对于M平面GaN太赫兹量子级联激光器结构设计和对共振声和声散射注射系统的兴奋剂效应
Fan Ye1, Yiyang Wang1, Li Wang2
1School of Electronics Science and Engineering, Nanjing University, 163 Xianlin Street, Qixia District, Nanjing, 210046, China.
Scientific reports
|July 14, 2023
概括
这项研究探讨了非极性m平面化 (GaN) 太赫兹量子级联激光器 (THz-QCLs). 研究人员在室温下实现了显著的峰值增长,证明了GaN THz-QCL设备的潜力.
科学领域:
- 半导体物理 半导体物理
- 量子电子学 量子电子学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 非极性m平面化 (GaN) 是太赫兹量子级联激光器 (THz-QCLs) 的一个有前途的材料.
- 传统的共振声波 (RP) 和声波散射注入 (PSI) 设计方案正在研究THz-QCLs.
研究的目的:
- 研究和比较两个不同的THz-QCL设计方案在m平面GaN.的性能.
- 分析兴奋剂密度对制造指导的峰值增益的影响.
- 为了证明在基于GaN的THz-QCL中室温激光的可行性.
主要方法:
- 使用了自相一致的非平衡格林函数 (NEGF) 计算.
- 研究了两个设计方案:三井共振声 (RP) 和两井声散射注入 (PSI).
- 对两种设计来说,分析了兴奋剂密度对峰值增益的影响.
主要成果:
- 在8.2 THz时达到41.8 cm-1的峰值增益和在7.7 THz时达到44.2 cm-1的峰值增益是在300 K时获得的.
- 该PSI方案利用地面状态来测量激光水平,以减轻GaN中激发状态的扩大.
- 观察到明显的兴奋剂密度依赖,归因于不同的扩大行为.
结论:
- 该研究强调了m平面GaN THz-QCLs在室温操作中的潜力.
- 该PSI设计显示出可以克服基于GaN的THz发射器的局限性.
- 优化的兴奋剂策略对于最大限度地提高这些设备的峰值效益至关重要.
