[实用新型]一种由太赫兹波调控的超晶格器件结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太赫兹光电器件技术，特别是涉及一种由太赫兹波调控的超晶格器件结构。

背景技术

太赫兹(terahertz，THz，1THz＝10¹²Hz)波通常是指频率在0.1-10THz，相应的波长从3mm到30μm范围内，位于毫米波与红外光之间频谱范围相当宽的电磁波。由于其自身独特的物理性质，太赫兹波在高速通信、物质检测和频谱分析等方面具有广阔的应用前景，太赫兹科学技术已成为对现代科学技术、国民经济和国防建设有重要影响的前沿学科。

太赫兹光子能量很低，频率为1THz的电磁波能量约为4meV。半导体超晶格的特征能量，如微带宽度、带隙、费米能级、等离子体振荡频率、Bloch振荡频率等都处于太赫兹光子能量范围。因此，太赫兹波与半导体超晶格微结构的相互作用能够显示出许多有趣的物理现象和丰富的物理内涵，如THz辐照下载流子吸收、THz诱导的多光子共振隧穿以及多光子磁声子共振等。

近年来，半导体超晶格中的混沌现象引起了人们的关注。理论研究发现，在太赫兹波和磁场共同作用下，半导体超晶格中的电子表现出周期、准周期以及混沌等不同的状态。这些不同的电子动力学性质受到太赫兹波的振幅、磁感应强度等参数的控制。通过改变太赫兹波的振幅，电子的动力学性质就可能会发生改变，因而可以利用太赫兹波调控超晶格微带电子的运动状态。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种由太赫兹波调控的超晶格器件结构，用于解决现有技术中超晶格器件中电子运动状态得不到有效调制的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种由太赫兹波调控的超晶格器件结构，所述器件结构至少包括：半导体超晶格器件；所述半导体超晶格器件至少包括：衬底及位于该衬底上且由势垒和势阱交替堆叠构成的周期性结构；位于所述周期性结构上表面的重掺杂接触层以及位于该重掺杂接触层上表面的上电极；位于所述衬底上的下电极；所述器件结构还包括：连接于所述半导体超晶格器件上、下电极且与所述半导体超晶格器件构成闭合回路的电阻、施加于所述半导体超晶格器件中超晶格生长方向的太赫兹波以及施加于垂直于所述超晶格生长方向的磁场。

作为本实用新型的由太赫兹波调控的超晶格器件结构的一种优选方案，所述势垒由Al_0.3Ga_0.7As构成；所述势阱由GaAs构成；所述周期性结构的周期数为100。

作为本实用新型的由太赫兹波调控的超晶格器件结构的一种优选方案，所述周期性结构为N型掺杂结构，并且所述周期性结构两端的掺杂浓度在超晶格生长方向上呈梯度渐变。

作为本实用新型的由太赫兹波调控的超晶格器件结构的一种优选方案，所述周期性结构在靠近衬底处的掺杂浓度在超晶格生长方向上呈递减。

作为本实用新型的由太赫兹波调控的超晶格器件结构的一种优选方案，所述周期性结构在靠近上电极处的掺杂浓度在超晶格生长方向上呈递增。

作为本实用新型的由太赫兹波调控的超晶格器件结构的一种优选方案，所述势垒的宽度为2.8nm；所述势阱的宽度为6.2nm。

作为本实用新型的由太赫兹波调控的超晶格器件结构的一种优选方案，所述衬底和所述重掺杂接触层为n⁺-GaAs。

作为本实用新型的由太赫兹波调控的超晶格器件结构的一种优选方案，所述上电极和所述下电极为Au-Ge-Ni合金。

作为本实用新型的由太赫兹波调控的超晶格器件结构的一种优选方案，所述半导体超晶格器件的微带宽度为22meV。

作为本实用新型的由太赫兹波调控的超晶格器件结构的一种优选方案，所述衬底的掺杂浓度为2×10¹⁸cm^-3；所述半导体超晶格器件除去两端的中央区域的掺杂浓度为1×10¹⁴cm^-3。