Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nâng cao khả năng phát và phát hiện bức xạ tần số terahertz từ laser cascade lượng tử trong bộ làm lạnh pha loãng
Tóm tắt
Chúng tôi báo cáo về những cải tiến đáng kể trong việc tích hợp laser cascade lượng tử terahertz (THz) và phát hiện THz với khí electron hai chiều (2DEG) trong một bộ làm lạnh pha loãng, đạt được bằng cách bao gồm một bộ lọc cắt tần số thấp 6 THz đa lưới để chặn bức xạ hồng ngoại, một nón Winston để tập trung ánh sáng đầu ra, và điều khiển 2DEG để tối ưu hóa độ nhạy. Chúng tôi cho thấy rằng những cải tiến này cho phép chúng tôi đạt được nhiệt độ electron mẫu giảm hơn 2,5 lần (160 mK so với 430 mK trước đây) trong quá trình đo cộng hưởng cyclotron (CR) của 2DEG dưới ánh sáng laser QCL. Điều này mở ra một lộ trình để thực hiện các thí nghiệm dưới 100 mK bằng cách kích thích bởi laser QCL THz.
Từ khóa
#laser cascade lượng tử #bức xạ terahertz #khí electron hai chiều #bộ làm lạnh pha loãng #cộng hưởng cyclotronTài liệu tham khảo
H. Plank et al., Infrared/terahertz spectra of the photogalvanic effect in (Bi, Sb)Te based three-dimensional topological insulators. Phys. Rev. Mater. 2(2), 024202 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.2.024202
R. Khymyn, I. Lisenkov, V. Tiberkevich, B.A. Ivanov, A. Slavin, Antiferromagnetic THz-frequency Josephson-like oscillator driven by spin current. Sci. Rep. 7(1), 1–10 (2017). https://doi.org/10.1038/srep43705
W. Du, Y. Huang, Y. Zhou, X. Xu, Terahertz interface physics: from terahertz wave propagation to terahertz wave generation. J. Phys. D Appl. Phys. 55(22), 223002 (2022). https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac3f58
Y. Kawano, Terahertz waves: a tool for condensed matter, the life sciences and astronomy. Contemp. Phys. 54(3), 143–165 (2013). https://doi.org/10.1080/00107514.2013.817194
F. Gouider et al., Magnetotransport and THz-optical investigations at devices with HgTe quantum wells. J. Low Temp. Phys. 159(1–2), 184–188 (2010). https://doi.org/10.1007/s10909-009-0115-5
A. Leitenstorfer et al., The 2023 terahertz science and technology roadmap. J. Phys D 56, 223001 (2023). https://doi.org/10.1088/1361-6463/acbe4c
R. Köhler et al., Terahertz semiconductor-heterostructure laser. Nature 417(6885), 156–159 (2002). https://doi.org/10.1038/417156a
L.H. Li et al., Multi-Watt high-power THz frequency quantum cascade lasers. Electron. Lett. 53(12), 799–800 (2017). https://doi.org/10.1049/el.2017.0662
M. Vaughan et al., Directed delivery of terahertz frequency radiation from quantum cascade lasers within a dry 3He dilution refrigerator. Rev. Sci. Instrum. 93(11), 113906 (2022). https://doi.org/10.1063/5.0102553
W. Michailow et al., An in-plane photoelectric effect in two-dimensional electron systems for terahertz detection. Sci. Adv. 8(15), 1–18 (2022). https://doi.org/10.1126/sciadv.abi8398
G. Scalari et al., Far-infrared (λ ≃ 87 μm) bound-to-continuum quantum-cascade lasers operating up to 90 K. Appl. Phys. Lett. 82(19), 3165–3167 (2003). https://doi.org/10.1063/1.1571653
QMC Instruments, Multi-mesh filters, www.qmcinstruments.co.uk/multi-mesh-filters
P.A.R. Ade, G. Pisano, C. Tucker, S. Weaver, A review of metal mesh filters. Millim. Submillim. Detect. Instrum. Astron. III 6275, 62750U (2006). https://doi.org/10.1117/12.673162
W. Michailow, N.W. Almond, H.E. Beere, D.A. Ritchie, Cylindrical multimode waveguides as focusing interferometric systems. ACS Photonics (2022). https://doi.org/10.1021/acsphotonics.2c02030
D.X. Zhou, E.P.J. Parrott, D.J. Paul, J.A. Zeitler, Determination of complex refractive index of thin metal films from terahertz time-domain spectroscopy. J. Appl. Phys. 104(5), 53110 (2008). https://doi.org/10.1063/1.2970161
D. Shoenberg, Magnetic Oscillations in Metals (Cambridge University Press, 1984). https://doi.org/10.1017/cbo9780511897870
V. Tamosiunas et al., Terahertz quantum cascade lasers in a magnetic field. Appl. Phys. Lett. 83(19), 3873–3875 (2003). https://doi.org/10.1063/1.1626018
K. Saeed et al., Impact of disorder on frequency scaling in the integer quantum Hall effect. Phys. Rev. B Condens. Matter Mater. Phys. 84(15), 155324 (2011). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.155324
X. Zhao, B. Nabet, Monte Carlo simulation of transport in two-dimensional electron gas via energy relaxation, in 2005 NSTI Nanotechnology Conference and Trade Show—NSTI Nanotech 2005 Technical Proceedings (2005), pp. 84–86.
M. Vaughan, W. Michailow, M. Tan, M. Salih, L. Li, H. Beere, D.A. Ritchie, E.H. Linfield, A.G. Davies, J.E. Cunningham, Dataset associated with ‘Enhanced delivery of terahertz frequency radiation from a quantum cascade laser within a dry 3He dilution refrigerator’ (2023). https://doi.org/10.5518/1381