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InAs/GaSb量子阱中太赫兹光电导特性

魏相飞 何锐 张刚 刘向远

InAs/GaSb量子阱中太赫兹光电导特性

魏相飞, 何锐, 张刚, 刘向远
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  • 太赫兹技术由于具有重大的科学价值及应用前景而引起了广泛关注,其核心问题是性能优异的室温太赫兹辐射源和探测器研究.本文用半经典的玻尔兹曼方程方法研究了InAs/GaSb量子阱系统中载流子对电磁场的响应,运用平衡方程方法求解玻尔兹曼方程得到了量子阱系统中的光电导,系统地研究了量子阱结构对光电导的影响,揭示了在该量子阱系统中光电导产生的物理机制.研究发现,量子阱结构主要通过调节载流子的能级、浓度和波函数的耦合影响光电导,对称性较好的量子阱结构(8 nm-8 nm)的光电导信号更强,其峰值落在太赫兹区(0.2 THz),并且在低温下器件的性能较好,温度升高则吸收峰略有降低,且光电导峰值发生红移.研究结果表明该量子阱系统可以用作室温太赫兹光电器件.
      通信作者: 魏相飞, flyxfwei@sina.com
    • 基金项目: 安徽省自然科学基金(批准号:1408085QA13)、安徽省教育厅重点项目(批准号:KJ2017A406,KJ2017A401,KJ2016A749)和皖西学院产学研项目资助的课题.
    [1]

    Liu H B, Zhong H, Karpowicz N, Chen Y, Zhang X C 2007 Proc. IEEE 95 1514

    [2]

    Cao J C 2006 Physics 35 632 (in Chinese) [曹俊诚 2006 物理 35 632]

    [3]

    Li H, Han Y J, Tan Z Y, Zhang R, Cao J C 2010 Acta Phys. Sin. 59 2169 (in Chinese) [黎华, 韩英军, 谭智勇, 张戎, 曹俊诚 2010 物理学报 59 2169]

    [4]

    Tan Z Y, Wan W J, Li H, Cao J C 1983 Phys. Rev. B 28 842

    [5]

    Altarelli M 1983 Phys. Rev. B 28 842

    [6]

    Munekata H, Esaki L, Chang L L 1987 J. Vac. Sci. Technol. B 5 809

    [7]

    Yu L J, Deng G R, Su Y H 2012 Infrared Technology 34 683 (in Chinese) [余连杰, 邓功荣, 苏玉辉 2012 红外技术 34 683]

    [8]

    Wei X F, Xu W, Zeng Z 2007 J. Phys.: Condens. Mat. 19 506209

    [9]

    Norton P 2006 Opto-Electton. Rev. 14 1

    [10]

    Norton P R, Campbell J B, Horn S B, Reago D A 2000 Proc. SPIE 4130 226

    [11]

    Horn S, Norton P, Cincotta T, Stoltz A J, Benson J D, Perconti P, Campbell J 2000 Proc. SPIE 5074 44

    [12]

    Gautam N, Kim H S, Kutty M N, Plis E, Dawson L R, Krishna S 2010 Appl. Phys. Lett. 96 231107

    [13]

    Liu C, Hughes T L, Qi X L, Wang K, Zhang S C 2008 Phys. Rev. Lett. 100 236601

    [14]

    Knez I, Du R R 2012 Front. Phys. 7 200

    [15]

    Knez I, Du R R, Sullivan G 2012 Phys. Rev. B 86 165439

    [16]

    Knez I, Du R R 2011 Phys. Rev. Lett. 107 136603

    [17]

    Knez I, Du R R 2012 Phys. Rev. Lett. 109 186603

    [18]

    Yan B, Zhang S C 2012 Rep. Prog. Phys. 75 096501

    [19]

    Yang C H, Wang G X, Zhang C, Ao Z M 2017 J. Appl. Phys. 122 133109

    [20]

    Yang C H, Chen Y Y, Jiang J J, Ao Z M 2016 Solid State Commun. 227 23

    [21]

    Jonsson B, Eng S T 1990 IEEE J. Quantum Elect. 26 2025

    [22]

    Ying H, Zhang F M, Yang Y F, Li C F 2010 Chin. Phys. B 19 040306

    [23]

    He Y, Cao Z Q, Shen Q H 2004 Chin. Phys. Lett. 21 2089

    [24]

    Lei X L, Liu S Y 2000 J. Phys.: Condens. Mat. 12 4655

  • [1]

    Liu H B, Zhong H, Karpowicz N, Chen Y, Zhang X C 2007 Proc. IEEE 95 1514

    [2]

