Name: design, fabrication, and experimental characterization of plasmonic photoconductive terahertz emitters
Uploaded: 2013-07-08T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters at JoVE.com

Forfatterne ønsker å takke Picometrix for å gi LT-GaAs underlaget og ønsker å takke for den økonomiske støtten fra Michigan Space Grant Consortium, DARPA Young Faculty Award administreres av Dr. John Albrecht (kontrakt # N66001-10-1-4027), NSF KARRIERE Award administreres av Dr. Samir El-Ghazaly (kontrakt # N00014-11-1-0096), ONR Young Investigator Award administreres av Dr. Paul Maki (kontrakt # N00014-12-1-0947), og ARO Young Investigator Award administreres av Dr. Dev Palmer (kontrakt # W911NF-12-1-0253).

En. Plasmonic Photoconductive Emitter Fabrication <ol><li> Dikte plasmonic rister. <ol><li> Rens halvlederskive ved å dyppe i aceton (2 min), fulgt av isopropanol (2 min), og skylling med avionisert vann (10 sek). </li><li> Tørk prøven med nitrogen og varme den på en varmeplate ved 115 ° C i 90 sekunder for å fjerne gjenværende vann. </li><li> Spin Microchem 950K PMMA A4 på prøven ved 4000 rpm i 45 sek. Pre-bake resisten på en varmeplate ved 180 ° C i 3 min. </li><li> Laste prøven til et elektron litografi...

