Успехи прикладной физики

Настоящий прогресс в технологии ТГц детекторов обеспечивается решением технологических проблем, применением новых физических концепций и явлений, а также многообещающими приложениями. Характеристики нескольких типов дискретных детекторов и малоформатных матриц, действующих при низких или суб-Кельвиновских температурах и охватывающих весь ТГц диапазон, близки к предельным характеристикам. Однако будущее улучшение технических характеристик систем регистрации ТГц излучения и рост их рынка будет обеспечиваться применением крупноформатных матриц, и в первую очередь, неохлаждаемых или слабо охлаждаемых. Подобно тому, как это происходило в инфракрасном диапазоне.

Неохлаждаемые и охлаждаемые гетеродинные SBD детекторы могут обеспечивать относительно высокую чувствительность и подходят для многих применений в ТГц спектральном диапазоне, но их сложно объединить в матрицы с большим числом пикселей вследствие отсутствия мощных компактных твердотельных локальных осцилляторов. Сегодня доступны системы как с однопиксельными когерентными SBD детекторами, так и с небольшим числом пикселей, но важной проблемой остается их эффективное применение при  > 1 ТГц.

В большинстве терагерцовых спектрометров со средним разрешением часто используются неохлаждаемые детекторы, действующие в широкой полосе частот. Преимущества неохлаждаемых детекторов заключаются в относительной простоте схемы, а также в их способности действовать при комнатной температуре в широкой полосе частот. Их NEP находится в диапазоне 10-9–10-11 Вт/Гц0,5.

Неохлаждаемые детекторы на основе микроболометров, сопряженных с тонким металлическим поглотителем или антенной, перспективны для создания крупно-форматных матриц, используемых в системах низкой стоимости. Такие разработанные или разрабатываемые неохлаждаемые ТГц приемники прямого детектирования с NEP  10-12 Вт/Гц0,5 могут быть использованы во многих спектроскопических применениях низкого разрешения, пассивных системах досмотра и системах активного наблюдения.

Исследования, направленные на создание новых терагерцовых детекторов, например, на основе низкоразмерных структур из HgCdTe, на основе квантовых колец и квантовых точек Ge/Si, графена и др. будут представлены в части 2 обзора.