HgCdTe-based heterostructures for terahertz photonics

Ruffenach, Sandra; Kadykov, A. M.; Rumyantsev, V. V.; Torres, J.; Coquillat, Dominique; But, Dmytro B.; Криштопенко, С. С.; Conséjo, Christophe; Knap, W.; Winnerl, Stephan; Helm, M.; Fadeev, M. A.; Михайлов, Н. Н.; Дворецкий, С. А.; Гавриленко, В. И.; Morozov, S. V.; Теппе, Ф.

doi:10.1063/1.4977781

Cited by 64 publications

(38 citation statements)

References 64 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…В наиболее длинноволновой структуре СИ наблюдается вплоть до температуры 80 K. При этом пороговая интенсивность накачки для разных структур (при 20 K) варьируется в диапазоне 0.1−0.5 кВт/см 2 . Пороговая интенсивность накачки не демонстрирует отчетливой зависимости от длины волны СИ, однако, экстраполируя в качестве оценки пятикратный рост пороговой интенсивности для СИ с увеличением длины волны от 7 до 14 мкм, для длины волны 60 мкм получим интенсивность ∼ 12 кВт/см 2 , что хорошо соответствует оценкам, приведенным в работе [34].…”

Section: заключениеunclassified

Исследования волноводных структур с квантовыми ямами на основе HgCdTe для получения длинноволнового стимулированного излучения

Rumiantsev¹,

Kadykov²,

Fadeev³

et al. 2017

Физика И Техника Полупроводников

View full text Add to dashboard Cite

Исследуются фотолюминесценция и стимулированное излучение на межзонных переходах в квантовых ямах на основе HgCdTe, помещенных в диэлектрический волновод из широкозонного твердого раствора CdHgTe. Гетероструктуры с квантовыми ямами на основе HgCdTe представляют интерес для создания длин-новолновых лазеров на диапазон 25−60 мкм, к настоящему времени недоступный для квантово-каскадных лазеров. В работе обсуждаются оптимальные дизайны квантовых ям для достижения длинноволнового стимулированного излучения при оптической накачке. Показано, что узкие квантовые ямы из чистого HgTe оказываются перспективнее для длинноволновых лазеров по сравнению с широкими (потенциальными) ямами из твердого раствора за счет подавления оже-рекомбинации. Продемонстрировано, что технология молекулярно-лучевой эпитаксии позволяет получать структуры для локализации излучения с длиной волны вплоть до 25 мкм при высокой скорости роста. Получено стимулированное излучение на длинах волн 14−6 мкм с пороговой интенсивностью накачки в диапазоне 100−500 Вт/см 2 при 20 K.DOI: 10.21883/FTP.2017.12.45174.37 ВведениеВ настоящее время разработка компактных полу-проводниковых лазеров для спектроскопии в дальнем инфракрасном (ИК) и терагерцовом диапазонax остает-ся актуальной задачей. В среднем ИК диапазоне наи-лучшие характеристики демонстрируют униполярные квантово-каскадные лазеры (ККЛ): в диапазоне длин волн 5−16 мкм данные приборы способны обеспечивать генерацию в непрерывном режиме даже при комнатной температуре [1]. Активно развиваются и терагерцовые ККЛ [2]. Тем не менее существует достаточно широкий спектральный диапазон (длины волн 20−60 мкм, часто-ты 5−15 ТГц), который до сих пор остается недоступ-ным для ККЛ ввиду сильного решеточного поглощения в материалах GaAs и InP, которые обычно используются для изготовления ККЛ, в этом диапазоне. Использование ККЛ на основе InAs [3,4] позволило достичь длин волн ∼ 20 мкм при комнатной температуре, однако в более длинноволновой области 20−25 мкм на данный момент существуют ККЛ лишь для отдельных частот, отвечаю-щих минимумам фононного поглощения в соответству-ющих материалах [5][6][7]. Таким образом, спектральный диапазон 25−60 мкм в настоящее время перекрыт толь-ко инжекционными лазерами на основе халькогенидов свинца PbSnSe(Te), которые обеспечивают генерацию на длинах волн до 46.5 мкм [8,9], однако характеризуются низкой выходной мощностью и рабочей температурой ниже температуры жидкого азота.Как и твердые растворы на основе халькогенидов свинца и олова, твердый раствор HgCdTe (кадмий− ртуть−теллур, КРТ) обладает возможностью изменения ширины запрещенной зоны и достаточно низкими часто-тами оптических фононов для создания длинноволновых лазеров (энергия CdTe-подобных оптических фононов в узкозонных составах КРТ лежит вблизи 20 мэВ, а HgTe-подобных -около 15 мэВ [10]). Преимуществом материалов на основе HgCdTe по сравнению со струк-турами на основе PbSnSe(Te) является более развитая технология роста. На настоящий момент молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) позволяет получать высо-кокачественные эпитакси...