<ol>
	<li>Preu, S., Dohler, G. H., Malzer, S., Wang, L. J., Gossard, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable,+continuous-wave+terahertz+photomixer+sources+and+applications.">Tunable, continuous-wave terahertz photomixer sources and applications.</a> J. Appl. Phys. 109, 061301 (2011).</li><li>Bjarnason, J. E., Chan, T. L. J., Lee, A. W. M., Brown, E. R., Driscoll, D. C., Hanson, M., Gossard, A. C., Muller, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ErAs:GaAs+photomixer+with+two-decade+tunability+and+12+&#956;W+peak+output+power.">ErAs:GaAs photomixer with two-decade tunability and 12 &#956;W peak output power.</a> Appl. Phys. Lett. 85, 3983-3985 (2004).</li><li>Peytavit, E., Lepilliet, S., Hindle, F., Coinon, C., Akalin, T., Ducournau, G., Mouret, G., Lampin, J. -. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Milliwatt-level+output+power+in+the+sub-terahertz+range+generated+by+photomixing+in+a+GaAs+photoconductor.">Milliwatt-level output power in the sub-terahertz range generated by photomixing in a GaAs photoconductor.</a> Appl. Phys. Lett. 99, 223508 (2011).</li><li>Upadhya, P. C., Fan, W., Burnett, A., Cunningham, J., Davies, A. G., Linfield, E. H., Lloyd-Hughes, J., Castro-Camus, E., Johnston, M. B., Beere, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitation-density-dependent+generation+of+broadband+terahertz+radiation+in+an+asymmetrically+excited+photoconductive+antenna.">Excitation-density-dependent generation of broadband terahertz radiation in an asymmetrically excited photoconductive antenna.</a> Opt. Lett. 32, 2297-2299 (2007).</li><li>Roehle, H., Dietz, R. J. B., Hensel, H. J., B&#246;ttcher, J., K&#252;nzel, H., Stanze, D., Schell, M., Sartorius, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Next+generation+1.5+&#956;m+terahertz+antennas:+mesa-structuring+of+InGaAs/InAlAs+photoconductive+layers.">Next generation 1.5 &#956;m terahertz antennas: mesa-structuring of InGaAs/InAlAs photoconductive layers.</a> Opt. Express. 18, 2296-2301 (2010).</li><li>Taylor, Z. D., Brown, E. R., Bjarnason, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resonant-optical-cavity+photoconductive+switch+with+0.5+%+conversion+efficiency+and+1.0W+peak+power.">Resonant-optical-cavity photoconductive switch with 0.5 % conversion efficiency and 1.0W peak power.</a> Opt. Lett. 31, 1729-1731 (2006).</li><li>Park, S. -. G., Jin, K. H., Yi, M., Ye, J. C., Ahn, J., Jeong, K. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+Terahertz+Pulse+Emission+by+Optical+Nanoantenna.">Enhancement of Terahertz Pulse Emission by Optical Nanoantenna.</a> ACS NANO. 6, 2026-2031 (2012).</li><li>Auston, D. H., Cheung, K. P., Smith, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Picosecond+photocoducting+Hertzian+dipoles.">Picosecond photocoducting Hertzian dipoles.</a> Appl. Phys. Lett. 45, 284-286 (1984).</li><li>Berry, C. W., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terahertz+generation+using+plasmonic+photoconductive+gratings.">Terahertz generation using plasmonic photoconductive gratings.</a> New Journal of Physics Focus Issue on Terahertz Plasmonics. 14, 105029 (2012).</li><li>Berry, C. W., Hashemi, M. R., Unlu, M., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Significant+Radiation+Enhancement+in+Photoconductive+Terahertz+Emitters+by+Incorporating+Plasmonic+Contact+Electrodes.">Significant Radiation Enhancement in Photoconductive Terahertz Emitters by Incorporating Plasmonic Contact Electrodes.</a> arXiv. , 1209.1680v1 (2012).</li><li>Berry, C. W., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+Photoconductors+based+on+Plasmonic+Gratings.">Ultrafast Photoconductors based on Plasmonic Gratings.</a> Proc. Int. Conf. Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. , 1-2 (2011).</li><li>Berry, C. W., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonically-enhanced+localization+of+light+into+photoconductive+antennas.">Plasmonically-enhanced localization of light into photoconductive antennas.</a> Proc. Conf. Lasers and Electro-Optics. , CFI2 (2010).</li><li>Berry, C. W., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+impedance+matching+in+photoconductive+antennas.">Principles of impedance matching in photoconductive antennas.</a> Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz. , (2012).</li><li>Ralph, S. E., Grischkowsky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trap-enhanced+electric+fields+in+semi-insulators:+The+role+of+electrical+and+optical+carrier+injection.">Trap-enhanced electric fields in semi-insulators: The role of electrical and optical carrier injection.</a> Appl. Phys. Lett. 59, 1972 (1991).</li><li>Upadhya, P. C., Fan, W., Burnett, A., Cunningham, J., Davies, A. G., Linfield, E. H., Lloyd-Hughes, J., Castro-Camus, E., Johnston, M. B., Beere, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitation-density-dependent+generation+of+broadband+terahertz+radiation+in+an+asymmetrically+excited+photoconductive+antenna.">Excitation-density-dependent generation of broadband terahertz radiation in an asymmetrically excited photoconductive antenna.</a> Opt. Lett. 32, 2297-2299 (2007).