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Research on a highly efficient semiconductor THz emitting source using a metal thin-film mesh

基于金属薄膜网格的高效半导体太赫兹发射源的研究

基本信息

批准号：
16560288
负责人：
AKAZAWA Masamichi
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16560288/
关键词：
THz metal mesh metal hole array GaAs InAs surface plasmon-plariton TDS emitter LT-GaAs

项目摘要

It was confirmed that a metal mesh having an appropriate structure exhibits a high transmittance as a filter in the THz region. Especially a filter with the thickness much smaller than the transmitted wavelength does not have the cutoff property resulting in a high transmittance even for the tilted incidence. According to the results of simulation and experiment, it was found that the surface plasmon-polariton (SPP) contributes the transmission property. Then there is possibility that the boundary condition at the semiconductor surface for the THz emission is modified by attaching a metal mesh where the SPP modes exists.Actually a fundamental structure of the new THz emitter was fabricated and characterized. Though the THz generation inside the semiconductor is intense for large exit angle, the critical angle resulting from Snell's law limits the emission to the outside. In the tested structure, it was found that the metal mesh changed the boundary condition at the dielectric interface, resulting in an extraction of the emission to the direction beyond the critical angle. Therefore THz emission can be enhanced in a optimized structure. In the tested structure, the semiconductor surface was irradiated with the laser pulse through the metal mesh resulting in a decreased excitation power. Still a sufficient emission was observed. Thus, in the structures with a transparent metal mesh or with the excitation at the back surface, further enhancement of the emission can be achieved resulting in a highly efficient emission.Another candidate for a THz emitter is a quantum structure. However, the surface passivation is an important issue in an actual use. In this work, a surface passivation method was optimized for GaAs/AlGaAs quantum structures, resulting in an improvement of the device performance.One of the important issues for developing and improving the semiconductor THz emitter is to control the surfaces and interfaces of semiconductors appropriately.

结果表明，结构合适的金属网在太赫兹区具有较高的透射率。特别是当滤光片的厚度远远小于透射波长时，即使在倾斜入射时，滤光片也不具有截止特性，因此透射率也很高。根据模拟和实验结果，发现表面等离子体极化子（SPP）对传输性能有贡献。然后有可能通过在存在SPP模式的半导体表面附加金属网格来改变太赫兹发射的边界条件。实际制备了新型太赫兹发射极的基本结构并对其进行了表征。虽然大出口角时半导体内部的太赫兹产生强烈，但由斯涅尔定律产生的临界角限制了向外部的发射。在测试结构中，发现金属网格改变了介电界面的边界条件，导致发射向超过临界角的方向提取。因此，优化后的结构可以增强太赫兹辐射。在被测结构中，激光脉冲通过金属网照射半导体表面，导致激发功率降低。仍然观察到足够的辐射。因此，在具有透明金属网或在背面激发的结构中，可以实现发射的进一步增强，从而实现高效发射。太赫兹发射器的另一个候选是量子结构。然而，在实际使用中，表面钝化是一个重要的问题。在这项工作中，优化了GaAs/AlGaAs量子结构的表面钝化方法，从而提高了器件的性能。发展和改进半导体太赫兹发射器的重要问题之一是适当地控制半导体的表面和界面。

项目成果

期刊论文数量（52）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

THz Transmission Propertiess of Metal Hole-Array Filters.

金属孔阵列滤波器的太赫兹传输特性。

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Collected Abstracts of 2006 RCIQE International Seminar (Sapporo, February 9-10,2006)
影响因子：
0
作者：
Y.Yamazaki;M.Akazawa;E.Sano
通讯作者：
E.Sano

Terahertz transmission property of a thin metal hole-array filter

薄金属孔阵列滤波器的太赫兹传输特性

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Japan J. Appl. Phys. vol. 44, no. 49
影响因子：
0
作者：
K.Narahara;T.Otsuji;E.Sano;E.Sano;K.Narahara;K.Inafune;K.Narahara;T.Tanaka;K.Inafune;E.Sano;K.Inafune;Y.Yamazaki;楢原浩一;M.Tanaka;K.Inafune;K.Inafune;E.Sano;K.Inafune;Y.Yamazaki;T.Tanaka;M.Akazawa
通讯作者：
M.Akazawa

Transmission characteristics of THz perfect-conductor perforated plate filters with two-dimensional periodic holes

二维周期孔太赫兹完美导体穿孔板滤波器的传输特性

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Abstract of 2005 RCIQE International Seminar vol.1
影响因子：
0
作者：
K.Narahara;T.Otsuji;E.Sano;E.Sano;K.Narahara;K.Inafune;K.Narahara;T.Tanaka;K.Inafune;E.Sano;K.Inafune;Y.Yamazaki;楢原浩一;M.Tanaka;K.Inafune;K.Inafune;E.Sano;K.Inafune;Y.Yamazaki;T.Tanaka
通讯作者：
T.Tanaka

金属薄膜による表面周期構造を利用したTHz波フィルタ

利用金属薄膜表面周期结构的太赫兹波滤波器

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
電子情報通信学会技術研究報告 Vol. 109, no. 296
影响因子：
0
作者：
Y.Yamazaki;K.Inafune;M.Akazawa;E.Sano;M.Tanaka;K.Inafune;K.Inafune;佐野栄一;E.Sano;K.Inafune;Y.Yamazaki;T.Tanaka;山崎雄介;E.Sano;佐野栄一;田中毅
通讯作者：
田中毅

Surface Passivation Using a Si Interface Control Layer for AlGaAs/GaAs Quantum Structures Fabricated on GaAs(111)B Substrates.

使用 Si 界面控制层对 GaAs(111)B 基板上制造的 AlGaAs/GaAs 量子结构进行表面钝化。