RU2617179C2

RU2617179C2 - POWER AMPLIFICATION METHOD OF RADIO FREQUENCY MODULATED TERAHERTZ RADIATION OF 30-PERIOD WEAKLY BOUND SEMICONDUCTOR SUPERLATTICE GaAs / AlGaAs

Info

Publication number: RU2617179C2
Application number: RU2014145885A
Authority: RU
Inventors: Гуль Джахан Кадыровна Расулова; Иван Викторович Пентин; Павел Николаевич Брунков; Антон Юрьевич Егоров
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2017-04-21
Also published as: RU2014145885A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to the physics of semiconductor structures. A method of power amplification of radio frequency modulated terahertz radiation of 30-period weakly bound semiconductor superlattice GaAs / AlGaAs is that the active modules are connected in parallel, each of which represents a mesa-structure of mentioned weakly bound superlattice with barriers width > 4 nm, and displace the mentioned active modules to current oscillations generation mode.

EFFECT: invention allows the linear growth of superlattice GaAs / AlGaAs power radiation at increase of the number of mesa structures.

3 dwg

Description

Изобретение относится к нескольким разделам физики, включающим физику полупроводниковых наноструктур, квантовую радиофизику, а также нелинейные колебания и волны, и посвящено усилению мощности радиочастотно-модулированного терагерцового излучения слабосвязанной полупроводниковой сверхрешетки.The invention relates to several branches of physics, including the physics of semiconductor nanostructures, quantum radiophysics, as well as nonlinear oscillations and waves, and is devoted to amplifying the power of radio frequency modulated terahertz radiation of a weakly coupled semiconductor superlattice.

В 1994 году на основе сильносвязанных полупроводниковых сверхрешеток была изготовлена первая структура квантово-каскадного лазера GaInAs/AlInAs (2.8/3.0 нм) с длиной волны излучения 4.2 мкм [1]. В настоящее время квантово-каскадные лазеры (ККЛ) успешно работают в области длин волн 4-24 мкм при комнатных температурах, мощность излучения ККЛ составляет десятки мВт в режиме непрерывной генерации [2] и достигает единиц Вт в импульсном режиме генерации излучения [3]. Интенсивно проводятся исследования по созданию структур ККЛ, работающих в терагерцовой области спектра 0.1-10 ТГц (1 ТГц = 10¹² Гц), в которой энергия излучаемого фотона меньше энергии продольного оптического фонона (36 мэВ) [4]. В настоящее время максимальная рабочая температура терагерцового ККЛ составляет 199,5 К [5]. В квантово-каскадных лазерах усиление мощности излучения достигается благодаря каскадной конструкции квантового лазера, которая содержит несколько десятков активных модулей, включенных последовательно. В процессе туннелирования вдоль оси сверхрешетки (CP) каждый электрон проходит через несколько активных модулей, излучая фотон при межподзонном излучательном переходе в каждом модуле. Усиление мощности излучения в активном модуле определяется, в основном, величиной инверсной населенности уровней минизон и силой осциллятора [6]. Несмотря на большие достижения в разработке терагерцовых ККЛ, дальнейшее повышение рабочей температуры в структурах ККЛ на основе сильносвязанных полупроводниковых сверхрешеток с широкими минизонами и требуемым узким (меньше 36 мэВ) энергетическим зазором между ними представляется сложным, т.к. температурное уширение минизон может ограничить температурный диапазон ТГц приборов. Следует отметить, что большой критический ток (порядка сотен мА) вызывает перегрев структуры ККЛ, работающей в режиме генерации непрерывного излучения, и является одним из факторов, приводящих к быстрой деградации прибора.In 1994, based on strongly coupled semiconductor superlattices, the first structure of a GaInAs / AlInAs quantum-cascade laser (2.8 / 3.0 nm) with a radiation wavelength of 4.2 μm was fabricated [1]. At present, quantum cascade lasers (QCLs) are successfully operating in the wavelength range of 4–24 μm at room temperatures; the QCL radiation power is tens of mW in the continuous generation mode [2] and reaches units of W in the pulsed radiation generation mode [3]. Research is underway to create QCL structures operating in the terahertz spectrum of 0.1–10 THz (1 THz = 10 ¹² Hz), in which the energy of the emitted photon is less than the energy of the longitudinal optical phonon (36 meV) [4]. Currently, the maximum operating temperature of terahertz QCL is 199.5 K [5]. In quantum cascade lasers, amplification of the radiation power is achieved due to the cascade design of a quantum laser, which contains several tens of active modules connected in series. During tunneling along the axis of the superlattice (CP), each electron passes through several active modules, emitting a photon during the interband radiative transition in each module. The amplification of the radiation power in the active module is determined mainly by the inverse population of the miniband levels and the oscillator strength [6]. Despite the great achievements in the development of terahertz QCLs, a further increase in the operating temperature in QCL structures based on strongly coupled semiconductor superlattices with wide minibands and the required narrow (less than 36 meV) energy gap between them seems difficult, because temperature broadening of minibands can limit the temperature range of THz devices. It should be noted that a large critical current (of the order of hundreds of mA) causes an overheating of the QCL structure operating in the continuous-radiation generation mode and is one of the factors leading to rapid degradation of the device.

