Analysis, Design and Multi-physics Simulation of a Terahertz Photoconduc-tive Antenna Using Finite Element Method

• Corredor Camargo, Oscar Fabian ^[1] ; Gonzalez Galindo, Diana ^[1] ; Torres Urrea, Cristhian ^[1] ; Criollo Paredes, Carlos ^[2] ; Suarez Mora, David ^[3]
  1. [1] Universidad Cooperativa de Colombia

     Universidad Cooperativa de Colombia

     Colombia

     
  2. [2] Universidad de Nariño

     Universidad de Nariño

     Colombia

     
  3. [3] Universidad E.C.C.I.

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• Localización: Ingeniería, ISSN-e 2344-8393, ISSN 0121-750X, Vol. 25, Nº. 3, 2020 (Ejemplar dedicado a: September - December), págs. 378-392
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Análisis, diseño y simulación Multifísica de una Antena Fotoconductora Te-rahertz usando el Método de elementos finitos
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• Resumen
  • español

    Contexto: El estudio de las nanotecnologías ha mostrado grandes avances que incluyen la investigación y exploración en la región TeraHertz (THz), donde uno de sus enfoques más comunes es el uso de Antenas Fotoconductoras (PCA) debido a las propiedades intrínsecas de su emisión y a la naturaleza no destructiva de este tipo de radiación.

    Método: Este artículo describe el concepto de antena, sus principios de radiación, los fundamentos matemáticos, el material utilizado para la radiación y el ajuste de los parámetros para encontrar un resultado del pulso en THz, mediante el uso del método de elementos finitos accesible en el software COMSOL Multiphysics®.

    Resultados: Se presenta el resultado de un modelado computacional, que estudia el comportamiento de una PCA, donde la entrada del modelo escogida corresponde a la geometría y al material de la antena, mostrando la concentración del campo eléctrico en la zona GAP del dipolo y del substrato del semiconductor.

    Conclusiones: Dados los fundamentos teóricos que describen el comportamiento de las PCA en THz, fue posible configurar parámetros como la geometría de la antena, el láser a usar y los materiales de construcción para lograr la generación del pico de fotocorriente en el orden de 0,1 hasta 1,2 THz.

  • English

    Context: The study of nanotechnology has shown great advances that include research and exploration in the TeraHertz (THz) region, where one of its most common approaches is the use of Photoconductive Antennas (PCA) due to the intrinsic properties of their emission and nature non-destructive of this type of radiation.

    Method: This paper describes the antenna concept, its radiation principles, the mathematical foundations, the material used for radiation and the adjustment of the parameters to find a result of the pulse in THz, by using the finite element method accessible in COMSOL Multiphysics® software.

    Results: The result of a computational modeling is presented, which studies the behavior of a PCA, where the input of the chosen model corresponds to the geometry and material of the antenna, showing the concentration of the electric field in the GAP zone of the dipole and the substrate of the semiconductor.

    Conclusions: Given the theoretical foundations that describe the behavior of PCAs in THz, it was possible to configure parameters such as the geometry of the antenna, the laser to be used and the construction materials to achieve the generation of the photocurrent peak in the order of 0, 1 to 1.2 THz.