Plasmonic의 광전 테라 헤르츠 터의 설계, 제작 및 실험 특성
Summary
우리는 디자인, 제조, 종래의 광전 에미 터에 비해 크기 높은 테라 헤르츠 파워 레벨의 두 가지 명령을 제공 플라즈몬 광전 방출의 실험 특성화하는 방법을 설명합니다.
Abstract
이 비디오 문서에서 우리는 테라 헤르츠 파를 생성하기위한 매우 효율적인 방법에 대한 자세한 논증을 제시한다. 우리의 기술은 테라 헤르츠 발생 1-8에 가장 일반적으로 사용되는 기술 중 하나가되었습니다 photoconduction을 기반으로하고 있습니다. 광전 터의 테라 헤르츠 세대 펄스 또는 heterodyned 레이저 조명 초고속 컨덕터를 펌핑에 의해 달성된다. 펌프 레이저의 봉투를 다음에 의한 광전류는, 테라 헤르츠 방사선을 생성하는 현상기 접촉 전극에 연결되어 테라 헤르츠 방사 안테나로 라우팅됩니다. 광전 터의 양자 효율은 이론적으로 100 %에 도달 할 수 있지만, 기존 컨덕터의 접촉 전극에 사진 생성 된 캐리어의 비교적 긴 전송 경로 길이는 심각하게 자신의 양자 효율을 제한했다. 또한, 캐리어 심사 효과 및 열 분해 엄격히 최대 출력 P를 제한타워를 기존의 광전 테라 헤르츠 소스. 기존의 광전 테라 헤르츠 방출의 양자 효율의 한계를 해결하기 위해, 우리는 동시에 높은 양자 효율과 초고속 동작을 제공하는 플라즈몬 접촉 전극 구성을 통합하는 새로운 광전 에미 터 개념을 개발했습니다. 나노 스케일 플라즈몬 접촉 전극을 사용하여, 우리는 크게 기존의 포토 컨덕터의 10에 비해 현상기 접촉 전극 평균 사진 생성 된 캐리어 전송 경로를 줄일 수 있습니다. 우리의 방법은 높은 광학 펌프 파워의 캐리어 검진 효과와 열 파괴를 방지하여 최대 테라 헤르츠 방사선 힘을 증폭 안테나 용량 성 부하에 상당한 증가없이 증가 컨덕터 활성 영역을 허용합니다. 통합 플라즈몬 접촉 전극으로, 우리는 기존의 광전 테의 광학 – 투 – 테라 헤르츠 전력 변환 효율을 향상을 보여주는50 10의 요인에 의해 rahertz 이미 터.
Introduction
우리는 두 자릿수로 광학 – 투 – 테라 헤르츠 변환 효율을 향상시키기 위해 플라즈몬 접촉 전극 구성을 사용하는 새로운 광전 테라 헤르츠 방출을 제시한다. 우리의 기술은 높은 양자 효율 및 기존 컨덕터의 초고속 동작 사이의 고유 트레이드 오프에서 발생한 기존의 광전 테라 헤르츠 방출, 즉 낮은 출력 전력과 빈약 한 전력 효율성의 가장 중요한 한계를 해결합니다.
이 도약의 성능 향상을 주도 우리 디자인의 핵심 못하던 중 하나는 접촉 전극에 근접의 사진에서 생성 된 캐리어의 큰 숫자를 축적 접촉 전극 구성을 설계하는 것입니다 그들은 내에서 수집 할 수 있도록 하위 피코 척도. 즉, 현상기 초고속 동작과 높은 양자 효율 사이의 절충은 사진 속의 공간 조작에 의해 완화됩니다테드 항공사. 플라즈몬 접촉 전극 (1) 플라즈몬 전극 (회절 한계 이상), 금속 접촉에서 (2) 특별한 빛의 향상 및 반도체 인터페이스 10, 11 사진 흡수 사이의 나노 장치의 활성 영역으로 빛을 구속함으로써이 독특한 기능을 제공합니다. 우리의 솔루션의 또 다른 중요한 특성은 테라 헤르츠 방사 안테나 기생 로딩에 상당한 증가없이 큰 컨덕터 활동 영역을 수용한다는 것입니다. 활용하여 대형 현상기 활동 영역은 기존의 광전 방출에서 최대 방사 전력에 대한 궁극적 인 제한 사항 캐리어 검진 효과 및 열 분해를 완화 수 있습니다. 이 비디오 문서는 지배 물리학, 수치 모델링 및 실험 검증을 설명하여 우리 제시된 솔루션의 고유 한 속성에 집중되어있다. 우리는 실험적 플라즈몬 phot 50 배 이상 높은 테라 헤르츠 능력을 보여비 플라즈몬 접촉 전극과 유사한 광전 이미 터와 비교 oconductive 터.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 비디오 문서에서는, 우리는 두 자릿수로 광학 – 투 – 테라 헤르츠 변환 효율을 향상시키기 위해 플라즈몬 접촉 전극 구성을 사용하는 새로운 광전 테라 헤르츠 생성 기법을 제시한다. 제시 플라즈몬 광전 방출에서 테라 헤르츠 방사선 힘의 상당한 증가는 미래의 고감도 테라 헤르츠 이미징, 분광 분석계 시스템의 고급 화학 물질 식별에 사용되는 의료 영상, 생물 감지, 천문학, 대기 감지, 보안 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 LT-갈륨 비소 기판을 제공하는 Picometrix 감사를 좋아하고 고맙게 미시간 공간 부여 컨소시엄, 닥터 존 알브레히트 (계약 # N66001-10-1-4027), NSF 경력에 의해 관리 DARPA 젊은 교수 상으로부터 재정 지원을 인정 것이다 상 박사 사미르 엘 Ghazaly (계약 # N00014-11-1-0096), 폴 박사 마키 (계약 # N00014-12-1-0947)에 의해 관리 ONR 젊은 탐정 상에 의해 관리 ARO 젊은 탐정 수상에 의해 관리 박사 데브 파머 (계약 # W911NF-12-1-0253).
Materials
| Reagent | |||
| Polymethyl Methacrylate (PMMA) | MicroChem | 950K PMMA A4 | |
| Hexamethyldisilazane (HMDS) | Shin-Etsu MicroSI | MicroPrime HP Primer | |
| Optical Photoresist | Dow Chemical | Megaposit SPR 220-3.0 | |
| Photoresist Developer | AZ Electronic Materials | AZ 300 MIF Developer | |
| Methyl Iso-Butyl Keytone (MIBK) | Avantor Performance Materials | 9322-03 | |
| Equipment | |||
| Ti:Sapphire Mode-Locked Laser | Coherent | MIRA 900D V10 XW OPT 110V | |
| Pyroelectric Detector | Spectrum Detector | SPI-A-65 THz | |
| Electron-Beam Lithography Tool | JEOL | JBX-6300-FS | |
| Plasma Stripper | Yield Engineering Systems | YES-CV200RFS | |
| Metal Evaporator | Denton Vacuum | SJ-20 | |
| Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Tool | GSI | GSI PECVD System | |
| Projection Lithography Stepper | GCA | AutoStep 200 | |
| Reactive Ion Etcher | LAM Research | 9400 | |
| Parameter Analyzer | Hewlett Packard | 4155A | |
| Optical Chopper | Thorlabs | MC2000 | |
| Lock-in Amplifier | Stanford Research Systems | SR830 | |
| Electrooptic Modulator | Thorlabs | EO-AM-NR-C2 | |
| Motorized Linear Stage | Thorlabs | NRT100 |
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