УДК: 535.231.62, 535.14, 535.15, 537.874.72

Поглощение инфракрасного излучения в многослойной болометрической структуре с тонким металлическим поглотителем

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Демьяненко М.А. Поглощение инфракрасного излучения в многослойной болометрической структуре с тонким металлическим поглотителем // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 1. С. 48–57.

Demiyanenko M.A. Infrared absorption in a multilayer bolometric structure with a thin metallic absorber [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 1. P. 48–57.

Ссылка на англоязычную версию:

M. A. Dem’yanenko, "Infrared absorption in a multilayer bolometric structure with a thin metallic absorber," Journal of Optical Technology. 84(1), 34-40 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000034

Аннотация:

Приведены соотношения, позволяющие на основе матричного метода проводить расчет коэффициентов отражения, пропускания и поглощения в болометрической структуре, состоящей из произвольного количества слоев, включающих металлические поглотитель и отражатель. Получены аналитические соотношения, применимые к реальным болометрам, например, изготовленным на основе аморфного кремния, в которых кроме тонких металлических поглотителя и отражателя имеются два диэлектрических слоя (высокоомный термочувствительный и теплоизолирующий). Соотношения позволяют учесть мнимую составляющую проводимости металлических слоев и наклонное падение излучения. Проведенный анализ, в частности, показал, что учет времени релаксации электронов в поглотителе, равного или более 10−14 с, приводит к значительному изменению как параметров болометрической структуры, так и частоты излучения, при которых реализуется практически полное поглощение излучения.

Ключевые слова:

болометр, многослойная структура, поглощение, инфракрасное и терагерцовое излучение, тонкий металлический поглотитель

Коды OCIS: 040.3060, 160.3900, 230.0040, 240.0310

Список источников:

1. Mottin E., Bain A., Martin J.L., Ouvrier-Buffet J.L., Bisotto S., Yon J.J., Tissot J.L. Uncooled amorphous silicon technology enhancement for 25 μm pixel pitch achievement // Proc. SPIE. 2003. V. 4820. P. 200–207.
2. Oda N., Yoneyama H., Sasaki T., Sano M., Kurashina S., Hosako I., Sekine N., Sudoh T., Irie T. Detection of terahertz radiation from quantum cascade laser using vanadium oxide microbolometer focal plane arrays // Proc. SPIE. 2008. V. 6940. P. 69402Y.

3. Демьяненко М.А., Есаев Д.Г., Овсюк В.Н., Фомин Б.И., Асеев А.Л., Князев Б.А., Кулипанов Г.Н., Винокуров Н.А. Матричные микроболометрические приемники для инфракрасного и терагерцового диапазонов // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 12. C. 5–11.
4. Hadley L.N., Dennison D.M. Reflection and transmission interference filters. Part I. Theory // J. Opt. Soc. Am. 1947. V. 37. № 6. P. 451–465.
5. Hilsum C. Infrared absorption of thin metal films // J. Opt. Soc. Am. 1954. V. 44. № 3. P. 188–191.
6. Hilsum C. Infrared absorption of thin metal films at non-normal incidence // J. Opt. Soc. Am. 1955. V. 45. № 2. P. 135–136.
7. Silberg P.A. Infrared absorption of three-layer films // J. Opt. Soc. Am. 1957. V. 47. № 7. P. 575–578.
8. Liddiard K.C. Application of interferometric enhancement to self-absorbing thin film thermal IR detectors // Infrared Phys. 1993. V. 34. № 4. P. 379–387.
9. Monzón J.J., Sánchez-Soto L.L. Optical performance of absorber structures for thermal detectors // Appl. Opt. 1994. V. 33. № 22. P. 5137–5141.
10. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 720 с.
11. Ruß M., Bauer J., Vogt H. The geometric design of microbolometer elements for uncooled focal plane arrays // Proc. SPIE. 2007. V. 6542. P. 654223.
12. Camacho J.M., Oliva A.I. Morphology and electrical resistivity of metallic nanostructures // Microelectronics Journal. 2005. V. 36. № 3–6. P. 555–558.
13. Ordal M.A., Long L.L., Bell R.J., Bell S.E., Bell R.R., Alexander R.W., Jr., Ward C.A. Optical properties of the metals Al, Co, Cu, Au, Fe, Pb, Ni, Pd, Pt, Ag, Ti, and W in the infrared and far infrared // Appl. Opt. 1983. V. 22. № 7. P. 1099–1119.