High-resolution terahertz semiconductor spectroscopy using quantum-cascade lasers: Spectros-copy of impurity transitions in Ge and Si

使用量子级联激光器的高分辨率太赫兹半导体光谱:Ge 和 Si 中杂质跃迁的光谱复制

基本信息

  • 批准号:
    269855598
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Research Grants
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2014-12-31 至 2016-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The common goal of the groups at the Technische Universität Berlin (TUB) and the Paul-Drude-Institut (PDI) consists in the demonstration of a spectrometer for high-resolution laser spectroscopy of semiconductors at THz frequencies based on multi-mode, narrow-line-width quantum-cascade lasers (QCLs) combined with a grating spectrometer as well as the investigation of the line width, line shape, and the relaxation time of impurity states in particular in isotope-pure Ge and Si. The TUB group will develop a novel THz laser spectrometer for high-resolution spectroscopy of impurity transitions in semiconductors, in particular in Ge and Si, in the frequency ranges from 2.7 to 3.3 THz and 5.0 to 5.7 THz. The spectrometer is based on QCLs, which are specifically developed for this purpose by the PDI. With this spectrometer, the TUB group will investigate impurity transitions in Ge and Si with the focus on shallow donors and acceptors. The goal is to determine the width and shape of the line of the impurity transitions with ultimate accuracy, i.e. without the limitation of the spectral resolution by the apparatus function of the spectrometer as it is usually the case when a Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer is used. The QCL spectrometer will have an about one thousand times larger spectral resolution than high-resolution FTIR spectrometers. This will enable us to study the interaction of excited charge carriers with phonons very precisely and to determine the contributions of various line broadening mechanisms to the overall line shape. In particular, our investigations will include studies of isotopically enriched 76Ge and isotopically pure 28Si in order to understand the influence of the isotopic composition on the width and shape of the line. This is instructive, because of the different lattice constants and phonon density of states of Ge as compared to Si. The influence of external perturbations such as a magnetic field or a compressive force on the transition frequencies as well as the width and the shape of the line will also be investigated. In addition, we will perform time-resolved spectroscopy of these impurity transitions using the pump-probe technique, which is available at free-electron lasers. The goal is to determine the life-time of the states and to compare the lifetime with the line width of the states. A special focus will be the complementary analysis of the lifetimes derived from time-resolved pump-probe techniques and spectrally resolved absorption measurements with the QCL-based spectrometer.
柏林工业大学 (TUB) 和 Paul-Drude-Institut (PDI) 两个小组的共同目标是展示基于多模、窄带光谱技术的太赫兹频率半导体高分辨率激光光谱仪。线宽量子级联激光器(QCL)与光栅光谱仪相结合,以及对杂质态的线宽、线形和弛豫时间的研究,特别是在TUB 小组将开发一种新型太赫兹激光光谱仪,用于半导体中杂质跃迁的高分辨率光谱分析,特别是在Ge 和 Si 中,频率范围为 2.7 至 3.3 THz 和 5.0 至 5.7 THz。该光谱仪基于 PDI 为此目的专门开发的 QCL,TUB 小组将利用该光谱仪来研究杂质。 Ge 和 Si 中的跃迁,重点是浅施主和受主,目标是以最终精度确定杂质跃迁线的宽度和形状,即不受光谱仪设备功能的光谱分辨率的限制。通常情况下,使用傅里叶变换红外 (FTIR) 光谱仪时,QCL 光谱仪的光谱分辨率大约是高分辨率 FTIR 光谱仪的一千倍。使我们能够非常精确地研究受激载流子与声子的相互作用,并确定各种谱线展宽机制对整体谱线形状的贡献,特别是,我们的研究将包括同位素富集 76Ge 和同位素纯 28Si 的研究,以便了解。同位素组成对谱线宽度和形状的影响具有启发性,因为与 Si 相比,Ge 具有不同的晶格常数和声子态密度。此外,我们还将研究磁场或压缩力等外部扰动对跃迁频率以及谱线宽度和形状的影响。此外,我们将使用泵浦对这些杂质跃迁进行时间分辨光谱。探针技术,可用于自由电子激光器,其目标是确定状态的寿命并将寿命与状态的线宽进行比较。时间分辨泵浦探针技术和基于 QCL 的光谱仪的光谱分辨吸收测量。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Terahertz gas spectroscopy through self-mixing in a quantum-cascade laser
通过量子级联激光器中的自混合进行太赫兹气体光谱
  • DOI:
    10.1063/1.4967435
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    T. Hagelschuer; M. Wienold; H. Richter; L. Schrottke; K. Biermann; H. T. Grahn;H.
  • 通讯作者:
    H.
High-Resolution terahertz gas-phase spectroscopy based on external optical feedback in a quantum cascade laser
基于量子级联激光器外部光反馈的高分辨率太赫兹气相光谱
Lamb dip spectroscopy with a terahertz quantum-cascade laser
使用太赫兹量子级联激光器进行兰姆浸光谱
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Heinz-Wilhelm Hübers其他文献

