研究目的
研究在横向电场导致二维电子加热的条件下，AlGaN/GaN异质结构中电激发二维等离子体引起的选择性太赫兹发射。
研究成果
研究表明，在具有表面金属光栅的AlGaN/GaN异质结构中，由于非平衡二维等离子体激元的作用，太赫兹辐射发射出现了显著的选择性放大。发射频率可通过光栅周期进行调控，且非平衡二维等离子体激元的有效温度接近热二维电子温度。这些发现可能有助于开发基于氮化镓的电泵浦太赫兹发射器。
研究不足
该研究的局限性在于锗镓(Ge:Ga)探测器的光谱范围以及磁场调谐锑化铟(InSb)滤波器的分辨率。与量子级联激光器相比，太赫兹发射器的电光转换效率相对较低。
1：实验设计与方法选择：
本研究设计了具有表面金属光栅的AlGaN/GaN异质结构，以探究电激励下的太赫兹发射现象。通过严格求解麦克斯韦方程组，对平衡态透射和吸收光谱进行了理论建模。
2：样品选择与数据来源：
采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术在c面蓝宝石衬底上生长AlGaN/GaN异质结构。制备并表征了不同光栅周期的样品。
3：实验设备与材料清单：
布鲁克Vertex 80v傅里叶光谱仪、Ge:Ga探测器、作为磁场调谐滤波器的n-InSb板、超导螺线管、数字示波器，以及用于光栅制备的电子束光刻技术。
4：实验流程与操作步骤：
在脉冲电场激励下研究太赫兹电致发光现象。检测太赫兹辐射的积分强度，并采用Ge:Ga探测器配合磁场调谐InSb滤波器进行光谱研究。
5：数据分析方法：
运用功率平衡方程分析I-V特性并确定热二维电子的有效温度。通过分析光谱辐射密度来识别二维等离子体激元共振。
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Fourier spectrometer
Bruker Vertex 80v
Bruker
Used for measuring THz transmission and absorption spectra.
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Ge:Ga detector
Used for detecting THz radiation.
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n-InSb plate
Used as a magnetic-field-tuned filter for spectral studies of THz electroluminescence.
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Superconducting solenoid
Used to generate a magnetic field for the n-InSb filter.
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Digital oscilloscope
Used for recording photoresponse oscillograms.
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Electron beam lithography system
Used for fabricating metal gratings on the sample surface.
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