show abstract

Section: заключениеunclassified

Исследования волноводных структур с квантовыми ямами на основе HgCdTe для получения длинноволнового стимулированного излучения

Rumiantsev¹,

Kadykov²,

Fadeev³

et al. 2017

Физика И Техника Полупроводников

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…В последнее время интерес к " широкозонным" составам КРТ возник в связи с применением такого материала в детекторах для астрофизических исследований [8]. Кроме того, существует большой интерес к квантовым ямам HgTe/HgCdTe, так так структуры на их основе перспективны для разработки устройств фото-и оптоэлектроники длинноволнового ИК диапазона [9] и фотоники терагерцового диапазона [10]. Барьерные и спейсерные слои в подобных структурах обычно изготавливаются из КРТ с x ≈ 0.8 [9-11], однако качество такого материала остается не исследованным.…”

Section: Introductionunclassified

Оптические и структурные свойства твердых растворов HgCdTe с большим содержанием CdTe

Mynbaev¹,

Bazhenov²,

Смирнов³

et al. 2020

Физика И Техника Полупроводников

View full text Add to dashboard Cite

This work presents the results of studying the optical transmission, photoconductivity, photoluminescence, and X-ray diffraction of HgCdTe solid solution samples with a high (molar fraction 0.7–0.8) CdTe content, grown by molecular beam (MBE) and liquid-phase (LPE) epitaxy. It was shown that the studied material had a significant degree of disordering of the solid solution, which was greater in structures grown by MBE on GaAs substrates than in films grown by LPE. Photoluminescence studies have revealed states in the band gap, which were previously considered not typical of HgCdTe films grown on GaAs substrates, but only of films grown on Si. On the whole, the high quality of the material with a high CdTe content, grown by MBE and used to create the currently widely demanded HgTe / HgCdTe nanostructures, was confirmed.

show abstract

“…In this sense, Hg 1−x Cd x Te crystals are similar to the well-known Ga 1−x Al x As semiconductors, but show a much larger energy bandgap tunability, with band gaps ranging from E g ≡ E Γ6 -E Γ8 = 1.6 eV for CdTe to the inverted band ordering, with E g = −0.30 eV for HgTe at 4.2 K. 1 This peculiar aspect of Hg 1−x Cd x Te allows to reach E g ≈ 0 eV, [2][3][4] and the conditions for observation of 3D carriers with massless Dirac-like linear dispersion and with high values of room-and low-temperature electron mobilities reaching 3.5 × 10 4 and 2 × 10 6 cm 2 V −1 s −1 , respectively. 5 Moreover, since it is possible to adjust the bandgap below 100 meV, Hg 1−x Cd x Tebased systems are broadly employed in infrared and terahertz detectors, 6 cameras, 7 and lasers. 8 Recent technological advances in molecular beam epitaxy (MBE) of Hg 1−x Cd x Te-based quantum structures have opened new and striking possibilities.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Magneto-transport in inverted HgTe quantum wells

Yahniuk¹,

Криштопенко²,

Grabecki³

et al. 2019

npj Quantum Mater.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

HgTe quantum wells (QWs) are two-dimensional semiconductor systems that change their properties at the critical thickness d c , corresponding to the band inversion and topological phase transition. The motivation of this work was to study magnetotransport properties of HgTe QWs with thickness approaching d c , and examine them as potential candidates for quantum Hall effect (QHE) resistance standards. We show that in the case of d > d c (inverted QWs), the quantization is influenced by coexistence of topological helical edge states and QHE chiral states. However, at d ≈ d c , where QW states exhibit a graphene-like band structure, an accurate Hall resistance quantization in low magnetic fields (B ≤ 1.4 T) and at relatively high temperatures (T ≥ 1.3 K) may be achieved. We observe wider and more robust quantized QHE plateaus for holes, which suggests-in accordance with the "charge reservoir" model-a pinning of the Fermi level in the valence band region. Our analysis exhibits advantages and drawbacks of HgTe QWs for quantum metrology applications, as compared to graphene and GaAs counterparts.

show abstract

HgCdTe-based heterostructures for terahertz photonics

Cited by 64 publications

References 64 publications

Исследования волноводных структур с квантовыми ямами на основе HgCdTe для получения длинноволнового стимулированного излучения

Исследования волноводных структур с квантовыми ямами на основе HgCdTe для получения длинноволнового стимулированного излучения

Оптические и структурные свойства твердых растворов HgCdTe с большим содержанием CdTe

Magneto-transport in inverted HgTe quantum wells

Contact Info

Product

Resources

About