FREQUENCY-DEPENDENT PROPERTIES OF InGaAs BOW-TIE DETECTORS IN TERAHERTZ RANGE
L. Minkevičius^a,b I. Kašalynas^a, D. Seliuta^a, V. Tamošiūnas^a,b, and G. Valušis^a,b
aSemiconductor Physics Institute, Center for Physical Sciences and Technology, A. Goštauto 11, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: linas.minkevicius@ff.stud.vu.lt
^bFaculty of Physics, Vilnius University, Saulėtekio 9, LT-10222 Vilnius, Lithuania

Received 23 October 2009; revised 26 January 2010; accepted 18 March 2010

Finite-difference time-domain simulation results in bow-tie InGaAs diodes are presented. Dependences of electric field amplitude on frequency were investigated for various device shapes and sizes. It was shown that two metallized parts of the bow-tie type detector act as the separate antennas causing thus the experimentally observed fast sensitivity reduction at 1.63, 1.83, and 2.51 THz frequencies. Moreover, it has been demonstrated that the estimated effective average refractive index of the region around the antenna for all investigated angles and dimensions is nearly constant, and this constant value could be used for further estimation of frequency dependent properties in the case of other slightly altered bow-tie detector geometry.

Keywords: terahertz emission, InGaAs, antenna effects, FDTD method

PETELIŠKĖS FORMOS InGaAs DETEKTORIŲ DAŽNINĖS SAVYBĖS TERAHERCŲ SRITYJE
L. Minkevičius^a,b I. Kašalynas^a, D. Seliuta^a, V. Tamošiūnas^a,b, and G. Valušis^a,b
aFizinių ir technologijos mokslų centro Puslaidininkių fizikos institutas, Vilnius, Lietuva
^bVilniaus universitetas, Vilnius, Lietuva

Pateikti trimačio elektromagnetinių bangų sklidimo modeliavimo baigtinių skirtumų laiko skalėje (finite difference time domain – FDTD) [11]) metodu gauti rezultatai įvairių matmenų peteliškių formos detektoriams. Tyrimo metu buvo keičiami abiejų metalizuotų dalių ilgiai, kampas ties apatinės dalies smaile bei nagrinėjama šių pokyčių įtaka elektrinio lauko spektrui. Nustatyta, kad tiriamo detektoriaus veikimą nulemia elektrinio lauko pasiskirstymo nevienalytiškumas dvimačių elektronų sluoksnyje, todėl tikėtina, kad didžiausią įtaką dažninėms detektoriaus savybėms turės elektrinio lauko stiprio priklausomybė nuo dažnio siaurojoje dalyje ties smaile. Teorinio tyrimo metu išryškėjo keletas esminių dėsningumų. Nustatyta, kad du atskirti metalizuoti kontaktai veikia kaip dvi atskiros antenos su aiškiai išreikštomis rezonansinėmis savybėmis. Parodyta, kad didėjant dažniui lokalių maksimumų, susijusių su antenų efektais, amplitudė mažėja, ir tai leidžia paaiškinti, kodėl eksperimento metu buvo stebimas greitesnis už fenomenologinio modelio numatytąjį jautrio mažėjimas.