TERAHERTZ EMISSION FROM GaInAs p-i-n
        DIODES PHOTOEXCITED BY FEMTOSECOND LASER PULSES
      Ignas Nevinskas, Sandra Stanionytė, Vaidas Pačebutas, and Arūnas
      Krotkus
      Center for Physical Sciences and Technology, A. Goštauto 11,
        LT-01180, Vilnius, Lithuania
      E-mail: ignas.nevinskas@ftmc.lt
      
      Received 28 September 2015; accepted 29 September 2015
      
      
        Lattice-matched GaInAs p-i-n diodes
          of different i-region thicknesses have been MBE grown
          on n-type InP (100) and (111) crystallographic
          orientation substrates. It has been found that terahertz
          emission from such structures when illuminated with
          femtosecond laser pulses can be more efficient than that from
          the known to date best surface terahertz emitter (111) p-InAs.
          The explanation of the terahertz generation mechanism from p-i-n
          diodes is based on ultrafast photocurrent effects. Anisotropic
          transient photocurrents causing the 3ϕ azimuthal angle
          dependence are observed in the sample on (111) substrate.
          These p-i-n structures allow covering a
          technologically important 1.55 μm range and may
          provide controllability and compactness of a THz-TDS system
          when biased with an external voltage source.
          
         Keywords: surface
        terahertz emitter, 
p-i-n diode, GaInAs
        
PACS: 72.40.+w, 72.20.Ht
      
 
      
      
        
        
          
          
          
          TERAHERCINĖ SPINDULIUOTĖ IŠ
            GaInAs p-i-n DIODŲ, APŠVIESTŲ FEMTOSEKUNDINIAIS
            LAZERIO IMPULSAIS
        
      
        
        
        
        
        
        Ignas Nevinskas, Sandra Stanionytė, Vaidas Pačebutas, Arūnas
        Krotkus
        Fizinių ir technologijos mokslų centras, Vilnius, Lietuva
        
      
      Tiriama THz spinduliuotės
        emisija iš GaInAs p-i-n darinių, užaugintų
        molekulių pluoštų epitaksijos būdu ant InP padėklų, žadinant
        juos femtosekundinio lazerio impulsais. Eksperimente tirti trys
        dariniai, turintys skirtingą nelegiruotosios srities plotį: 200,
        400 ir 750 nm. Nustatyta, kad p-i-n darinys su
        siauriausia nelegiruota sritimi generavo THz impulsus, kurių
        amplitudė, žadinant lazerio bangos ilgiais nuo 1 iki 1,5 μm,
        buvo panašaus stiprio kaip iš geriausio žinomo paviršinio
        emiterio p-InAs, nors kitų bandinių spinduliuojami
        impulsai buvo žymiai stipresni. Nustatyta, kad pagrindinis THz
        emisijos mechanizmas yra fotosrovė, atsiradusi fotosužadintiems
        krūvininkams judant p-i-n sandūros elektriniame lauke.
        Didesnė anizotropinės fotosrovės mechanizmo įtaka THz emisijai
        pasireiškė žadinant bandinius trumpesniais lazerio bangos
        ilgiais iš InP padėklo pusės. Optinės spinduliuotės vertimo į
        THz efektyvumą galima padidinti prijungus papildomą išorinę
        įtampą atgaline kryptimi ir panaudojant i-sričiai kitą
        medžiagą su siauresniu draustinių energijų tarpu. Tokie
        prietaisai gali būti perspektyvūs THz emiteriai kompaktiškose
        THz laikinės spektroskopijos sistemose, naudojančiose
        skaidulinius lazerius.
      
      
      References
/
          Nuorodos
        
        [1] M. Tonouchi, Cutting
        edge terahertz technology, Nature Photon. 
1(2), 97–105
        (2007), 
        
http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2007.3
        [2] A. Krotkus, Semiconductors for terahertz photonics
        applications, J. Phys. D 
43(8), 273001 (2010), 
        
http://dx.doi.org/10.1088/0022-3727/43/27/273001
        [3] X.-C. Zhang, Y. Jin, K. Yang, and L.J. Schowalter, Resonant
        nonlinear susceptibility near the GaAs band gap, Phys. Rev.
        Lett. 
69(15), 2303–2306 (1992), 
        
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.69.2303
        [4] M. Reid, I.V. Cravetchi, and R. Fedosejevs, Terahertz
        radiation and second-harmonic generation from InAs: Bulk versus
        surface electric-field-induced contributions, Phys. Rev. B 
72(3),
        035201 (2005), 
        
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.72.035201
        [5] X.-C. Zhang and D.H. Auston, Optoelectronic measurement of
        semiconductor surfaces and interfaces with femtosecond optics,
        J. Appl. Phys. 
71(1), 326–338 (1992), 
        
http://dx.doi.org/10.1063/1.350710
        [6] H. Dember, Über eine photoelektronische Kraft in
        Kupferoxydul-Kristallen, Phys. Zs. 
32, 554–556 (1931)
        [7] T. Dekorsy, H. Auer, H.J. Bakker, H.G. Roskos, and H. Kurz,
        THz electromagnetic emission by coherent infrared-active
        phonons, Phys. Rev. B 
53(7), 4005–4014 (1996), 
        
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.53.4005
        [8] V.L. Malevich, P.A. Ziaziulia, R. Adomavičius, A. Krotkus,
        and Y.V. Malevich, Terahertz emission from cubic semiconductor
        induced by a transient anisotropic photocurrent, J. Appl. Phys.
        
112(7), 073115 (2012), 
        
http://dx.doi.org/10.1063/1.4758181
        [9] C. Affentauschegg and, H.H. Wieder, Properties of
        InAs/InAlAs heterostructures, Semicond. Sci. Technol. 
16(8),
        708–714 (2001), 
        
http://dx.doi.org/10.1088/0268-1242/16/8/313
        [10] R. Adomavičius, A. Urbanowicz, G. Molis, A. Krotkus, and E.
        Šatkovskis, Terahertz emission from p-lnAs due to the
        instantaneous polarization, Appl. Phys. Lett. 
85(13),
        2463–2465 (2004), 
        
http://dx.doi.org/10.1063/1.1795980
        [11] A. Krotkus, R. Adomavičius, G. Molis, and V.L. Malevich,
        Terahertz emission from InAs surfaces excited by femtosecond
        laser pulses, J. Nanoelectron. Optoelectron. 
2(1),
        108–114 (2007), 
        
http://dx.doi.org/10.1166/jno.2007.011
        [12] A. Arlauskas and A. Krotkus, THz excitation spectra of
        AIIIBV semiconductors, Semicond. Sci. Technol. 
27(11),
        115015 (2012), 
        
http://dx.doi.org/10.1088/0268-1242/27/11/115015
        [13] S. Sasa, S. Umino, Y. Ishibashi, T. Maemoto, M. Inoue, K.
        Takeya, and M. Tonouchi, Intense terahertz radiation from InAs
        thin films, J. Infrared Milli. Terahz. Waves 
32(5),
        646–654 (2011), 
        
http://dx.doi.org/10.1007/s10762-010-9694-0