Излучатели терагерцового диапазона на основе полупроводниковых наноструктур

Проблема создания компактных источников излучения дальнего ИК диапазона продолжаетоставаться актуальной. В диапазоне 1-5 ТГц и свыше 15 THz (λ = 20 мкм) наиболее эффективнымиизлучателями являются квантовые каскадные лазеры (ККЛ) [1]. В интервале 5-15 ТГц в большинствеиспользуемых для создания ККЛ полупроводников А3В5 наблюдается сильное фононноепоглощение, препятствующей лазерной генерации. Имеются отдельные сообщения о лазернойгенерации в этом диапазоне на основе графена и III-нитридов, где частоты оптических фононовзначительно выше, однако эти работы пока не получили подтверждения. В докладе будет сделанобзор последних результатов по продвижению в дальний ИК диапазон ККЛ на основеполупроводниковых систем отличных от GaAs/AlGaAs [2-4] и межзонных лазеров на основеузкозонных твердых растворов PbSnSe. В PbSnSe частоты оптических фононов, напротив, низки, асимметрия законов дисперсии электров и дырок подавляет безызлучательную межзонную ожерекомбинацию, что позволило продемонстрировать лазерную генерацию вплоть до длины волны 50мкм (f = 6 ТГц) [5]. Показано, что лазеры на основе PbSnSe могут быть использованы длялабораторной спектроскопии, однако их характеристики радикально ограничены технологией ростаматериала: типичная концентрация электрически активных собственных дефектов составляет 1018-1019 см-3 и может быть снижена максимум до 1017 см-3путем многомесячного отжига.Альтернативной узкозонной полупроводниковой системой с «графеноподобным» (близким клинейному) законом дисперсии являются квантовые ямы (КЯ) HgTe/CdHgTe, выращиваемые в ИФПСО РАН методом молекулярно-лучевой эпитаксии с концентрацией остаточных примесей на уровне1014 см-3. Как в PbSnSe, в CdHgTe частоты оптических фононов ниже, чем материалах A3B5, асимметричные законы дисперсии электронов и дырок подавляют оже-рекомбинацию. Все этопозволяет рассчитывать на создание лазеров, работающих в широком интервале длин волн от 3 до 50мкм (вплоть до f = 6 ТГц). В докладе будут представлены результаты наблюдения стимулированногоизлучения вплоть до длины волны 20 мкм [6] и результаты исследований характеристик материала надлинах волн до 50 мкм, подтверждающие сделанный вывод.