Исследование микроволнового поглощения в полупроводниках для устройств умножения частоты и управления выводом излучения непрерывных и импульсных гиротронов

Приводятся результаты экспериментального исследования диэлектрических потерь в полупроводниковых кристаллах GaAs, InP:Fe и Si в миллиметровом диапазоне длин волн (80–260 ГГц) с использованием прецизионного оригинального метода измерений показателя преломления и тангенса угла диэлектрических потерь $\operatorname{tg}\delta$ на основе открытых высокодобротных резонаторов Фабри–Перо. Показано, что в сверхчистых полупроводниковых монокристаллических подложках GaAs потери в частотном диапазоне от 100 до 260 ГГц в основном определяются решеточным поглощением, в то время как в монокристаллическом кремнии основной механизм потерь – поглощение на свободных носителях заряда; при этом $\operatorname{tg}\delta\approx$ (1 – 2) $\cdot$ 10$^{-4}$ даже при заметной, на уровне 10$^{12}$ см$^{-3}$, концентрации свободных носителей. В отличие от GaAs и Si, в компенсированных кристаллах InP : Fe $\operatorname{tg}\delta$ практически не зависит от частоты в диапазоне от 100 до 260 ГГц, что связывается с проводимостью материала по прыжковому механизму. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и оптимизации микроволновых полупроводниковых приборов, в частности устройств умножения частоты и управляемого вывода излучения непрерывных и импульсных гиротронов.