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太赫兹手艺里程碑:量子级联激光器最新进展剖析

admin2020-12-1430

2020-12-13 16:34 历史有悲有喜

太赫兹手艺里程碑:量子级联激光器最新进展剖析 第1张

1994年Federico Capasso和同事卓以和等人在贝尔实验室率先发现量子级联激光器。这被视为半导体激光领域的一次革命。2000年,我国科学家李爱珍(现任美国科学院院士)的课题组在亚洲率先研制出5至8微米波段半导体量子级联激光器,从而使中国进入了掌握此类激光器研制手艺的国家行列。

量子级联激光器(quantum cascade lasers, QCLs)是基于电子在半导体量子阱中导带子带间跃迁和声子辅助共振隧穿原理的新型单极半导体器件。不同于传统p-n结型半导体激光器的电子-空穴复合受激辐射机制,QCL受激辐射历程只有电子介入,激射波长的选择可通过有源区的势阱和势垒的能带裁剪实现。QCL引领了半导体激光理论、中红外和THz半导体光源革命,是痕量气体监测和自由空间通信的理想光源,在公共安全、国家安全、环境和医学科学等领域有重大应用远景。

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太赫兹手艺里程碑:量子级联激光器最新进展剖析 第2张

量子级联激光器(QCL)是一种基于子带间电子跃迁的中红外波段单极光源,其事情原理与通常的半导体激光器截然不同。其激射方案是行使垂直于纳米级厚度的半导体异质结薄层内由量子限制效应引起的星散电子态,在这些激发态之间发生粒子数反转,该激光器的有源区是由耦合量子阱的多级串接组成(通常大于500层)而实现单电子注入的多光子输出。量子级联激光器的泛起开创了行使宽带隙质料研制中、远红外半导体激光器的先河,在中、远红外半导体激光器的发展史上树立了新的里程碑。

克日,中国科学院半导体研究所半导体质料科学重点实验室、低维半导体质料与器件北京市重点实验室,在科技部、国家自然科学基金委及中科院等项目的支持下,经过努力探索,制备乐成太赫兹量子级联激光器系列产品。

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