В связи с вышеизложенным, было предпринято исследование возможности генерации ТГц излучения слабосвязанными сверхрешетками. Полупроводниковые сверхрешетки в зависимости от степени перекрытия электронных волновых функций между соседними квантовыми ямами делятся на сильно и слабосвязанные. Величина перекрытия волновых функций электронов между соседними квантовыми ямами задается толщиной барьеров и шириной квантовых ям. В сильносвязанных сверхрешетках, в которых толщина барьеров меньше 4 нм, сильное перекрытие волновых функций электронов между соседними квантовыми ямами приводит к образованию широких (больше 10 мэВ) минизон. Тогда как в слабосвязанных сверхрешетках, в которых ширина барьеров >4 нм, имеет место слабое перекрытие электронных волновых функций (фазовая когерентность нарушается) и ширина минизон не превышает 1 мэВ.In connection with the foregoing, a study was undertaken of the possibility of generating THz radiation by weakly coupled superlattices. Semiconductor superlattices, depending on the degree of overlap of the electronic wave functions between adjacent quantum wells, are divided into strongly and weakly coupled. The overlap of the wave functions of the electrons between adjacent quantum wells is determined by the thickness of the barriers and the width of the quantum wells. In strongly coupled superlattices, in which the thickness of the barriers is less than 4 nm, the strong overlap of the wave functions of electrons between adjacent quantum wells leads to the formation of wide (more than 10 meV) minibands. Whereas in weakly coupled superlattices, in which the barrier width is> 4 nm, there is a weak overlap of the electronic wave functions (phase coherence is violated) and the width of the minibands does not exceed 1 meV.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа усиления межподзонного модулированного излучения слабосвязанной полупроводниковой сверхрешетки. Получена генерация дальнего инфракрасного и терагерцового излучения слабосвязанной 30-периодной сверхрешетки GaAs/AlGaAs, смещенной в режим генерации автоколебаний тока [7]. Генерация автоколебаний тока обусловлена наличием в вольт-амперной характеристике слабосвязанной сверхрешетки областей с отрицательной дифференциальной проводимостью (ОДП), присутствие которых приводит к нестационарным процессам, возникающим при резонансном туннелировании электронов из одной квантовой ямы в следующую посредством образования и последовательного перемещения границы электрополевого домена вдоль оси сверхрешетки. В 1994 году теоретически было предсказано [8], что в слабосвязанной CP при определенном уровне легирования возникают колебания тока, обусловленные пространственно-временными колебаниями границы электрополевого домена. Предполагается [9], что генерация спонтанных незатухающих автоколебаний тока должна сопровождаться излучением фотонов в дальней инфракрасной области спектра благодаря межподзонным оптическим переходам. Длина волны излучения пропорциональна энергетическому расстоянию между двумя соседними минизонами. При этом излучение должно быть модулировано с частотой, равной фундаментальной частоте собственных автоколебаний тока.The problem to which the invention is directed, is to develop a method for amplifying interband submodulated emission from a weakly coupled semiconductor superlattice. The generation of far infrared and terahertz radiation of a weakly coupled 30-period GaAs / AlGaAs superlattice shifted to the mode of generation of current self-oscillations was obtained [7]. The generation of current self-oscillations is due to the presence in the current-voltage characteristic of a weakly coupled superlattice of regions with negative differential conductivity (NDC), the presence of which leads to unsteady processes that arise during resonant tunneling of electrons from one quantum well to the next through the formation and sequential movement of the boundary of the electric field domain along the axis of the superlattice . In 1994, it was theoretically predicted [8] that in a loosely coupled CP, at a certain doping level, current oscillations occur due to spatio-temporal oscillations of the boundary of the electric field domain. It is assumed [9] that the generation of spontaneous undamped self-oscillations of the current should be accompanied by the emission of photons in the far infrared region of the spectrum due to interband optical transitions. The radiation wavelength is proportional to the energy distance between two adjacent minibands. In this case, the radiation should be modulated with a frequency equal to the fundamental frequency of the self-oscillations of the current.

