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费米能级可控势垒(FMB)二极管

发布时间:2020-07-15阅读次数:384次

费米能级可控势垒(FMB)二极管是一种基于InP/InGaAs异质结构的超低噪声THz探测器。FMB二极管用InGaAs/ InP异质界面(InP势垒~ 100mev)代替肖特基势垒二极管(SBD)中的金属/半导体界面。这种低的势垒高度可提供低的二极管差分电阻(Rd),并在二极管和宽带蝴蝶结型天线之间提供良好的阻抗匹配。


产品特点

超低噪声等效功率(NEP)

•  高电压和电流灵敏度

•  零偏置电压操作

•  常温操作

•  自互补蝴蝶结型天线

•  集成准光学探测器

具体参数


外形尺寸


FMB二极管核心概念

H.Ito et. al., Jpn. J. Appl. Phys., 56(1), pp. 014101-1-014101-7, 2017

异质势垒结构由n-InGaAs,未掺杂的InP和n-InP层组成。根据载流子密度,高掺杂n-InGaAs中的费米能级可以位于导带边缘以上(称为“带填充效应”)。基于该特征现象,可以将InP / InGaAs异质界面处的势垒高度(ϕBn)降低至100meV以下。由于通过如此小的势垒高度实现了低差分电阻,因此集成了宽带扇形90°蝴蝶结型天线的FMB二极管可产生约5.0 pW / sqrt(Hz)的良好噪声等效功率。

平方律检波

H.Ito et.al.,Jpn.J.Appl.Phys.,56(1),pp.014101-1-014101-7,2017

IOD-FMB-18001模块非常适合应用于超低噪声的平方律检波。所获得的电压灵敏度在300 GHz时高达2MV/W,在1THz时高达0.2MV/W。上图显示了IOD-FMB-18001的输入功率和输出电压之间的关系。300GHz的动态范围超过100dB(105)。噪声等效功率(NEP)估计在300GHz时低至3.0pW/sqrt(Hz),在1THz时低至33pW/sqrt(Hz)。

光外差探测

H.Ito et. al., Electron. Lett., 54(18), pp.1080-1082, 2018

外差检测方案是实现低噪声测量最有用的技术。IOD-FMB-19001专为外差检测而设计,是带有宽带跨阻放大器(TIA)的准光学FMB二极管模块。该模块在平方律检波模式下在300GHz时表现出约21kV/W的差分电压灵敏度,在外差检测模式下显示出约11GHz的IF带宽。上图显示了300GHz附近NEP与LO功率之间的关系。此处获得的最低NEP约为1.1×10-18W/Hz,LO功率仅为6μW。

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