CC BY
29
Иванов К.В., Першенков П.П.
Пензенский государственный университет
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ АССИМЕТРИЧНОЙ НАНОСТРУКТУРЫ
Весьма перспективным и актуальным в настоящее время является исследование оптических свойств квантовых низкоразмерных структур в перспективах дальнейшего применения их в приборах оптоэлектроники, измерительной технике и диагностике.
В работе [1]рассмотрен ФГЭ в асимметричной наноструктуреСаАв/АЮаАвпри лазерном облучении образца. Показано, что значение фототона пропорционально напряженности магнитного поля. Причем при изменении направления магнитного поля изменяется и направление фототока. На рисунке 1 приведена зависимость фототока от напряженности магнитного поля. Образец освещается лазером с длиной волны X = 1.065 мкм, магнитное поле изменялось до 11 кЭ.
Линейная зависимость фототона от напряженности магнитного поля позволяет использовать подобные ассиметричные наноструктуры для создания как магнитометров так и фоточувствительных детекторов.
В работе [2] приведены результаты исследования фотогальванического эффекта на асимметричной наноструктуре в более сильных полях с напряженностьюдо 75 кЭ.
Исследовались образцы наноструктуры!-AlxGai-xAs/i-GaAs(1=0,25) с тремя квантовыми ямами шириной слоёв Ьи = 54, 60 и 70 А, разделенных барьерными слоями Lb = 20 и 30А. Данная ассиметричная система туннельно связанных квантовых ям находилась между двумя широкими (200 А) барьерными слоями i-AlxGa1-xAs (x=0,25) состороны буферного слоя i-GaAs (1 мкм) и закрывающего структуру слоя i-GaAs
(200 А).
Г-i 1 1 1 1 1 1 1 1 1 _
- -
— —
- -
-
' II 1 1 1 1 -
80-40 0 40 80
Рисунок 2
На рисунке 2 приведена зависимость фототока (I) от напряженности магнитного поля (H) при различной освещенности (кривая 1) [2]. Напряженность магнитного поля изменяется от 0 до ± 75 кЭ, Т =
283, 7 K.
Как следует из результатов экспериментального исследования указанных образцов, вольт-амперная характеристика ФГЭ и зависимость фототока от напряженности магнитного поля нелинейны уже после 10
кЭ.
Это существенно затрудняет использование данных наноструктур в измерительных преобразователях.
Относительно просто проблема нелинейности может быть решена путём создания интеллектуального датчика магнитного поля или светового излучения со встроенным микропроцессором [3].
Предлагается использовать указаннуюнаноструктуру в качестве измерительного преобразователя напряженности магнитного поля в ток совместно с микроконтроллером типаР1С32 на ядре MIPS32. Микроконтроллер осуществляет аналого-цифровое преобразование и с помощью разработанного алгоритма позволяет линеаризовать передаточную характеристику устройства.
На рис. 2 жирной линией (2) показана передача характеристики устройства после линеаризации.
Очевидно, что преобразователь с данной передаточной характеристикой может быть использован
для измерительных целей в широком диапазоне измерения напряженности магнитного поля.
Разработанный алгоритм и программы могут применяться и для линеаризации передаточной функции любых типов преобразователей неэлектрических и электрических величин.
ЛИТЕРАТУРА
1. И.В.Кучеренко, Л.К.Водопьянов, В.И.Кадушкин. Фотогальванический эффект в
ассиметричнойнаноструктуреGaAs/AlGaAs при лазерном возбуждении.
2. О.Е. Омельяновский. Фотогальванический эффект в асимметричной системе трех квантовых ям в
сильном магнитном поле / О.Е.Омельяновский, В.И.Цебро, В.И.Кадушкин. // Письма в ЖЭТФ. - 1996. -
№ 3. - Т. 63. - С. 197 - 202.
3. П.П.Першенков. Применение интеллектуальных датчиков в современныхИИС. Труды международного симпозиума «Надежность и качество»,Т. 1, стр. 68 - 69, Пенза, 2011.