</li><li>Taylor, Z. D., Brown, E. R., Bjarnason, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resonant-optical-cavity+photoconductive+switch+with+0.5+%+conversion+efficiency+and+1.0W+peak+power.">Resonant-optical-cavity photoconductive switch with 0.5 % conversion efficiency and 1.0W peak power.</a> Opt. Lett. 31, 1729-1731 (2006).</li><li>Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terahertz+radiation-band+engineering+through+spatial+beam-shaping.">Terahertz radiation-band engineering through spatial beam-shaping.</a> Photonic Technology Letters. 21, 2019620 (2009).</li><li>Jarrahi, M., Lee, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+power+tunable+terahertz+generation+based+on+photoconductive+antenna+arrays.">High power tunable terahertz generation based on photoconductive antenna arrays.</a> Proc. IEEE International Microwave Symposium. , 391-394 (2008).</li><li>Beck, M., Schafer, H., Klatt, G., Demsar, J., Winnerl, S., Helm, M., Dekorsy, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impulsive+terahertz+radiation+with+high+electric+fields+from+an+amplifier-driven+large-area+photoconductive+antenna.">Impulsive terahertz radiation with high electric fields from an amplifier-driven large-area photoconductive antenna.</a> Opt. Express. 18, 9251-9257 (2010).</li><li>Hattori, T., Egawa, K., Ookuma, S. I., Itatani, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intense+terahertz+pulses+from+large-aperture+antenna+with+interdigitated+electrodes.">Intense terahertz pulses from large-aperture antenna with interdigitated electrodes.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 45, L422-L424 (2006).</li><li>Kim, J. H., Polley, A., Ralph, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+photoconductive+terahertz+source+using+line+excitation.">Efficient photoconductive terahertz source using line excitation.</a> Opt. Lett. 30, 2490-2492 (2005).</li><li>Dreyhaupt, A., Winnerl, S., Dekorsy, T., Helm, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-intensity+terahertz+radiation+from+a+microstructured+large-area+photoconductor.">High-intensity terahertz radiation from a microstructured large-area photoconductor.</a> Appl. Phys. Lett. 86, 121114 (2005).</li><li>Brown, E. R., Lee, A. W. M., Navi, B. S., Bjarnason, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+planar+self-complementary+square-spiral+antenna+in+the+THz+region.">Characterization of a planar self-complementary square-spiral antenna in the THz region.</a> Microwave Opt. Technol. Lett. 48, 524-529 (2006).</li><li>Huo, Y., Taylor, G. W., Bansal, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Planar+log-periodic+antennas+on+extended+hemishperical+silicon+lenses+for+millimeter/submillimeter+wave+detection+applications.">Planar log-periodic antennas on extended hemishperical silicon lenses for millimeter/submillimeter wave detection applications.</a> Int. J. Infrared and Millimeter Waves. 23, 819 (2002).</li><li>Heshmat, B., Pahlevaninezhad, H., Pang, Y., Masnadi-Shirazi, M., Lewis, R. B., Tiedje, T., Gordon, R., Darcie, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nanoplasmonic Terahertz Photoconductive Switch on GaAs. Nano Lett. 12, 6255-6259 (2012).</li><li>Berry, C. W., Hashemi, M. R., Unlu, M., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Significant+Performance+Enhancement+in+Photoconductive+Terahertz+Optoelectronics+by+Incorporating+Plasmonic+Contact+Electrodes.">Significant Performance Enhancement in Photoconductive Terahertz Optoelectronics by Incorporating Plasmonic Contact Electrodes.</a> Nature Communications. 4, 1622 (2013).</li><li>Wang, N., Berry, C. W., Hashemi, M. R., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+photoconductive+detectors+for+enhanced+terahertz+detection+sensitivity.">Plasmonic photoconductive detectors for enhanced terahertz detection sensitivity.</a> Optics Express. , (2013).</li><li>Hsieh, B. -. Y., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+periodic+metallic+nano-slits+for+efficient+interaction+of+terahertz+and+optical+waves+at+nano-scale+dimensions.">Analysis of periodic metallic nano-slits for efficient interaction of terahertz and optical waves at nano-scale dimensions.</a> J. Appl. Phys. 109, 084326 (2011).</li><li>Hsieh, B. -. Y., Wang, N., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+Ultrafast+Pump-Probe+Measurements+at+the+Nanoscale.+Special+Issue+of+"Optics+in+2011.">Toward Ultrafast Pump-Probe Measurements at the Nanoscale. Special Issue of "Optics in 2011.</a> Optics &amp; Photonics News. 22, (2011).</li><li>Hsieh, B. -. Y., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+focusing+of+terahertz+and+optical+waves+into+nano-scale.">Simultaneous focusing of terahertz and optical waves into nano-scale.</a> Proc. Int. Conf. Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. , 1-2 (2011).</li><li>Jackson, A. W., Ibbetson, J. P., Gossard, A. C., Mishra, U. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+thermal+conductivity+in+low-temperature+grown+GaAs.">Reduced thermal conductivity in low-temperature grown GaAs.</a> Appl. Phys. Lett. 74, 2325-2327 (1999).</li></ol>

