Мы описываем методы проектирования, изготовления и экспериментальной характеристике плазмонных фотопроводящими излучателей, которые предлагают два порядка более высоких уровнях терагерцового мощность по сравнению с фотопроводящими излучателей.
Методическая статья
Мы описываем методы проектирования, изготовления и экспериментальной характеристике плазмонных фотопроводящими излучателей, которые предлагают два порядка более высоких уровнях терагерцового мощность по сравнению с фотопроводящими излучателей.
В этом видео статье мы приводим детальное обоснование высокоэффективного способа генерации терагерцового волн. Наша методика основана на фотопроводимости, который был одним из наиболее часто используемых методов для терагерцового поколения 1-8. Терагерцового поколения в фотопроводящую излучателя достигается путем закачки сверхбыстрых фотобарабан с импульсным или гетеродинирована лазерной подсветкой. Индуцированный фототок, который следует за конвертом лазера накачки, направляется на терагерцового излучающей антенны соединен с электродами, фотобарабан для создания контакта терагерцового излучения. Хотя квантовая эффективность фотопроводящую эмиттером теоретически может достигать 100%, относительно длинный путь транспортировки длины фото генерируемых носителей к контактным электродам обычными фотопроводниками серьезно ограничивает их квантовую эффективность. Кроме того, эффект скрининга носителей и теплового пробоя строго ограничить максимальную P ВыходАуэр обычных фотопроводящими источников терагерцового. Для решения квантового ограничения эффективности обычных фотопроводящими излучателей терагерцового, мы разработали новую концепцию фотопроводящими излучатель, который включает в плазмонных конфигурации контакта электрода для обеспечения высокой квантовой эффективностью и сверхбыстрого строя одновременно. При использовании нано-плазмонных контактными электродами, мы существенно уменьшить среднюю фото генерируемые переноса носителей путь к электродам фотопроводника контакта по сравнению с обычными фоторезисторов 9. Наш метод также позволяет повысить фотопроводника активную область без значительного увеличения емкостной нагрузки к антенне, повышение максимальной мощности терагерцового излучения, предотвращая эффект скрининга носителей и тепловому разрушению при высокой оптической мощности накачки. Путем включения плазмонных контактные электроды, мы демонстрируют повышение оптико-терагерцового преобразования энергии эффективности обычного фотопроводящего теrahertz излучатель на коэффициент 50 10.
Мы представляем новый фотопроводящими терагерцового излучателя, который использует конфигурацию плазмонных контакта электрода для повышения оптико-терагерцового эффективность преобразования на два порядка величины. Наша методика рассматривает наиболее важные ограничения традиционных фотопроводящими терагерцового излучателей, а именно низкую выходную мощность и низкая эффективность власти, которые происходят от присущего компромисс между высокой квантовой эффективностью и сверхбыстрых работой обычных фотопроводниками.
Одним из ключевых новинкой в нашей конструкции, которые привели к этому повышение производительности скачок является создание конфигурации контактного электрода, который накапливается большое количество фото генерируемые носители в непосредственной близости к контактным электродам, так что они могут быть собраны в суб- пикосекундном сроки. Иными словами, соотношение между фотопроводника операции сверхбыстрых и высокую квантовую эффективность снижается за счет пространственной манипуляции с фото-родовТед перевозчиков. Плазмонных контактные электроды предложить эту уникальную возможность, (1) позволяет свету заключении в наноразмерных устройств активной области между электродами плазмонных (за дифракционный предел), (2) необычный свет усиления при контакте металла и фото-поглощающие полупроводник 10, 11. Другой важной особенностью нашего решения является то, что он вмещает большой фотобарабан активных областей без значительного увеличения в паразитной нагрузкой до терагерцового излучающей антенны. Используя большой фотобарабан активных областей включите смягчения эффекта скрининга носителей и теплового пробоя, которые являются конечными ограничения на максимальную мощность излучения от обычных фотопроводящими излучателей. Это видео статья сосредоточена на уникальные атрибуты нашего представленное решение, описывая руководящих физике, численного моделирования и экспериментальной проверки. Мы экспериментально продемонстрировать 50 раз выше терагерцового полномочий от плазмонных фотоoconductive излучателя по сравнению с аналогичным фотопроводящими излучатель с не-плазмонных контактными электродами.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Плазмонных Фотопроводящий Изготовление излучателя
2. Плазмонных Фотопроводящий характеристика излучателя
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Чтобы продемонстрировать потенциальным плазмонных электродов для повышения мощности терагерцового, были изготовлены два терагерцового излучателей: обычный (рис. 1а) и плазмонных (рис. 1б) фотопроводящими эмиттером включения плазмонных контактные электроды для сокращения времени переноса носителей, чтобы связаться с электродами. Обе конструкции состоят из сверхбыстрых фотопроводника с 20 мкм, зазор между анодом и катодом контактов подключен к 60 мкм, антенна бабочка с максимальной и мини...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этом видео статье мы представляем новый фотопроводящими технику терагерцового поколения, который использует конфигурацию плазмонных контакта электрода для повышения оптико-терагерцового эффективность преобразования на два порядка величины. Значительное увеличение мощности излучения терагерцового из представленных плазмонных фотопроводящими излучателей является очень ценным для будущих высокочувствительный терагерцового диапазона, спектроскопии и спектрометрии систем, используемых для химической идентификации передовой...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Нет конфликта интересов объявлены.
Авторы хотели бы поблагодарить за предоставление Picometrix LT-GaAs подложке и благодарят за финансовую поддержку из Мичигана космических грантов консорциума, DARPA премия для молодых факультет руководством д-ра Джона Альбрехт (Договор № N66001-10-1-4027), NSF КАРЬЕРА Премия руководством д-ра Самира аль-Газали (Договор № N00014-11-1-0096), ОНР премия для молодых следователь руководством д-ра Пола Маки (Договор № N00014-12-1-0947), а ARO премия для молодых следователь управляемых Доктор Палмер Dev (Договор № W911NF-12-1-0253).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Reagent | |||
| Полиметилметакрилат (PMMA) | MicroChem | 950K PMMA A4 | |
| Гексаметилдисилазан (HMDS) | Shin-Etsu MicroSI | MicroPrime HP Primer | |
| Оптический фоторезист | Dow Chemical | Megaposit SPR 220-3.0 | |
| Проявитель фоторезиста | AZ Электронные материалы | AZ 300 MIF Проявитель | |
| метилиизо-бутилового кейтона (MIBK) | Avantor Performance Materials | 9322-03 | |
| Equipment | |||
| Ti:Сапфировый лазер с синхронизацией мод | MIRA 900D V10 XW OPT 110V | ||
| Pyr– Детектор | спектра | SPI-A-65 ТГц | |
| Инструмент электронно-лучевой литографии | JEOL | JBX-6300-FS | |
| Плазменный стриппер | Выход инженерных систем | YES-CV200RFS | |
| Металлический испаритель | Denton Vacuum | SJ-20 | |
| Инструмент для химического осаждения из газовой фазы с усилением плазмы | GSI | GSI PECVD SYSTEM | |
| Проекционная литография Шаговый Каппер | GCA | AutoStep 200 | |
| Реактивный ионный травитель | LAM Research | 9400 | |
| Анализатор параметров | Hewlett Packard | 4155A | |
| Оптический прерыватель | Thorlabs | MC2000 | |
| Синхронный усилитель | Stanford Research Systems | SR830 | |
| Электрооптический модулятор | Thorlabs | EO-AM-NR-C2 | |
| Моторизованная линейная сцена | Thorlabs | NRT100 | |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение