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具有GaAs/AlGaAs量子阱的平面波导中光诱导的强耦合与弱耦合态间转变
摘要： 平面波导中的激子极化激元因其较大的波导面内群速度，在极化激元电路应用中备受关注。我们展示了基于AlGaAs平面波导（含GaAs/AlGaAs量子阱）通过光调控激子极化激元耦合的能力。随着光照强度增加，强耦合与弱耦合状态之间的转变现象，可通过量子阱充电导致的激子模式损耗增强来解释。该假设通过共振照明的反射光谱实验得到验证。
关键词： AlGaAs、GaAs、平面波导、强耦合、量子阱、激子-极化激元、弱耦合
更新于2025-09-23 15:21:01
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MOCVD生长的自发AlGaAs超晶格上制造的MSM光电探测器具有改进的光谱和时间响应特性
摘要： 报道了一种共面金属-半导体-金属非对称背靠背肖特基二极管光电探测器，该器件采用金属有机气相外延技术在GaAs(100)衬底上生长的天然超晶格AlGaAs材料。研究发现，基于超晶格的器件在探测效率和光响应性能方面显著优于高温退火均质AlGaAs器件。在1V正向偏压下，原生天然超晶格器件的响应度、探测率和灵敏度峰值分别为10.133 mA/W、7.6×1011 cmHz1/2W?1和81.06 cm2/W，而均质AlGaAs器件的对应值分别为1.14 mA/W、7.05×101? cmHz1/2W?1和2.82 cm2/W。此外，天然超晶格结构器件对脉冲光的响应速度更快，上升时间和衰减时间分别为560μs和1ms，而无序体AlGaAs器件对应时间为2ms和7ms。通过建立包含三个二极管的模型解释了器件优异的光谱和时间特性：两个金属-半导体结处的肖特基二极管，以及表征超晶格调制净效应的第三个二极管。第三个势垒主要由铝组分的周期性调制产生，在光照下激活超晶格通道增强光电流的同时保持暗电流较小。有源半导体层中异质界面处内建电场对光生载流子的快速扫掠，使得超晶格结构器件的特征时间远小于均质AlGaAs器件。光响应和速度性能的退化归因于热退火导致的互扩散效应。
关键词： AlGaAs/GaAs，光谱响应，金属-半导体-金属光电探测器，天然超晶格，时间响应
更新于2025-09-12 10:27:22
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[2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 亚波长AlGaAs/GaAs垂直发射纳米柱中光提取效率的显著增强
摘要： 将主动纳米光子器件（即纳米激光器和纳米发光二极管/nanoLEDs）缩小至深亚微米尺寸，对于实现未来紧凑型光子集成电路在光通信[1]及生物传感与生物成像应用[2]所需的小型化（<1 μm2）、低能耗（<10 fJ/比特）和高效率（>10%）光源至关重要。随着这些纳米级光源表体比急剧增大，强非辐射过程和光提取困难等因素已被证实会显著降低nanoLEDs和纳米激光器的外量子效率[3]。尽管学界已在光增强与出耦合方法（如二维光子晶体[4]、光学纳米天线[5]或集成光栅耦合器的纳米波导[3]）方面开展深入研究，但当发光结构尺寸缩减至深亚波长（<<λ/3）量级时，这些方案实施难度极大。 本研究报道了砷化镓衬底上垂直发射的未掺杂AlGaAs/GaAs/AlGaAs锥形柱体在发射标称面积缩小至亚微米尺度时（图1a），在λ~670 nm处呈现显著增强的信号。通过电子束光刻和干法刻蚀技术制备了横向宽度200 nm至8 μm的垂直发射柱体，并采用λ=561 nm激光激发的显微光致发光(PL)显微镜进行表征。图1b展示了光学泵浦微柱（上）与纳米柱（下）的发射图像实例（插图为对应强度分布）。微柱发光强度随直径减小呈平面LED典型的d2缩放规律递减；但当直径从4 μm缩减至0.2 μm（尤其在300 nm < d < 400 nm区间），尽管标称发射面积缩小超100倍，强度仅衰减约10倍——例如d=360 nm柱体的发射强度峰值及积分强度与d~1 μm柱体相当，这种显著偏离微柱d2依赖性的现象实现了27倍发光增强（图1c总结）。 针对d=360 nm锥形纳米柱的FDTD模拟（图1a底部）表明该增强源于三重效应：i) 横向尺寸减小抑制光学模式；ii) 高效空气耦合输出；iii) 锥形结构定向发射增强。值得注意的是，如图1c蓝圈所示，经(NH4)2S表面钝化及约50 nm SiO?介质封盖后发光性能可进一步提升，亚微米柱发光强度较未钝化样品提高3倍。总之，本研究实现了深亚波长垂直发射纳米柱的光提取效率大幅跃升，使纳米级器件获得媲美微米器件的明亮发光。结合表面复合抑制效应，该成果对开发低功耗光互连用高性能纳米光电器件、实现光子集成电路中室温高效光源具有重要价值。
关键词： 亚波长、纳米光子学、垂直发射纳米柱、AlGaAs/GaAs、光提取效率
更新于2025-09-11 14:15:04
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AlGaAs/GaAs太赫兹量子级联激光器分子束外延中的时间稳定性和绝对组分问题
摘要： 太赫兹量子级联激光器（THz QCL）的运行高度依赖于有源区堆叠外延生长过程中，阱层和垒层以特定厚度进行可重复制备。这凸显了严格调控生长速率以及生长过程中硅与III族元素蒸发源束流稳定性的重要性[1]。研究报道[2]显示，两台基于标称相同多层异质结构Al0.15Ga0.85As/GaAs的太赫兹量子级联激光器，由于GaAs与AlAs生长速率出现微小偏差（分别为4%和1.6%），其工作频率分别达到2.59 THz和2.75 THz。文献[3]测定工作激光异质结构的厚度公差至少需控制在2%以上，而厚度偏差达4.3%和6.5%的结构则无法激射。在[4]中，为维持GaAs恒定生长速率需提高镓源温度（此时铝源温度基本保持不变，因AlAs生长速率变化可忽略）。采用这种生长速率补偿技术发现，两块总厚度约10微米的标称相同结构存在约1%的厚度差异。因此校准流程与精确分析技术对提升计量能力至关重要。
关键词： 分子束外延、计量学、AlGaAs/GaAs、太赫兹量子级联激光器、生长速率
更新于2025-09-10 09:29:36