    Cao J C 2006 Physics 35 632 (in Chinese) [曹俊诚 2006 物理 35 632]

    [3]

    Li H, Han Y J, Tan Z Y, Zhang R, Cao J C 2010 Acta Phys. Sin. 59 2169 (in Chinese) [黎华, 韩英军, 谭智勇, 张戎, 曹俊诚 2010 物理学报 59 2169]

    [4]

    Tan Z Y, Wan W J, Li H, Cao J C 1983 Phys. Rev. B 28 842

    [5]

    Altarelli M 1983 Phys. Rev. B 28 842

    [6]

    Munekata H, Esaki L, Chang L L 1987 J. Vac. Sci. Technol. B 5 809

    [7]

    Yu L J, Deng G R, Su Y H 2012 Infrared Technology 34 683 (in Chinese) [余连杰, 邓功荣, 苏玉辉 2012 红外技术 34 683]

    [8]

    Wei X F, Xu W, Zeng Z 2007 J. Phys.: Condens. Mat. 19 506209

    [9]

    Norton P 2006 Opto-Electton. Rev. 14 1

    [10]

    Norton P R, Campbell J B, Horn S B, Reago D A 2000 Proc. SPIE 4130 226

    [11]

    Horn S, Norton P, Cincotta T, Stoltz A J, Benson J D, Perconti P, Campbell J 2000 Proc. SPIE 5074 44

    [12]

    Gautam N, Kim H S, Kutty M N, Plis E, Dawson L R, Krishna S 2010 Appl. Phys. Lett. 96 231107

    [13]

    Liu C, Hughes T L, Qi X L, Wang K, Zhang S C 2008 Phys. Rev. Lett. 100 236601

    [14]

    Knez I, Du R R 2012 Front. Phys. 7 200

    [15]

    Knez I, Du R R, Sullivan G 2012 Phys. Rev. B 86 165439

    [16]

    Knez I, Du R R 2011 Phys. Rev. Lett. 107 136603

    [17]

    Knez I, Du R R 2012 Phys. Rev. Lett. 109 186603

    [18]

    Yan B, Zhang S C 2012 Rep. Prog. Phys. 75 096501

    [19]

    Yang C H, Wang G X, Zhang C, Ao Z M 2017 J. Appl. Phys. 122 133109

    [20]

    Yang C H, Chen Y Y, Jiang J J, Ao Z M 2016 Solid State Commun. 227 23

    [21]

    Jonsson B, Eng S T 1990 IEEE J. Quantum Elect. 26 2025

    [22]

    Ying H, Zhang F M, Yang Y F, Li C F 2010 Chin. Phys. B 19 040306

    [23]

    He Y, Cao Z Q, Shen Q H 2004 Chin. Phys. Lett. 21 2089

    [24]