Исследования показали, что в частотном спектре модулированного излучения наряду с линией, соответствующей фундаментальной частоте автоколебаний тока, присутствуют также и линии высших гармоник. Фундаментальная частота автоколебаний тока исследуемой нами 30-периодной сверхрешетки GaAs/Al_0.3Ga_0.7As (с шириной квантовых ям GaAs равной 28 нм и барьеров Al _0.3 Ga _0.7 As равной 10 нм) изменяется в пределах 0.5-8 МГц. Автоколебания регистрируются в интервале температур 4.2-150 К. Мощность излучения одной меза-структуры, измеренная с помощью сверхпроводникового NbN болометра, составила 20 нВт [7].Studies have shown that in the frequency spectrum of modulated radiation, along with the line corresponding to the fundamental frequency of the current self-oscillations, there are also lines of higher harmonics. The fundamental frequency of the self-oscillations of the current of the 30-period GaAs / Al _0.3 Ga _0.7 As superlattice under study (with a GaAs quantum well width of 28 nm and Al _0.3 Ga _0.7 As barriers of 10 nm) varies from 0.5 to 8 MHz. Self-oscillations are recorded in the temperature range 4.2-150 K. The radiation power of one mesa structure, measured using a superconducting NbN bolometer, was 20 nW [7].

Для создания источника излучения на основе слабосвязанной сверхрешетки необходимо усилить мощность излучения. Для усиления мощности излучения разработана схема параллельного соединения нескольких меза-структур, схема которого показана на фиг. 1. 30-периодная сверхрешетка GaAs/AlGaAs (28/10 нм) выращена методом молекулярно-пучковой эпитаксии на подложке (100) n+- GaAs. Меза-структуры диаметром 350 мкм изготавливались методом фотохимического травления. Активная область расширенной границы электрополевого домена, в которой происходит генерация автоколебаний тока, сопровождающаяся дальним инфракрасным и терагерцовым излучением, выделена темным цветом. Сопротивление нагрузки равно 50 Ом.To create a radiation source based on a loosely coupled superlattice, it is necessary to amplify the radiation power. To enhance the radiation power, a parallel connection scheme has been developed for several mesa structures, a circuit of which is shown in FIG. 1. A 30-period GaAs / AlGaAs superlattice (28/10 nm) was grown by molecular beam epitaxy on a (100) n + - GaAs substrate. Mesa structures with a diameter of 350 μm were prepared by photochemical etching. The active region of the extended boundary of the electric field domain, in which the generation of current self-oscillations occurs, accompanied by far-infrared and terahertz radiation, is highlighted in dark color. The load resistance is 50 ohms.

