Herstellung und Charakterisierung supraleitender Hot-Electron-Bolometer als Frequenzmischer für Submillimeterwellen:
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INHALTSVERZEICHNIS
EINLEITUNG
5
1
DETEKTION
VON
SUBMILLIMETERWELLEN
IN
DER
RADIOASTRONOMIE
7
1.1
EINSATZBEREICH
.
7
1.2
PRINZIP
DES
HETERODYN-EMPFAENGERS
.
8
1.3
QUASIOPTISCHE
MISCHER
.
10
1.4
PLANARE
ANTENNEN
.
11
2
SUPRALEITENDE
HOT-ELECTRON-BOLOMETER
12
2.1
FUNKTIONSWEISE
EINES
BOLOMETERS
.
12
2.1.1
SCHEMATISCHE
DARSTELLUNG
.
12
2.1.2
DAS
BOLOMETER
ALS
HETERODYN-EMPFAENGER
.
13
2.1.3
MATHEMATISCHE
BESCHREIBUNG
.
14
2.2
SUPRALEITUNG
.
15
2.2.1
DIE
MIKROSKOPISCHE
THEORIE
DER
SUPRALEITUNG
.
15
2.2.2
DER
BCS-GRUNDZUSTAND
.
17
2.3
MIKROSKOPISCHE
BETRACHTUNG
DES
HOT-ELECTRON-BOLOMETERS
.
18
2.3.1
AUFHEIZUNG
DES
ELEKTRONENGASES .
18
2.3.2
PHONONEN
UND
DIFFUSIONSKUEHLUNG
.
19
2.4
MODELLE
SUPRALEITENDER
HOT-ELECTRON-BOLOMETER
.
21
2.4.1
DAS
BOLOMETER
ALS
KONZENTRIERTES
SCHALTELEMENT
.
21
2.4.2
HOTSPOT-MODELL
.
23
3
METHODEN
ZUR
HERSTELLUNG
VON
HOT-ELECTRON-BOLOMETERN
28
3.1
VERFAHREN
ZUR
MIKROSTRUKTURIERUNG
.
28
3.1.1
MAGNETRONSPUTTERN
.
28
3.1.2
OPTISCHE
LITHOGRAPHIE
.
29
3.1.3
REAKTIVES
LONENAETZEN
.
29
3.1.4
ELEKTRONENSTRAHLLITHOGRAPHIE
.
30
3.2
HERSTELLUNG
VON
HOT-ELECTRON-BOLOMETERN
AUS
NIOBNITRID
.
32
4
GLEICHSTROM-CHARAKTERISIERUNG
35
4.1
DIE
NIOBNITRID-SCHICHT
.
35
4.1.1
BESTIMMUNG
DER
SCHICHTDICKE
.
35
4.1.2
ELEKTRISCHE
EIGENSCHAFTEN
ULTRADUENNER
FILME
.
38
2
INHALTSVERZEICHNIS
4.2
STROM-SPANNUNGS-KENNLINIE
.
39
4.3
BESTIMMUNG
DER
KRITISCHEN
TEMPERATUR
.
42
4.4
VERGLEICH
DER
I(V)-KENNLINIE
MIT
DEM
HOTSPOT-MODELL
.
43
5
ANTENNENSTRUKTUREN
45
5.1
DER
MONOPOL
.
45
5.2
LINEARE
DIPOLANTENNEN
.
46
5.2.1
RICHTCHARAKTERISTIK
.
46
5.2.2
EINGANGSIMPEDANZ
.
48
5.3
RICHTCHARAKTERISTIK
EINER
DOPPELDIPOLANTENNE
.
48
5.4
BERECHNUNG
DER
ANTENNENLAENGE
.
50
5.4.1
DER
EINFLUSS
DES
SUBSTRATS
.
50
5.4.2
ANTENNENCHARAKTERISIERUNG
AM
MODELL
.
51
5.5
VERWENDETE
ANTENNENSTRUKTUREN
.
52
5.5.1
EINFACHE
DIPOLANTENNEN
.
.
52
5.5.2
DOPPELDIPOLANTENNEN
MIT
ZENTRALEM
BOLOMETER
.
53
5.5.3
DOPPELDIPOLANTENNEN
MIT
INDIVIDUELLEN
BOLOMETERN
.
54
6
MISCHEREXPERIMENTE
55
6.1
AUFBAU
DES
EMPFAENGERS
.
55
6.2
BESTIMMUNG
DER
RAUSCHTEMPERATUR
.
57
6.2.1
DER
Y-FAKTOR
.
57
6.2.2
KORREKTUR
DER
STRAHLTEILER-VERLUSTE
.
57
6.3
MESSUNG
DER
RAUSCHTEMPERATUR
BEI
810
GHZ
.
58
6.3.1
ERGEBNISSE
DER
EINFACHEN
DIPOLANTENNE
.
58
6.3.2
ERGEBNISSE
DER
DOPPELDIPOLANTENNE
MIT
INDIVIDUELLEN
HEB
.
59
6.3.3
ERGEBNISSE
DER
DOPPELDIPOLANTENNE
MIT
ZENTRALEM
HEB
.
62
6.4
BESTIMMUNG
DER
ZWISCHENFREQUENZ-BANDBREITE
.
64
7
IMPEDANZMESSUNG
ZUR
BESTIMMUNG
DER
ZWISCHENFREQUENZ-BANDBREITE
68
7.1
PRINZIP
DES
MESSVERFAHRENS
.
68
7.2
ZWISCHENFREQUENZ-BANDBREITE
ALS
FUNKTION
DER
IMPEDANZ
.
69
7.3
MESSUNG
DER
IMPEDANZ
.
72
7.3.1
EXPERIMENTELLER
AUFBAU
.
72
7.3.2
ERSATZSCHALTBILD
.
74
7.4
ERGEBNISSE
.
76
7.4.1
REAL
UND
IMAGINAERTEIL
DER
IMPEDANZ
.
76
7.4.2
DIE
FITPARAMETER
UND
IHRE
FEHLER
.
77
7.4.3
BESTIMMUNG
DER
ZWISCHENFREQUENZ-BANDBREITE
.
78
7.4.4
VERGLEICH
MIT
DEN
ERGEBNISSEN
DER
MISCHEREXPERIMENTE
.
78
7.4.5
ABHAENGIGKEIT
DES
ZWISCHENFREQUENZ
VOM
BIAS-PUNKT
.
79
INHALTSVERZEICHNIS
3
8
FREQUENZANPASSUNG
DER
ANTENNE
81
8.1
FUNKTIONSWEISE
DES
MARTIN-PUPLETT-SPEKTROMETERS
.
81
8.2
EXPERIMENTELLER
AUFBAU
.
84
8.3
ERGEBNISSE
.
84
8.3.1
EMPFINDLICHKEIT
DER
ANTENNEN
.
84
8.3.2
MESSUNGEN
IN
STICKSTOFF-ATMOSPHAERE
.
87
9
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
89
A
PROZEBPARAMETER
FUER
HOT-ELECTRON-BOLOMETER
93
A.L
NIOBNITRID-SCHICHT
.
93
A.2
DEFINITION
VON
ANTENNEN
UND
FILTER
.
94
A.3
DEFINITION
DER
BRUECKENLAENGE
.
95
A.4
DEFINITION
DER
MIKROBRUECKEN
.
96
LITERATURVERZEICHNIS
97 |
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