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基于光耦合增强的太赫兹量子阱探测器材料和器件研究(郑元辽), (利用表面等离极化激元共振增强吸收, 分子束外延制备太赫兹量子阱探测器材料, 金属…
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利用表面等离极化激元共振增强吸收
当太赫兹光从衬底端入射后,经过周期性金属光栅倒格矢的补偿,入射的太赫兹波与金属表面等离激元发生共振,激发出横向传播的等离极化激(SPP),由于近场效应的作用,在量子阱区域能够产生平行于量子阱生长方向的强电场分量,从而提高量子阱对太赫兹光光子的子带间吸收率
SPP 存在于金属和介质的分界面上,在界面处沿着补偿波矢方向传播,并且其局域的电场强度沿垂直表面方向呈指数衰减。
LSP 模与 SPP 模不同,其并不能沿表面传播而是以
驻波形式振荡,其最大的特点是金属颗粒附近的强局域场[65],并且 LSP 的激发不存在波矢补偿机制
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太赫兹量子阱探测器(THz QWP)
根据量子限域效应,当所堆叠的势阱尺寸达到纳米量级时(接近或小于电子的平均自由程),费米能级附近连续态的电子能级将分裂成独立束缚能级,当入射光的能量满足束缚能级中基态与某一激发态的能量差时,相应的电子则会被激发到激发态的能级上,在电场的作用下,电子可隧穿或激发至连续态中形成光电流
在光子的激发过程中,对于n型掺杂的量子阱探测器,由于子带间的跃迁选择定则(与导带能级对称性相关),只有电场分量沿着材料生长方向的入射光才会被子带电子所吸收,因此量子阱探测器的光耦合一般采用45°磨角、布儒斯特角以及一些衍射光栅进行探测
为了达到降低暗电流的目的,太赫兹波段的量子阱阱内一般采用低掺杂,因此子带间吸收效率也就非常低,为了提高吸收效率,目前研究或应用最多的**三种光耦合结构为金属衍射光栅、金属微腔耦合结构以及表面等离激元耦合结构
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