Для измерения болометрического отклика образец помещался в гелиевый криостат и крепился напротив приемной площадки сверхпроводникового NbN болометра на расстоянии 4-5 мм. Диаметр одной мезы равен 350 мкм. Сигнал болометра усиливался с помощью усилителя на транзисторах с высокой подвижностью электронов (НЕМТ) с коэффициентом усиления 20 дБ. Автоколебания тока и сигнал с болометра одновременно подавались на первый и второй каналы осциллографа Tektronix TDS 2022 В соответственно. На фиг. 2 показаны записи автоколебаний тока и сигнала с болометра (верхняя и нижняя осциллограммы соответственно) на излучение одной меза-структуры (а), двух меза-структур (б) и трех меза-структур (в) сверхрешетки (CP), соединенных параллельно. Справа и слева от каждой осциллограммы показаны результаты Фурье-анализа болометрического сигнала и автоколебаний тока соответственно.To measure the bolometric response, the sample was placed in a helium cryostat and was mounted opposite to the receiving pad of the superconducting NbN bolometer at a distance of 4-5 mm. The diameter of one mesa is 350 microns. The bolometer signal was amplified using an amplifier with transistors with high electron mobility (HEMT) with a gain of 20 dB. Self-oscillations of the current and the signal from the bolometer were simultaneously fed to the first and second channels of the Tektronix TDS 2022 V oscilloscope, respectively. In FIG. Figure 2 shows the recording of self-oscillations of the current and signal from the bolometer (upper and lower oscillograms, respectively) to the radiation of one mesa structure (a), two mesa structures (b) and three mesa structures (c) of the superlattice (CP) connected in parallel. To the right and to the left of each waveform are the results of the Fourier analysis of the bolometric signal and self-oscillations of the current, respectively.

Мощность излучения оценивалась по амплитуде сигнала болометра, имеющего чувствительность Sv=10 В/Вт. На фиг. 3 представлена зависимость мощности излучения от числа включенных меза-структур, из которой следует, что при параллельном соединении нескольких мез мощность излучения растет линейно (серая линия). Как видно из фиг. 3, при включении трех меза-структур мощность излучения достигает 220 нВт.The radiation power was estimated by the amplitude of the bolometer signal having a sensitivity of Sv = 10 V / W. In FIG. Figure 3 shows the dependence of the radiation power on the number of mesa structures turned on, from which it follows that when several mesas are connected in parallel, the radiation power increases linearly (gray line). As can be seen from FIG. 3, when three mesa structures are turned on, the radiation power reaches 220 nW.

Сущность изобретения состоит в том, что для усиления мощности модулированного дальнего инфракрасного и терагерцового излучения слабосвязанной сверхрешетки предложен способ параллельного соединения нескольких меза-структур слабосвязанной сверхрешетки, смещенных в режим генерации автоколебаний тока.The essence of the invention lies in the fact that to enhance the power of the modulated far infrared and terahertz radiation of a weakly coupled superlattice, a method for parallel connection of several mesa structures of a weakly coupled superlattice, shifted to the mode of generation of current oscillations, is proposed.

Разработанный и проверенный способ параллельного включения нескольких меза-структур показал, что с увеличением числа включенных меза-структур мощность излучения растет линейно. На основании проведенных экспериментов можно предположить, что при параллельном соединении нескольких десятков меза-структур, включенных в режим генерации автоколебаний тока, мощность излучения составит десятки мкВт. Использование в качестве активного излучательного элемента слабосвязанной полупроводниковой сверхрешетки с шириной минизоны меньше 1 мэВ открывает возможности для повышения рабочей температуры терагерцовых квантовых источников излучения выше комнатной.The developed and tested method for the parallel inclusion of several mesa structures showed that with an increase in the number of included mesa structures, the radiation power increases linearly. Based on the experiments, it can be assumed that when several tens of mesa structures included in the self-oscillation current generation mode are connected in parallel, the radiation power will amount to tens of μW. The use of a weakly coupled semiconductor superlattice with a miniband width of less than 1 meV as an active radiating element opens up possibilities for increasing the operating temperature of terahertz quantum radiation sources above room temperature.

Таким образом, предложенный в настоящем изобретении способ обладает следующими преимуществами перед успешно работающими квантово-каскадными лазерами на основе сильносвязанных полупроводниковых сверхрешеток:Thus, the method proposed in the present invention has the following advantages over successfully operating quantum cascade lasers based on strongly coupled semiconductor superlattices:

1) Ширина минизоны в слабосвязанных сверхрешетках значительно меньше ширины минизоны в сильносвязанной CP и не превышает 1 мэВ. Таким образом, при работе в терагерцовой области спектра (1-10 ТГц или 4-40 мэВ) можно избежать температурного перекрытия минизон, ответственного за излучение.1) The width of the miniband in loosely coupled superlattices is much smaller than the width of the miniband in strongly bonded CP and does not exceed 1 meV. Thus, when working in the terahertz region of the spectrum (1–10 THz or 4–40 meV), one can avoid the temperature overlap of minibands responsible for radiation.

