Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0141

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0141
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова Российской академии наук
Название доклада
Разработка импульсных твердотельных генераторов миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн на основе многослойных гетероструктур GaAs/AlGaAs
Докладчик
Гергель Виктор Александрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Реализуемый проект направлен на создание перспективных импульсных твердотельных генераторов миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн на основе многослойных гетероструктур GaAs/AlGaAs. Основными задачами реализуемого проекта являются:
разработка принципов построения импульсных твердотельных генераторов на основе многослойных гетероструктур GaAs/AlGaAs;
разработка базовой конструкции, а также отдельных технологических решений изготовления многослойных гетероструктур GaAs/AlGaAs, необходимых для создания новой электронной компонентной базы и развития отечественной электроники терагерцовых частот.
Актуальность и новизна исследования
Актуальность проекта определяется широким спектром возможного технического использования терагерцового излучения, а его новизна заключается в использовании для этой цели недавно обнаруженного эффекта электрической неустойчивости в мультибарьерных гетероструктурах в определенной области структурных параметров.
Описание исследования

Методами математического моделирования на основе уравнения энергетического баланса исследована электропроводность наноразмерных многослойных гетероструктур в сильных электрических полях. Полученные вольтамперные характеристики отличает либо резкий пик дифференциальной проводимости, либо, так называемая, петля бистабильности, отвечающая термоинжекционной неустойчивости. С целью изучения ее динамических параметров, построена аналитическая модель исследуемой неустойчивости, которая в статическом варианте дает S-образную форму вольт-амперной характеристики (ВАХ), близкую к результатам численного моделирования.

Проведено исследование работы импульсного твердотельного генератора с помощью ВАХ, полученных с помощью математического моделирования.

Проведено исследование широкополосного и частотно-селективного детектирования электромагнитного излучения миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн.

Проведены исследования на базе физико-математических моделей многоямной гетероструктуры с туннельно-непрозрачными барьерами и определены принципы функционирования импульсного твердотельного генератора миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн на основе многослойной гетероструктуры GaAs/AlGaAs.

Исследовано квазиоптическое электромагнитное согласование излучающего элемента импульсного твердотельного генератора миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн с приёмником излучения.

Результаты исследования

Проведенные патентные исследования показали, что несмотря на большое количество различных типов генераторов электромагнитного излучения субмиллиметрового диапазона частот, в настоящее время отсутствует компактный мощный источник излучения, работающий при комнатной температуре.

В ходе выполнения проекта были получены следующие результаты:

- Разработаны требования к архитектуре, структуре и конструкции импульсного твердотельного генератора миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн на основе многослойной гетероструктуры GаAs/AlGaAs. Приведены значения состава для широкозонных нелегированных слоев AlGaAs, концентрация доноров для высоколегированных слоев GаAs.

- Разработана физико-математическая модель, характеризующая работу импульсного твердотельного генератора, позволяющая рассчитывать ВАХ исследуемых многослойных гетероструктур с произвольным соотношением энергетических высот отдельных гетеробарьеров. Рассмотрен диапазон физических и структурных параметров, обеспечивающих создание прибора с ВАХ с участком отрицательного дифференциального сопротивления, проанализированы статические вольтамперные характеристики.

- Разработанные методики широкополосного и частотно-селективного детектирования электромагнитного излучения миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн обладают характеристиками, позволяющими использовать их для детектирования излучения разрабатываемого генератора. Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели разработанных методик детектирования электромагнитного излучения – это широкая частотная полоса от 80 ГГц до 4.2 ТГц, высокое спектральное разрешение в режиме частотно-селективного детектирования 3 ГГц, высокий динамический диапазон по мощности сигнала 44 дБ и высокая предельная чувствительность 3×10-13 Вт/Гц1/2.

- Разработана математическая модель статических ВАХ многоямной гетероструктуры с туннельно-непрозрачными барьерами.

- Разработана математическая модель в рамках малосигнального частотного анализа и расчет комплексных дифференциальных сопротивлений и предельных частот генерации реализуемых в многослойных гетероструктурах GaAs/AlGaAs.

- Разработаны принципы функционирования импульсного твердотельного генератора миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн на основе многослойной гетероструктуры GaAs/AlGaAs.

- Разработана базовая конструкции импульсного твердотельного генератора миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн на основе многослойной гетероструктуры GaAs/AlGaAs.

- Разработана методика квазиоптического электромагнитного согласования излучающего элемента импульсного твердотельного генератора миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн с приёмником излучения.

- Разработана программа и методика экспериментальных исследований импульсного твердотельного генератора миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн на основе многослойной гетероструктуры GaAs/AlGaAs.

Практическая значимость исследования
Разрабатываемый в ходе выполнения проекта прибор относится к классу приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением, которые уже проявили себя как достаточно простые в эксплуатации и надёжные электронные элементы. В отличие от активно разрабатываемых в настоящее время источников электромагнитного излучения на резонансных туннельных диодах, предлагаемое техническое решение не содержит принцииальных ограничений на мощность излучения, и может служить основой для создания новой электронной компонентной базы приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток, а также приборов и устройств космической связи.
Презентация

Presentation_14.607.21.0141.ppt

Постер

14.607.21.0141.ppt