I denne videoen artikkelen presenterer vi en roman fotoledende terahertz generasjon teknikk som bruker en plasmonic kontakt elektrode konfigurasjon for å forbedre den optiske til terahertz konvertering effektivitet av to størrelsesordener. Den betydelige økningen i terahertz-stråling strøm fra de fremlagte plasmonic fotoledende emittere er svært verdifull for fremtidig høy følsomhet terahertz bildebehandling, spektroskopi og spectrometry systemer som brukes for avansert kjemisk identifikasjon, medisinsk bildebeh...

Vi presenterer en roman fotoledende terahertz emitter som bruker en plasmonic kontakt elektrode konfigurasjon for å forbedre den optiske til terahertz konvertering effektivitet av to størrelsesordener. Vår teknikk adresserer de viktigste begrensningene i konvensjonelle fotoledende terahertz emittere, nemlig lav sendeeffekt og dårlig energieffektivitet, som stammer fra den iboende kompromisset mellom høy Quantum effektivitet og lynraske drift av konvensjonelle fotoledere. En av de viktigste nyheter i vårt design som førte til denne leapfrog ytelsesforbedring er å utforme en kontakt elektrode konfigurasjon som samler et stort antall foto-genererte bærere i umiddelbar nærhet til kontakt elektrodene, slik at de kan samles i en sub- picosecond tidsskala. Med andre ord, er kompromisset mellom fotolederen ultrafast drift og høyt kvante effektivitet reduseres ved romlig manipulering av den foto-slekteneterte bærere. Plasmonic kontakt elektroder tilby denne unike evne ved å (1) lyset innesperring i nanoskala enheter aktive områder mellom plasmonic elektroder (utover diffraksjon grensen), (2) ekstraordinære lys ekstrautstyr på metall kontakt og foto-absorberende halvleder 10 grensesnitt, 11.. En annen viktig egenskap av vår løsning er at det plass til store fotokonduktør aktive områder uten en betydelig økning i den parasittiske lasting til terahertz utstrålende antenne. Utnytte store fotokonduktør aktive områder gjør det mulig å dempe carrier screening effekt og termisk nedbryting, som er den ultimate begrensninger for maksimal stråling strøm fra konvensjonelle fotoledende emittere. Denne videoen artikkelen er konsentrert på de unike egenskapene til vår presenterte løsningen ved å beskrive de styrende fysikk, numerisk modellering og eksperimentell verifikasjon. Vi eksperimentelt demonstrere 50 ganger høyere terahertz krefter fra en plasmonic photoconductive emitter i sammenligning med et lignende fotoledende emitter med ikke-plasmonic kontakt-elektroder.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>Reagent</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Polymethyl Methacrylate (PMMA)</td>
 <td>MicroChem</td>
 <td>950K PMMA A4</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Hexamethyldisilazane (HMDS)</td>
 <td>Shin-Etsu MicroSI</td>
 <td>MicroPrime HP Primer</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Optical Photoresist</td>
 <td>Dow Chemical</td>
 <td>Megaposit SPR 220-3.0</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Photoresist Developer</td>
 <td>AZ Electronic Materials</td>
 <td>AZ 300 MIF Developer</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Methyl Iso-Butyl Keytone (MIBK)</td>
 <td>Avantor Performance Materials</td>
 <td>9322-03</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>Equipment</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ti:Sapphire Mode-Locked Laser</td>
 <td>Coherent</td>
 <td>MIRA 900D V10 XW OPT 110V</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Pyroelectric Detector</td>
 <td>Spectrum Detector</td>
 <td>SPI-A-65 THz</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Electron-Beam Lithography Tool</td>
 <td>JEOL</td>
 <td>JBX-6300-FS</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Plasma Stripper</td>
 <td>Yield Engineering Systems</td>
 <td>YES-CV200RFS</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Metal Evaporator</td>
 <td>Denton Vacuum</td>
 <td>SJ-20</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Tool</td>
 <td>GSI</td>
 <td>GSI PECVD System</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Projection Lithography Stepper</td>
 <td>GCA</td>
 <td>AutoStep 200</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Reactive Ion Etcher</td>
 <td>LAM Research</td>
 <td>9400</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Parameter Analyzer</td>
 <td>Hewlett Packard</td>
 <td>4155A</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Optical Chopper</td>
 <td>Thorlabs</td>
 <td>MC2000</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Lock-in Amplifier</td>
 <td>Stanford Research Systems</td>
 <td>SR830</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Electrooptic Modulator</td>
 <td>Thorlabs</td>
 <td>EO-AM-NR-C2</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Motorized Linear Stage</td>
 <td>Thorlabs</td>
 <td>NRT100</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

design, fabrication, and experimental characterization of plasmonic photoconductive terahertz emitters