2) Рабочий ток через меза-структуру слабосвязанной сверхрешетки составляет несколько единиц мА, тогда как в структурах ККЛ критический ток достигает сотен мА. Большой критический ток вызывает перегрев структуры, работающей в режиме генерации непрерывного излучения, и является одним из факторов, приводящих к быстрой деградации прибора.2) The working current through the mesa structure of a loosely coupled superlattice is several mA units, while in the QCL structures, the critical current reaches hundreds of mA. The large critical current causes overheating of the structure operating in the continuous-radiation generation mode and is one of the factors leading to the rapid degradation of the device.

3) Радиочастотная модуляция терагерцового излучения квантово-каскадных лазеров необходима для их использования в прикладных целях. В настоящее время амплитудная модуляция терагерцового излучения осуществляется несколькими способами: а) включением в цепь питания квантово-каскадного лазера генератора радиочастотных колебаний [10-12]; б) использованием материалов и устройств, в которых пропускание терагерцового излучения периодически изменяется при приложении постоянного смещения [13-16]. Однако в перечисленных устройствах глубина модуляции терагерцового излучения с применением указанных методов не превысила 50%.3) Radio-frequency modulation of terahertz radiation from quantum cascade lasers is necessary for their use for applied purposes. At present, amplitude modulation of terahertz radiation is carried out in several ways: a) by incorporating a radio-frequency oscillation generator into the power circuit of a quantum cascade laser [10-12]; b) the use of materials and devices in which the transmission of terahertz radiation periodically changes when a constant bias is applied [13-16]. However, in the above devices, the modulation depth of terahertz radiation using these methods did not exceed 50%.

В отличие от этого в структуре слабосвязанной сверхрешетки генерация терагерцового излучения наблюдается только при смещении CP в режим генерации автоколебаний тока, фундаментальная частота которых находится в области 1-8 МГц. Так как структура излучает только в режиме генерации автоколебаний тока, то глубина амплитудной модуляции терагерцового излучения равна 100% и не требует включения дополнительных внешних приборов и устройств в цепь питания структуры.In contrast, in the structure of a weakly coupled superlattice, the generation of terahertz radiation is observed only when CP is shifted to the generation mode of self-oscillations of the current, whose fundamental frequency is in the range of 1-8 MHz. Since the structure emits only in the mode of generation of current self-oscillations, the depth of amplitude modulation of terahertz radiation is 100% and does not require the inclusion of additional external devices and devices in the power supply circuit of the structure.

Предложенный способ усиления излучения слабосвязанной сверхрешетки отличается от способа усиления излучения в квантово-каскадных лазерах тем, что:The proposed method for amplifying radiation from a weakly coupled superlattice differs from the method for amplifying radiation in quantum cascade lasers in that:

1) в квантово-каскадных лазерах на основе сильносвязанных сверхрешеток для усиления мощности излучения активные модули соединяются последовательно [1-6]. Схема же параллельного соединения нескольких меза-структур слабосвязанной сверхрешетки ранее не применялась для усиления терагерцового излучения,1) in quantum cascade lasers based on strongly coupled superlattices, active modules are connected in series to amplify the radiation power [1-6]. The parallel connection scheme of several mesa structures of a loosely coupled superlattice was not previously used to amplify terahertz radiation,

2) слабосвязанные полупроводниковые сверхрешетки не использовались в качестве активных элементов источников терагерцового излучения.2) weakly coupled semiconductor superlattices were not used as active elements of terahertz radiation sources.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. J. Faist, F. Capasso, D.L. Sivco C. Sirtori, A.L. Hutchinson, A.Y. Cho, Science 264, 553 (1994) "Quantum Cascade Laser".1. J. Faist, F. Capasso, D.L. Sivco C. Sirtori, A.L. Hutchinson, A.Y. Cho, Science 264, 553 (1994) "Quantum Cascade Laser".

2. A. Wittmann, Y. Bonetti, M. Fischer, J. Faist, S. Blaser, and E. Gini, "Distributed-feedback quantum-cascade lasers at 9 μm operating in continuous wave up to 423 K," IEEE Photon. Technol. Lett. 21(12), 814-816 (2009).2. A. Wittmann, Y. Bonetti, M. Fischer, J. Faist, S. Blaser, and E. Gini, "Distributed-feedback quantum-cascade lasers at 9 μm operating in continuous wave up to 423 K," IEEE Photon . Technol. Lett. 21 (12), 814-816 (2009).

