The physics and technology of low-dimensional electronic systems at terahertz frequencies

太赫兹频率低维电子系统的物理和技术

基本信息

  • 批准号:
    EP/F029543/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 230.21万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2008 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Over the last 20 years, the study of mesoscopic quantum-confined electronic systems has revealed a wealth of exciting and fundamental physics. These studies show no sign of abating as advances in device fabrication and measurement techniques enable ever more intricate structures and more sophisticated experiments to be made. The characteristic energy scale in many important mesoscopic devices such as two-dimensional electron systems, layered semiconductor structures, semiconductor quantum dots, and laterally-confined wires, dots, and other geometries, corresponds to the terahertz (THz) frequency range (1 THz = 1x10^12 Hz = 4.1 meV), which until recently has been difficult to access. Furthermore, although the majority of studies of mesoscopic systems use dc transport or optical (near-infrared) techniques, invaluable information on the states and dynamics of carriers in condensed matter systems, not obtainable by dc transport methods, can potentially be accessed though the dynamic (high frequency) electronic response. Our vision is to create a step-change in the study of mesoscopic electronic systems by developing and exploiting THz fre-quency technology, and in particular, guided-wave techniques, to probe the THz frequency / picosecond response of quantum-confined electronic systems. We will develop quasi-optical techniques to generate (and detect) single-cycle THz / picosecond electronic pulses adjacent to the mesoscopic system in the cryostat, avoiding the RC bandwidth-limiting problems inherent in previous high frequency (up to the gigahertz range) electrical measurements. We will also develop the methodology to perform picosecond-resolution measurements capable of monitoring the spatial position of single electrons three orders-of-magnitude faster than achieved previously; this will provide a generic technology for the field of mesoscopic physics where the onset of, or change in, a quantum state occurs on a picosecond time scale. This programme, which comprises the symbiotic development of THz frequency science and technology in quantum con-fined electronic systems, will be unique internationally and will open an important new direction for mesoscopic physics.
在过去的20年里,对介观量子受限电子系统的研究揭示了丰富的令人兴奋的基础物理。这些研究没有显示出减弱的迹象,因为设备制造和测量技术的进步使更复杂的结构和更复杂的实验得以进行。在许多重要的介观器件中,如二维电子系统、层状半导体结构、半导体量子点以及横向受限的导线、点和其他几何结构,其特征能量尺度对应于太赫兹(THz)频率范围(1 THz=1x10^12 HZ=4.1 meV),直到最近还很难获得。此外,虽然大多数介观系统的研究使用直流输运或光学(近红外)技术,但关于凝聚态系统中载流子状态和动力学的宝贵信息,通过直流输运方法无法获得,可能通过动态(高频)电子响应获得。我们的愿景是通过开发和利用太赫兹频率技术,特别是导波技术,来探索量子受限电子系统的太赫兹频率/皮秒响应,从而在介观电子系统的研究中创造一种阶梯般的变化。我们将开发准光学技术来产生(和检测)与低温恒温器介观系统相邻的单周期太赫兹/皮秒电子脉冲,避免先前高频(高达千兆赫范围)电测量中固有的RC带宽限制问题。我们还将开发执行皮秒分辨率测量的方法,能够以比以前快三个数量级的速度监测单电子的空间位置;这将为量子态的开始或变化在皮秒时间尺度上发生的介观物理领域提供一种通用技术。这一计划包括太赫兹频率科学和技术在量子受限电子系统中的共生发展,将在国际上独一无二,并将为介观物理开辟一个重要的新方向。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Terahertz imaging and spectroscopy
太赫兹成像和光谱学
Simultaneous measurement of orthogonal components of polarization in a free-space propagating terahertz signal using electro-optic detection
使用电光检测同时测量自由空间传播太赫兹信号中偏振的正交分量
  • DOI:
    10.1063/1.3579258
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Byrne M
  • 通讯作者:
    Byrne M
Broadband terahertz time-domain spectroscopy of drugs-of-abuse and the use of principal component analysis
  • DOI:
    10.1039/b817839a
  • 发表时间:
    2009-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Burnett, Andrew D.;Fan, Wenhui;Davies, A. Giles
  • 通讯作者:
    Davies, A. Giles
Free-space terahertz radiation from a LT-GaAs-on-quartz large-area photoconductive emitter.
  • DOI:
    10.1364/oe.24.026986
  • 发表时间:
    2016-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    D. R. Bacon;A. Burnett;M. Swithenbank;C. Russell;Lianhe H. Li;C. Wood;J. Cunningham;E. Linfield;A. Davies;P. Dean;J. Freeman
  • 通讯作者:
    D. R. Bacon;A. Burnett;M. Swithenbank;C. Russell;Lianhe H. Li;C. Wood;J. Cunningham;E. Linfield;A. Davies;P. Dean;J. Freeman
Terahertz goubau waveguides with integrated photoconductive emitters and mode discriminating detectors
具有集成光电导发射器和模式识别探测器的太赫兹 goubau 波导
  • DOI:
    10.1109/icimw.2009.5324638
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Dazhang L
  • 通讯作者:
    Dazhang L
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Parathyroid sensing of the direction of change of calcium in uremia.
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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Acoustic control of quantum cascade heterostructures: the THz "S-LASER"
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    2021
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    $ 230.21万
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    2014
  • 资助金额:
    $ 230.21万
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    Research Grant
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    1249283
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    2012
  • 资助金额:
    $ 230.21万
  • 项目类别:
    Fellowship
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  • 批准号:
    EP/H007881/1
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 230.21万
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  • 批准号:
    0503331
  • 财政年份:
    2005
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    0407458
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    2021
  • 资助金额:
    $ 230.21万
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MGH/HMS Internship in NeuroImaging Analysis
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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知道了