Terahertz-Strahlungsquellen und -Detektoren
THz-Strahlung kann in Halbleiter-Mikrokavitäten durch Exzitonen-Polariton-Lasing erzeugt werden, wo ein strahlender THz-Übergang zwischen Mikrokavität-Polariton-Zweigen erlaubt ist. Ein spezielles Design von Quantentopf-Mikrokavitäten ist erforderlich, mit dem das Mischen von hellen und dunklen Quantentopf-Exzitonen möglich ist. Das Projekt POLATER (Polaritonic teraHertz devices) lieferte ein breites Spektrum von Ergebnissen, die theoretischen Fortschritte in den genannten Bereichen untermauern. Dazu gehörte die Entwicklung einer detaillierten Theorie und eines Designs für strahlende THz-Übergänge in Quanten-Mikrokavitäten und THz-Intersub-Band-Polaritonen sowie die Herstellung einer Reihe von Mikrokavitäten mit effektiven Polariton-THz-Strahlungsübergängen. Die Forscher modellierten, bauten und untersuchten Mikrokavitäten mit unterschiedlichen Designs. POLATER untersuchte GaAs-, InAs- sowie GaN-Strukturen. Eine Analyse des THz-aktiven Polariton-Bereichs, basierend auf Quantentöpfen, Quantendrähten und Quantenpunkten mit gebrochener Symmetrie, wurde abgeschlossen. Das Team entwickelte und fertigte eine neue Art von Kavität basierend auf zylindrischen Tamm-Plasmonen. Forscher stellten eine Multi-Quantentopfstruktur für Polariton-Emitter basierend auf InAs-Monoschichten her und charakterisiert sie. Die Struktur weist einen ausgeprägten Superradiant-Modus auf, der für die Entwicklung von THz-Emittern verwendet werden kann. POLATER entwarf polaritonische Kaskadenstrukturen. Ein wichtiges Ergebnis in diesem Bereich ist die Entwicklung der Bosonic Cascade Laser-Theorie, in der jedes in das Gerät eingegebene Polariton mehrere THz-Photonen emittiert. Die öffentliche Wahrnehmung von THz-Strahlung wurde weitgehend durch eine Reihe von Artikeln in der Presse zu der Möglichkeit, mit ihr durch Kleidung zu schauen und Sprengstoffe oder Waffen zu erkennen, beeinflusst. Allerdings sind die möglichen Anwendungen von THz-Strahlung viel breiter gestreut. THz-Strahlung kann eine direkte Sonde ermöglichen, um die grundlegenden Eigenschaften und Funktionsweise von Leben zu offenbaren, etwa durch die Untersuchung von Konformationsänderungen in Proteinstrukturen, Protein-Hydrathüllen und DNA. Die Schaffung von kostengünstigen, zuverlässigen, skalierbaren und tragbaren Quellen und Detektoren für THz-Strahlung würde ihre weitverbreitete Nutzung in der Zukunft gewährleisten.
Schlüsselbegriffe
Terahertz-Strahlungsquellen, Detektoren, Polaritonen, Quanten-Mikrokavitäten