    Lei X L, Liu S Y 2000 J. Phys.: Condens. Mat. 12 4655

  • [1] 张德恒, 刘云燕, 张德骏. 用MOCVD方法制备的n型GaN薄膜紫外光电导. 物理学报, 2001, 50(9): 1800-1804. doi: 10.7498/aps.50.1800
    [2] 张戎, 郭旭光, 曹俊诚. 太赫兹量子阱光电探测器光栅耦合的模拟与优化. 物理学报, 2011, 60(5): 050705. doi: 10.7498/aps.60.050705
    [3] 刘柱, 赵志飞, 郭浩民, 王玉琦. InAs/GaSb量子阱的能带结构及光吸收. 物理学报, 2012, 61(21): 217303. doi: 10.7498/aps.61.217303
    [4] 周康, 黎华, 万文坚, 李子平, 曹俊诚. 太赫兹量子级联激光器频率梳的色散. 物理学报, 2019, 68(10): 109501. doi: 10.7498/aps.68.20190217
    [5] 冯辉, 潘学聪, 杨玉平, 冯帅, 王义全, 王文忠. CuS纳米粒子在太赫兹波段的光电性质研究. 物理学报, 2011, 60(2): 027802. doi: 10.7498/aps.60.027802
    [6] 常俊, 黎华, 韩英军, 谭智勇, 曹俊诚. 太赫兹量子级联激光器材料生长及表征. 物理学报, 2009, 58(10): 7083-7087. doi: 10.7498/aps.58.7083
    [7] 黎华, 韩英军, 谭智勇, 张戎, 曹俊诚. 半绝缘等离子体波导太赫兹量子级联激光器工艺研究. 物理学报, 2010, 59(3): 2169-2172. doi: 10.7498/aps.59.2169
    [8] 谭智勇, 陈镇, 韩英军, 张戎, 黎华, 郭旭光, 曹俊诚. 基于太赫兹量子级联激光器的无线信号传输的实现. 物理学报, 2012, 61(9): 098701. doi: 10.7498/aps.61.098701
    [9] 朱永浩, 黎华, 万文坚, 周涛, 曹俊诚. 三阶分布反馈太赫兹量子级联激光器的远场分布特性. 物理学报, 2017, 66(9): 099501. doi: 10.7498/aps.66.099501
    [10] 李金锋, 万婷, 王腾飞, 周文辉, 莘杰, 陈长水. 太赫兹量子级联激光器中有源区上激发态电子向高能级泄漏的研究. 物理学报, 2019, 68(2): 021101. doi: 10.7498/aps.68.20181882
    [11] 樊正富, 谭智勇, 万文坚, 邢晓, 林贤, 金钻明, 曹俊诚, 马国宏. 低温生长砷化镓的超快光抽运-太赫兹探测光谱. 物理学报, 2017, 66(8): 087801. doi: 10.7498/aps.66.087801
    [12] 陈小兰, 张耘, 冉启义. 掺铁铌酸锂晶体的光电导衰减特性研究. 物理学报, 2013, 62(3): 037201. doi: 10.7498/aps.62.037201
    [13] 张世斌, 孔光临, 徐艳月, 王永谦, 刁宏伟, 廖显伯. 微量硼掺杂非晶硅的瞬态光电导衰退及其光致变化. 物理学报, 2002, 51(1): 111-114. doi: 10.7498/aps.51.111
    [14] 袁先漳, 裴慧元, 陆卫, 李宁, 史国良, 方家熊, 沈学础. Zn0.04Cd0.96Te中深能级的红外光电导谱研究. 物理学报, 2001, 50(4): 775-778. doi: 10.7498/aps.50.775
    [15] 孙红三, 董占民, 许佳, 李一, 孙家林. 宏观长Ag2S纳米线簇的制备及其温度电导特性和光电导特性. 物理学报, 2011, 60(7): 077304. doi: 10.7498/aps.60.077304
    [16] 邓新华, 刘江涛, 袁吉仁, 王同标. 全新的电导率特征矩阵方法及其在石墨烯THz频率光学特性上的应用. 物理学报, 2015, 64(5): 057801. doi: 10.7498/aps.64.057801
    [17] 张学进, 陆延青, 陈延峰, 朱永元, 祝世宁. 太赫兹表面极化激元. 物理学报, 2017, 66(14): 148705. doi: 10.7498/aps.66.148705
    [18] 张真真, 黎华, 曹俊诚. 高速太赫兹探测器. 物理学报, 2018, 67(9): 090702. doi: 10.7498/aps.67.20180226
    [19] 李晓楠, 周璐, 赵国忠. 基于反射超表面产生太赫兹涡旋波束. 物理学报, 2019, 68(23): 238101. doi: 10.7498/aps.68.20191055
    [20] 韩煜, 袁学松, 马春燕, 鄢扬. 波瓣波导谐振腔太赫兹回旋管的研究. 物理学报, 2012, 61(6): 064102. doi: 10.7498/aps.61.064102
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-22
  • 修回日期:  2018-06-19
  • 刊出日期:  2018-09-20

InAs/GaSb量子阱中太赫兹光电导特性

  • 1. 皖西学院电气与光电工程学院, 六安 237012
  • 通信作者: 魏相飞, flyxfwei@sina.com
    基金项目: 

    安徽省自然科学基金(批准号:1408085QA13)、安徽省教育厅重点项目(批准号:KJ2017A406,KJ2017A401,KJ2016A749)和皖西学院产学研项目资助的课题.

摘要: 太赫兹技术由于具有重大的科学价值及应用前景而引起了广泛关注,其核心问题是性能优异的室温太赫兹辐射源和探测器研究.本文用半经典的玻尔兹曼方程方法研究了InAs/GaSb量子阱系统中载流子对电磁场的响应,运用平衡方程方法求解玻尔兹曼方程得到了量子阱系统中的光电导,系统地研究了量子阱结构对光电导的影响,揭示了在该量子阱系统中光电导产生的物理机制.研究发现,量子阱结构主要通过调节载流子的能级、浓度和波函数的耦合影响光电导,对称性较好的量子阱结构(8 nm-8 nm)的光电导信号更强,其峰值落在太赫兹区(0.2 THz),并且在低温下器件的性能较好,温度升高则吸收峰略有降低,且光电导峰值发生红移.研究结果表明该量子阱系统可以用作室温太赫兹光电器件.

English Abstract

参考文献 (24)

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