Zdanevicius, Justinias und Cibiraite, Dovile und Kestutis, Ikamas und Bauer, Maris und Matukas, Jonas und Lisauskas, Alvydas und Richter, Heiko und Hagelschuer, Till und Krozer, Viktor und Hübers, Heinz-Wilhelm und Roskos, Hartmut (2018) Field-Effect Transistor Based Detectors for Power Monitoring of THz Quantum Cascade Lasers. IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, 8 (6), Seiten 613-621. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TTHZ.2018.2871360. ISSN 2156-342X.
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Offizielle URL: http://ieeexplore.ieee.org
Kurzfassung
We report on circuit simulation, modeling, and characterization of field-effect transistor based terahertz (THz) detectors (TeraFETs) with integrated patch antennas for discrete frequencies from 1.3 to 5.7 THz. The devices have been fabricated using a standard 90-nm CMOS technology. Here, we focus in particular on a device showing the highest sensitivity to 4.75-THz radiation and its prospect to be employed for power mmonitoring of a THz quantum cascade laser used in a heterodyne spectrometer GREAT (German REceiver for Astronomy at Terahertz frequencies). We show that a distributed transmission line based detector model can predict the detector’s performance better than a device model provided by the manufacturer. The integrated patch antenna of the TeraFET designed for 4.75 THz has an area of 13 × 13 µm2 and a distance of 2.2 µm to the ground plane. The modeled radiation efficiency at the target frequency is 76% with a Maximum directivity of 5.5, resulting in an effective area of 1750 µm2. The detector exhibits an area-normalized minimal noise-equivalent power of 404 pW/√Hz and a maximum responsivity of 75 V/W. These values represent the state of the art for electronic detectors operating at room-temperature and in this frequency range.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/124988/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Field-Effect Transistor Based Detectors for Power Monitoring of THz Quantum Cascade Lasers | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | November 2018 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band: | 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1109/TTHZ.2018.2871360 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seiten 613-621 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 2156-342X | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | plasmonic detection, terahertz, Quantum cascade laser (QCL) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | keine Zuordnung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | R - keine Zuordnung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | R - keine Zuordnung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Berlin-Adlershof | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Optische Sensorsysteme > Terahertz- und Laserspektroskopie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Richter, Dr.rer.nat. Heiko | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 14 Dez 2018 08:48 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 06 Sep 2019 15:23 |
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