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  5. Material properties and performance of ErAs:In(Al)GaAs photoconductors for 1550 nm laser operation
 
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2021
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Material properties and performance of ErAs:In(Al)GaAs photoconductors for 1550 nm laser operation

File(s)
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Hauptpublikation
6.0000773.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 2.24 MB
TUDa URI
tuda/8118
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-206014
DOI
10.26083/tuprints-00020601
Autor:innen
Nandi, Uttam ORCID 0000-0002-3026-4707
Mohammadi, Mahdad ORCID 0000-0002-7973-8168
Lu, Hong ORCID 0000-0002-8340-2739
Norman, Justin
Gossard, Arthur C. ORCID 0000-0001-6213-2365
Alff, Lambert ORCID 0000-0001-8185-4275
Preu, Sascha ORCID 0000-0003-0818-1865
Kurzbeschreibung (Abstract)

ErAs:In(Al)GaAs photoconductors have proven to be outstanding devices for photonic terahertz (0.1–10 THz) generation and detection with previously reported sub-0.5 ps carrier lifetimes. We present the so far most detailed material characterization of these superlattices composed of ErAs, InGaAs, and InAlAs layers grown by molecular beam epitaxy. The variation of the material properties as a function of the ErAs concentration and the superlattice structure is discussed with focus on source materials. Infrared spectroscopy shows an absorption coefficient in the range of 4700–6600 cm⁻¹ at 1550 nm, with shallow absorption edges toward longer wavelengths caused by absorption of ErAs precipitates. IV characterization and Hall measurements show that samples with only 0.8 monolayers of electrically compensated ErAs precipitates (p-delta-doped at 5 x 10¹³ cm⁻²) and aluminum-containing spacer layers enable high dark resistance (~10–20 MΩ) and high breakdown field strengths beyond 100 kV/cm, corresponding to > 500 V for a 50 μm gap. With higher ErAs concentration of 1.6 ML (2.4 ML), the resistance decreases by a factor of ~40 (120) for an otherwise identical superlattice structure. We propose a theoretical model for calculation of the excess current generated due to heating and for the estimation of the photocurrent from the total illuminated current. The paper concludes with terahertz time-domain spectroscopy measurements demonstrating the strengths of the material system and validating the proposed model.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Dünne Schichten
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Mikrowellentechnik und Photonik (IMP)
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Journal of Vacuum Science & Technology A
Jahrgang der Zeitschrift
39
Heftnummer der Zeitschrift
2
ISSN
1520-8559
Verlag
AIP
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2021
Verlags-DOI
10.1116/6.0000773
PPN
506309487

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