Поисковые исследования по созданию полупроводниковых источников на основе эффективных зонных дизайнов гетероструктур для систем спектроскопии, визуализации и связи в терагерцовом диапазоне частот

Цель работы состоит в разработке и исследовании эффективных зонных дизайнов многослойных гетероструктур для квантово-каскадных лазеров (ККЛ) и фотопроводящих полупроводниковых устройств, работающих в терагерцовом (ТГц) диапазоне частот, на основе зонной инженерии волновых функций в туннельно-связанных квантовых ямах (КЯ) GaAs/AlGaAs c разной высотой потенциальных барьеров, напряженных КЯ InGaAs/InAlAs, выращенных при пониженных температурах роста, а также КЯ на основе неполярных прямозонных полупроводников SiGeSn. Для достижения указанной цели в 2023 году работы проводились по двум направлениям исследования: создание квантово-каскадных лазеров, излучающих в ТГц диапазоне частот, на основе новых дизайнов активной области и полупроводниковых материалов, а также исследования, направленные на реализацию полупроводниковых фотопроводящих устройств с повышенной конверсией. В ходе реализации первого направления исследований решались следующие задачи: - теоретические исследования, связанные с изучением процессов теплопереноса в импульсных и непрерывных ТГц ККЛ с двойным металлическим волноводом (ДМВ), для разных типов теплоотводов; - теоретические и экспериментальные исследования по разработке конструкции ТГц ККЛ с ДМВ на подложке из материала с бóльшим коэффициентом теплопроводности; - технологические работы по изготовлению образцов ТГц ККЛ с ДМВ, а также экспериментальные исследования излучательных характеристик изготовленных образцов; - экспериментальные исследования распределения интенсивности излучения ТГц ККЛ в дальнем поле; - экспериментальные исследования температурной зависимости порогового тока ТГц ККЛ. В ходе реализации второго направления исследований решались следующие задачи: - теоретические исследования методов выравнивания мощности ТГц излучения от отдельных антенн в фотопроводящей антенне (ФПА)-излучателе большой площади на основе двумерном массиве (с освещаемой областью 100×100 кв.мкм.) для разных законов распределения плотности мощности по сечению пучка лазерной накачки; - теоретические исследования возможности фазировки ФПА-излучателя большой площади на основе двумерного массива; - теоретические исследования по созданию плазмонных электродов в ФПА-излучателе большой площади с целью определения оптимизированных параметров плазмонной решетки для увеличения коэффициента конверсии; - технологические работы по формированию образцов ФПА-излучателей большой площади; - экспериментальные работы по исследованию спектральных характеристик ФПА-излучателей большой площади.