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  5. GaAs-based antenna-coupled field effect transistors as direct THz detectors across a wide frequency range from 0.2 to 29.8 THz
 
  • Details
2024
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

GaAs-based antenna-coupled field effect transistors as direct THz detectors across a wide frequency range from 0.2 to 29.8 THz

File(s)
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Hauptpublikation
GaAs-based antenna-coupled field effect.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 3.8 MB
TUDa URI
tuda/12759
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-287280
DOI
10.26083/tuprints-00028728
Autor:innen
Yadav, Rahul ORCID 0000-0002-7204-4833
Ludwig, Florian ORCID 0009-0006-5360-7270
Faridi, Fahd Rushd ORCID 0000-0001-8076-0840
Klopf, J. Michael ORCID 0000-0002-3431-6666
Roskos, Hartmut G. ORCID 0000-0003-3980-0964
Penirschke, Andreas ORCID 0000-0002-0255-5865
Preu, Sascha ORCID 0000-0003-0818-1865
Kurzbeschreibung (Abstract)

High-power coherent terahertz (THz) radiation from accelerator facilities such as free-electron lasers (FELs) is frequently used in pump-probe experiments where the pump or probe (or both) signals are intense THz pulses. Detectors for these applications have unique requirements that differ from those of low-power table-top systems. In this study, we demonstrate GaAs antenna-coupled field effect transistors (FETs) as a direct THz detector operating across a broad frequency spectrum ranging from 0.2 THz to 29.8 THz. At approximately 0.5 THz, the maximum current responsivity (ℜ_I) of 0.59 mA/W is observed, signifying a noise equivalent power (NEP) of 2.27 nW/√Hz . We report an empirical roll-off of f^(−3) for an antenna-coupled GaAs TeraFET detector. Still, NEP of 0.94 μW/√Hz and a current responsivity ℜ_I = 1.7 μA/W is observed at 29.8 THz, indicating that with sufficient power the FET can be used from sub-mm wave to beyond far-infrared frequency range. Current and voltage noise floor of the characterized TeraFET is 2.09 pA and 6.84 μV, respectively. This characteristic makes GaAs FETs more suitable for applications requiring higher frequencies, ultra-broadband capabilities and robustness in the THz domain, such as beam diagnostics and alignment at particle accelerators.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Mikrowellentechnik und Photonik (IMP) > THz Bauelemente und THz Systeme
DDC
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 621.3 Elektrotechnik, Elektronik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Optics Express
Startseite
43407
Endseite
43416
Jahrgang der Zeitschrift
32
Heftnummer der Zeitschrift
24
ISSN
1094-4087
Verlag
OSA Publishing
Ort der Erstveröffentlichung
Washington, DC
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2024
Verlags-DOI
10.1364/OE.534393
PPN
524153310

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