3. B. Gokden, Y. Bai, N. Bandyopadhyay, S. Slivken, and M. Razeghi, "Broad area photonic crystal distributed feedback quantum cascade lasers emitting 34 W at λ ~4.36 μm," Appl. Phys. Lett. 97(13), 131112 (2010); S. Menzel, L. Diehl, C. Pflugl, A. Goyal, C. Wang, A. Sanchez, G. Turner, and F. Capasso, "Quantum cascade laser master-oscillator power amplifier with 1.5 W output power at 300 K" Optic Express 19, 16229 (2011).3. B. Gokden, Y. Bai, N. Bandyopadhyay, S. Slivken, and M. Razeghi, "Broad area photonic crystal distributed feedback quantum cascade lasers emitting 34 W at λ ~ 4.36 μm," Appl. Phys. Lett. 97 (13), 131112 (2010); S. Menzel, L. Diehl, C. Pflugl, A. Goyal, C. Wang, A. Sanchez, G. Turner, and F. Capasso, "Quantum cascade laser master-oscillator power amplifier with 1.5 W output power at 300 K "Optic Express 19, 16229 (2011).

4. B.S. Williams, Nature photonics 1, 517-525 (2007) "Terahertz Quantum Cascade Lasers".4. B.S. Williams, Nature photonics 1, 517-525 (2007) "Terahertz Quantum Cascade Lasers".

5. S. Fathololoumi, E. Dupont, C.W.I. Chan, Z.R. Wasilewski, S.R. Laframboise, D. Ban, C. Jirauschek, Q. Hu, and H.C. Liu, Optics Express 20, 3866-3876 (2012) "Terahertz quantum cascade lasers operating up to ~200 K with optimized oscillator strength and improved injection tunneling".5. S. Fathololoumi, E. Dupont, C.W.I. Chan, Z.R. Wasilewski, S.R. Laframboise, D. Ban, C. Jirauschek, Q. Hu, and H.C. Liu, Optics Express 20, 3866-3876 (2012) "Terahertz quantum cascade lasers operating up to ~ 200 K with optimized oscillator strength and improved injection tunneling."

6. C. Gmachl, F. Capasso, D.L. Sivco and A.Y. Cho, Rep. Prog. Phys. 64, 1533-1601 (2001) "Recent progress in quantum cascade lasers and applications".6. C. Gmachl, F. Capasso, D.L. Sivco and A.Y. Cho, Rep. Prog. Phys. 64, 1533-1601 (2001) "Recent progress in quantum cascade lasers and applications."

7. G.K. Rasulova, P.N. Brunkov, I.V. Pentin, D.A. Knyazev, G.N. Goltsman, A. Andrianov, A. Zakchar’in, A.Yu. Egorov, Appl. Phys. Lett. 100, 131104 (2012) "A weakly coupled semiconductor superlattice as a potential for a radio frequency modulated terahertz light emitter".7. G.K. Rasulova, P.N. Brunkov, I.V. Pentin, D.A. Knyazev, G.N. Goltsman, A. Andrianov, A. Zakchar’in, A.Yu. Egorov, Appl. Phys. Lett. 100, 131104 (2012) "A weakly coupled semiconductor superlattice as a potential for a radio frequency modulated terahertz light emitter."

8. L.L. Bonilla, J. Galan, J.A. Cuesta, F.C. Martinez, J.M. Molera Phys. Rev. B50, 8644 (1994) "Dynamics electric-field domains and oscillations of the photocurrent in a simple superlattice model".8. L.L. Bonilla, J. Galan, J.A. Cuesta, F.C. Martinez, J.M. Molera Phys. Rev. B50, 8644 (1994) "Dynamics electric-field domains and oscillations of the photocurrent in a simple superlattice model."

9. G.K. Rasulova, P.N. Brunkov, A.Yu. Egorov, A.E. Zhukov, J. Appl. Phys. 105, 033711 (2009) "Self-oscillations in weakly coupled GaAs/AlGaAs superlattices at 77.3 K".9. G.K. Rasulova, P.N. Brunkov, A.Yu. Egorov, A.E. Zhukov, J. Appl. Phys. 105, 033711 (2009) "Self-oscillations in weakly coupled GaAs / AlGaAs superlattices at 77.3 K."