I denne videoen artikkelen presenterer vi en detaljert demonstrasjon av en svært effektiv metode for generering terahertz bølger. Vår teknikk er basert på photoconduction, som har vært en av de mest brukte teknikker for terahertz generasjon 1-8. Terahertz generasjon i en fotoledende emitter oppnås ved å pumpe et superraskt fotoleder med en pulserende eller heterodyned laser belysning. Den induserte photocurrent, som følger omhylling av pumpen laser, blir rutet til en terahertz utstrålende antenne koblet til fotokonduktør kontakt-elektroder for å generere terahertz stråling. Selv om Quantum effektiviteten av en fotoledende emitter kan teoretisk nå 100%, har relativt lang transport veilengder av foto-genererte bærere til kontakten elektroder av konvensjonelle fotoledere sterkt begrenset deres quantum effektivitet. I tillegg transportøren screening effekt og termisk nedbryting strengt begrense maksimal effekt power av konvensjonelle fotoledende terahertz kilder. For å møte de kvante effektivitet begrensninger av konvensjonelle fotoledende terahertz emittere, har vi utviklet en ny fotoledende emitter konsept som inkorporerer en plasmonic kontakt elektrode konfigurasjon for å tilby høy kvante-effektivitet og lynraske drift samtidig. Ved å bruke nano-skala plasmonic kontakt elektroder, vi redusere den gjennomsnittlige foto-genererte carrier transport vei til fotokonduktør kontakt elektroder sammenlignet med konvensjonelle fotoledere ni. Vår metode gjør det også mulig å øke fotoleder aktivt område uten en betydelig økning i den kapasitive lasting til antennen, øker den maksimale terahertz-stråling ved å hindre at transportøren screening effekt og termisk nedbryting ved høye optiske pumpe krefter. Ved å innlemme plasmonic kontakt elektroder, viser vi styrke den optiske til terahertz makt konvertering effektivitet av en konvensjonell lysledende terahertz emitter med en faktor på 50 10.

For å demonstrere potensialet i plasmonic elektroder for terahertz strøm ekstrautstyr, fabrikkert vi to terahertz emittere: vanlige (Figur 1a) og plasmonic (Figur 1b) lysledende emitter innlemme plasmonic kontakt elektroder for å redusere carrier transport ganger å kontakte elektroder. Begge design består av en ultrarask fotoleder med 20 pm gap mellom anoden og katoden kontakter, forbundet med en 60 um lang sløyfe-antenne med maksimum og minimum bredder på 100 mikrometer og 30 mi...

Watch this Scientific Journal Video about Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters at JoVE.com

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

Vi beskriver metoder for design, fabrikasjon og eksperimentell karakterisering av plasmonic fotoledende emittere, som tilbyr to størrelsesordener høyere terahertz effektnivåer sammenlignet med konvensjonelle fotoledende emittere.

Design, Fabrikasjon, og eksperimentell karakterisering av Plasmonic Photoconductive Terahertz Sendere

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

Terahertz Microfluidic Sensing bruker en parallell-plate Waveguide Sensor

Refractive index (RI) sensing is a powerful noninvasive and label-free sensing technique for the identification, detection and monitoring of microfluidic ...

Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers

Metamaterials (MM),  artificial materials engineered to have properties that may not be found in  nature, have been widely explored since the first ...

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Fabrikasjon og karakterisering av fotoniske krystaller bremse lys Waveguides og hulrom

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

Fabrikasjon og karakterisering av uordnede Polymer optiske fibre for Tverrgående Anderson Lokalisering of Light

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

Mønster via Optiske mettes Transitions - Fabrikasjon og karakterisering

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Utskrift Fabrikasjon av Bulk hetero solceller og<em&gt; In Situ</em&gt; Morfologi Karakterisering

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Free-form Light Actuators ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã¢â‚¬Â Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Frihånds Lys Aktuatorer - Fabrikasjon og kontroll av aktivering i Mikroskopisk Scale

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Fabrikasjon og karakterisering av Superledende resonatorer

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials

Fabrikasjon av Nanopillar-baserte Split Ring resonatorer for Displacement Nåværende mediert Resonans i terahertz Metamaterials

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR ...

Design and Characterization Methodology for Efficient Wide Range Tunable MEMS Filters

Design og karakterisering metodikk for effektiv bredt spekter Tunable MEMS filtre

Here, we demonstrate the advantages of the laser Doppler vibrometer (LDV) over conventional techniques (the network analyzer), as well as the techniques ...