Professor Dr. Heinz-Wilhelm Hübers的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Heinz-Wilhelm Hübers', 18)}}的其他基金

Helium-like impurity centers in silicon and germanium: Infrared light interaction, non-equilibrium distributions and optoelectronic applications
硅和锗中的类氦杂质中心:红外光相互作用、非平衡分布和光电应用
  • 批准号:
    389056032
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Towards infrared diamond optoelectronics: time-resolved spectroscopy of excited acceptors in diamond
走向红外金刚石光电子学:金刚石中激发受体的时间分辨光谱
  • 批准号:
    336679739
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Compressed sensing for terahertz body scanners
太赫兹人体扫描仪的压缩传感
  • 批准号:
    273378044
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Multi-band millimeter wave / terahertz breath sensor based on molecular absorption spectroscopy
基于分子吸收光谱的多波段毫米波/太赫兹呼吸传感器
  • 批准号:
    272356870
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Halbleiter-Terahertz-Laser basierend auf Übergängen zwischen Energieniveaus flacher Verunreinigungen
基于平面杂质能级之间跃迁的半导体太赫兹激光器
  • 批准号:
    5288272
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Quantitative analytical spectroscopy of ultra-high purity germanium crystals
超高纯锗晶体的定量分析光谱
  • 批准号:
    509105207
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
HgCdTe-based quantum-well-heterostructures for mid-infrared heterodyne spectroscopy
用于中红外外差光谱的基于 HgCdTe 的量子阱异质结构
  • 批准号:
    448961446
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Cryo-micro-Raman spectroscopy and next generation sequencing for investigation of biomarkers in water ice inclusions of the subglacial antarctic lake
冷冻显微拉曼光谱和下一代测序用于研究南极冰下湖水冰包裹体中的生物标志物
  • 批准号:
    429811207
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Atomic oxygen in the mesosphere and lower thermosphere of the Earth
地球中层和低层热层中的原子氧
  • 批准号:
    502949516
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Micro-integrated terahertz quantum-cascade laser for high-resolution spectroscopy (Micro-QCL)
用于高分辨率光谱的微集成太赫兹量子级联激光器(Micro-QCL)
  • 批准号:
    468535812
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes

相似国自然基金

基于同质集成技术的室温半导体太赫兹光源
  • 批准号:
    62274014
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于光学频域的半导体激光器太赫兹锁相数字调控方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高稳定太赫兹半导体激光双光梳研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
III-V族化合物半导体器件太赫兹建模和电路验证
  • 批准号:
    62034003
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    303 万元
  • 项目类别:
    重点项目
固体强场辐射中布洛赫电子超快动力学研究
  • 批准号:
    11904341
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Semiconductor-based Terahertz Traveling Wave Amplifiers for Monolithic Integration
用于单片集成的半导体太赫兹行波放大器
  • 批准号:
    2329940
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Room temperature high-power terahertz semiconductor laser with high-quality beam shape and stable spectral emission
具有高质量光束形状和稳定光谱发射的室温高功率太赫兹半导体激光器
  • 批准号:
    2149908
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Ultrafast Terahertz Polarimetry Enabled by Semiconductor Nanowire Sensors
半导体纳米线传感器实现超快太赫兹偏振测量
  • 批准号:
    EP/W017067/1
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
Ultrafast Terahertz Polarimetry Enabled by Semiconductor Nanowire Sensors
半导体纳米线传感器实现超快太赫兹偏振测量
  • 批准号:
    EP/W018489/1
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
Ultrafast Terahertz Polarimetry Enabled by Semiconductor Nanowire Sensors (RAL)
半导体纳米线传感器 (RAL) 支持超快太赫兹偏振测量
  • 批准号:
    EP/W017725/1
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了