10. R. Paiella, F. Capasso, C. Gmachl, H.Y. Hwang, D.L. Sivco, A.L. Hutchinson, and A.Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 77, 169 (2000), "Monolithic active mode locking of quantum cascade lasers.".10. R. Paiella, F. Capasso, C. Gmachl, H.Y. Hwang, D.L. Sivco, A.L. Hutchinson, and A.Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 77, 169 (2000), "Monolithic active mode locking of quantum cascade lasers.".

11. S. Barbieri, W. Maineult, S.S. Dhillon, C. Sirtori, J. Alton, N. Breuil, H.E. Beere, and D.A. Ritchie, Appl. Phys. Lett. 91, 143510 (2007).11. S. Barbieri, W. Maineult, S.S. Dhillon, C. Sirtori, J. Alton, N. Breuil, H.E. Beere, and D.A. Ritchie, Appl. Phys. Lett. 91, 143510 (2007).

12. W. Maineult, L. Ding, P. Gellie, P. Filloux, C. Sirtori, S. Barbieri, T. Akalin, J.-F. Lampin, I. Sagnes, H.E. Beere et al., Appl. Phys. Lett. 96, 021108 (2010).12. W. Maineult, L. Ding, P. Gellie, P. Filloux, C. Sirtori, S. Barbieri, T. Akalin, J.-F. Lampin, I. Sagnes, H.E. Beere et al., Appl. Phys. Lett. 96, 021108 (2010).

13. W.L. Chan, H.-T. Chen, A.J. Taylor, I. Brener, M.J. Cich, and D.M. Mittleman, Appl. Phys. Lett. 94, 213511 (2009) "A spatial light modulator for terahertz beams.".13. W.L. Chan, H.-T. Chen, A.J. Taylor, I. Brener, M.J. Cich, and D.M. Mittleman, Appl. Phys. Lett. 94, 213511 (2009) "A spatial light modulator for terahertz beams.".

14. H.-T. Chen, S. Palit, T. Tyler, С.M. Bingham, J.M.O. Zide, J.F. O’Hara, D.R. Smith, A.C. Gossard, R.D. Averitt, W.J. Padilla et al., Appl. Phys. Lett. 93, 091117 (2008) "Hybrid metamaterials enable fast electrical modulation of freely propagating terahertz waves.".14. H.-T. Chen, S. Palit, T. Tyler, C. M. Bingham, J.M.O. Zide, J.F. O’Hara, D.R. Smith, A.C. Gossard, R. D. Averitt, W.J. Padilla et al., Appl. Phys. Lett. 93, 091117 (2008) "Hybrid metamaterials enable fast electrical modulation of freely propagating terahertz waves.".

15. T. Kleine-Ostmann, P. Dawson, K. Pierz, G. Hein, and M. Koch, Appl. Phys. Lett. 84, 3555 (2004) "Room-temperature operation of an electrically driven terahertz modulator.".15. T. Kleine-Ostmann, P. Dawson, K. Pierz, G. Hein, and M. Koch, Appl. Phys. Lett. 84, 3555 (2004) "Room-temperature operation of an electrically driven terahertz modulator.".

16. T. Kleine-Ostmann, K. Pierz, G. Hein, P. Dawson, M. Marso, and M. Koch, J. Appl. Phys. 105, 093707 (2009) "Spatially resolved measurements of depletion properties of large gate two-dimensional electron gas semiconductor terahertz modulators."16. T. Kleine-Ostmann, K. Pierz, G. Hein, P. Dawson, M. Marso, and M. Koch, J. Appl. Phys. 105, 093707 (2009) "Spatially resolved measurements of depletion properties of large gate two-dimensional electron gas semiconductor terahertz modulators."

Claims

A method of amplifying the power of RF modulated terahertz radiation of a 30-period weakly coupled GaAs / AlGaAs semiconductor superlattice, in which active modules are connected in parallel, each of which is a mesa structure of the said weakly coupled superlattice with a barrier width> 4 nm, and they shift the active modules to the mode generation of current self-oscillations.