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激光蝕刻催生GaAs太赫茲輻射

當(dāng)沒有更便宜更有效的方法來(lái)批量生產(chǎn)太赫茲發(fā)射器時(shí)，激光蝕刻不失為一個(gè)增大砷化鎵(GaAs)太赫茲輸出的好辦法。GaAs是一種常見的用于這些設(shè)備的半導(dǎo)體材料。

日本沖繩科學(xué)技術(shù)研究所(OIST)飛秒光譜部門研究人員表示，GaAs薄膜的表面微觀結(jié)構(gòu)對(duì)能量吸收和散發(fā)起到重要作用。

利用飛秒激光脈沖蝕刻材料會(huì)形成能夠增強(qiáng)光吸收的微型凹槽和波紋。完成這個(gè)步驟后，如果被足夠高能的激光泵浦，GaAs太赫茲輸出將增強(qiáng)65%。

研究者Julien Madéo表示：“飛秒激光蝕刻便于我們?cè)O(shè)計(jì)材料性能，并克服它們的內(nèi)在局限性，如，引導(dǎo)至接近100%的光子吸收、更寬廣的吸收帶寬和電子濃度與生命周期控制?！?/p>

飛秒激光蝕刻在GaAs薄膜表面形成微型凹槽和波紋。比例尺是10 μm，放大3 500倍。

蝕刻技術(shù)盡管降低了物質(zhì)內(nèi)部的光電流，卻增強(qiáng)了物質(zhì)的輸出。這種有悖于常理的現(xiàn)象是由蝕刻的GaAs比未經(jīng)蝕刻的GaAs具備更短的電荷載流子生命周期。

太赫茲區(qū)位于電磁波譜內(nèi)的紅外線和微波之間，并包括從0.1~1 mm的波長(zhǎng)。激發(fā)太赫茲波很困難，因?yàn)樗麄兊念l率對(duì)于一般的無(wú)線電發(fā)射機(jī)來(lái)講太高，對(duì)于光發(fā)射器來(lái)講又太低。

有種最常用的一種太赫茲發(fā)射器叫光導(dǎo)天線，由兩個(gè)電觸頭和電觸頭之間的一片薄膜半導(dǎo)體(通常是GaAs)組成。當(dāng)天線暴露于激光短脈沖之下時(shí)，在半導(dǎo)體內(nèi)，光子激起電子，太赫茲輻射短脈沖也隨之產(chǎn)生。如此一來(lái)，激光光束的能量被轉(zhuǎn)化為太赫茲波。

太赫茲輻射會(huì)被水吸收，太赫茲設(shè)備在地球大氣層到短距離的使用也受到限制。但是太赫茲輻射可以穿透纖維、紙、硬紙板、塑料、木頭和陶瓷。很多物質(zhì)都在太赫茲波段有一個(gè)特殊的“標(biāo)記”，便于通過太赫茲掃描儀進(jìn)行識(shí)別。

而且，不同于X射線和紫外線，太赫茲輻射是非電離的，在活組織和DNA上使用的時(shí)候更加安全。太赫茲波也可以用于通訊，比目前的微波提供更大的帶寬。