, 142432, Chernogolovka

A. A. Dremin

Institute of Solid State Physics of the Russian Academy of Science

Email: akhisameeva@issp.ac.ru
Russia, 142432, Chernogolovka

I. V. Kukushkin

Institute of Solid State Physics of the Russian Academy of Science

Email: akhisameeva@issp.ac.ru
Russia, 142432, Chernogolovka

References

  1. Shuvaev A., Muravev V.M., Gusikhin P.A. et al. // Phys. Rev. Lett. 2021. V. 126. No. 13. Art. No. 136801.
  2. Siegel P.H. // IEEE Trans. Microwave Theory Techn. 2004. V. 52. No. 10. P. 2438.
  3. Siegel P.H. // IEEE Trans. Antennas Propag. 2007. V. 55. No. 11. P. 2957.
  4. Federici J., Moeller L. // J. Appl. Phys. 2010. V. 107. No. 11. P. 6.
  5. Song H.J., Nagatsuma T. // IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 2011. V. 1. No. 1. P. 256.
  6. Koenig S., Lopez-Diaz D., Antes J. et al. // Nature Photon. 2013. V. 7. No. 12. P. 977.
  7. Chen Z., Ma X., Zhang B. et al. // China Commun. 2019. V. 16. No. 2. P. 1.
  8. Ogawa Y., Kawase K., Yamashita M. et al. // Proc. CLEO. V. 1. (Sun Francisco, 2004). P. 3.
  9. Shen Y.C., Lo A.T., Taday P.F. et al. // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 86. No. 24. Art. No. 241116.
  10. Tzydynzhapov G., Gusikhin P., Muravev V. et al. // J. Infrared Millim. Terahertz Waves. 2020. V. 41. No. 6. P. 632.
  11. Shchepetilnikov A.V., Gusikhin P.A., Muravev V.M. et al. // Appl. Opt. 2021. V. 60. No. 33. Art. No. 10448.
  12. Dyakonov M.I., Shur M.S. //IEEE Trans. Electron Devices. 1996. V. 43. No. 10. P. 1640.
  13. Lü J.Q., Shur M.S. // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. No. 17. P. 2587.
  14. Fetterman H.R., Clifton B.J., Tannenwald P.E. et al. // Appl. Phys. Lett. 1974. V. 24. No. 2. P. 70.
  15. Karasik B.S., Sergeev A.V., Prober D.E. // IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 2011. V. 1. No. 1. P. 97.
  16. Whatmore R.W. // Rep. Prog. Phys. 1986. V. 49. No. 12. P. 1335.
  17. Fernandes L.O.T., Kaufmann P., Marcon R. et al. // Proc. XXXth URSI GASS. (Istanbul, 2011). P. 1.
  18. Muravev V.M., Gusikhin P.A., Andreev I.V. et al. // Phys. Rev. Lett. 2015. V. 114. No. 10. Art. No. 106805.
  19. Muravev V.M., Gusikhin P.A., Zarezin A.M. et al. // Phys. Rev. B. 2019. V. 99. No. 24. Art. No. 241406.
  20. Muravev V.M., Kukushkin I.V. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 100. No. 8. Art. No. 082102.
  21. Муравьев В.М., Соловьев В.В., Фортунатов А.А. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2016. Т. 103. № 12. С. 891; Muravev V.M., Solov’ev V.V., Fortunatov A.A. et al. // JETP Lett. 2016. V. 103. No. 12. P. 792.
  22. Shchepetilnikov A.V., Kaysin B.D., Gusikhin P.A. et al. // Opt. Quantum Electron. 2019. V. 51. No. 12. P. 1.
  23. Shchepetilnikov A.V., Gusikhin P.A., Muravev V.M. et al. // J. Infrared Millim. Terahertz Waves. 2020. V. 41. No. 6. P. 655.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (305KB)
3.

Download (82KB)
4.

Download (144KB)

Copyright (c) 2023 А.Р. Хисамеева, А.В. Щепетильников, Я.В. Федотова, А.А. Дрёмин, И.В. Кукушкин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».