激光蝕刻催生GaAs太赫茲輻射

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激光蝕刻催生GaAs太赫茲輻射

當沒有更便宜更有效的方法來批量生產太赫茲發射器時，激光蝕刻不失為一個增大砷化鎵(GaAs)太赫茲輸出的好辦法。GaAs是一種常見的用于這些設備的半導體材料。

日本沖繩科學技術研究所(OIST)飛秒光譜部門研究人員表示，GaAs薄膜的表面微觀結構對能量吸收和散發起到重要作用。

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

研究者Julien Madéo表示：“飛秒激光蝕刻便于我們設計材料性能，并克服它們的內在局限性，如，引導至接近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。”

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。

蝕刻技術盡管降低了物質內部的光電流，卻增強了物質的輸出。這種有悖于常理的現象是由蝕刻的GaAs比未經蝕刻的GaAs具備更短的電荷載流子生命周期。

太赫茲區位于電磁波譜內的紅外線和微波之間，并包括從0.1~1 mm的波長。激發太赫茲波很困難，因為他們的頻率對于一般的無線電發射機來講太高，對于光發射器來講又太低。

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

太赫茲輻射會被水吸收，太赫茲設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。很多物質都在太赫茲波段有一個特殊的“標記”，便于通過太赫茲掃描儀進行識別。

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。