Niedawno Caroline B Lim i jej zespół opublikowali artykuł w Japanese Journal of Applied Physics, w którym niepolarne m-zorientowane heterostruktury GaN:Si/Al(Ga)N hodowane na wolnostojącym GaN dla międzysubpasmowej optoelektroniki w krótkich falach, Oceniono zakresy średniej i dalekiej podczerwieni w celu określenia dostępnych zakresów widmowych absorpcji ISB w oknach widmowych SWIR, MIR i FIR. Dla porównania zaprojektowano trzy serie MQW m-GaN/AlGaN o różnych grubościach QW i składach Al.Analiza strukturalna wykazała, że ​​zmniejszenie składu Al barier poniżej 10% prowadziło do poprawy płaskości i regularności warstw oraz zmniejszenia gęstości dyslokacji.

Optycznie absorpcję ISB obserwowano w zakresie 1, 5–5, 8 μm (827–214 meV), z górnym ograniczeniem ustalonym przez drugi rząd pasma GaN Reststrahlen.Zwiększając szerokość QW i zmniejszając skład Al w barierach, możliwe jest przesunięcie absorpcji ISB do zakresu FIR, od 1,5 do 9 THz (6,3 do 37,4 meV), co pokazuje, że GaN jest w stanie pokryć Pasmo 7–10 THz, zabraniające technologiom opartym na GaAs.Jednak wysoka gęstość domieszkowania przystosowana do absorpcji ISB w obszarach SWIR i MIR (przejścia wysokoenergetyczne 200–800 meV) prowadzi do szerokopasmowej absorpcji ISB w zakresie FIR (przejścia niskoenergetyczne ≈30 meV).Zmniejszenie poziomu domieszkowania o jeden rząd wielkości prowadzi do znacznego zmniejszenia szerokości linii absorpcyjnej.

Wolnostojące półizolujące podłoża GaN m-GaN użyte w ich pracy zostały dostarczone przez Suzhou Nanowin Science and Technology Co., Ltd.Tego rodzaju podłoża mają bardzo wysoką jakość przy niskiej gęstości dyslokacji (mniej niż 5*10-5cm-2), co jest bardzo odpowiednie do wykorzystania w badaniu i tworzeniu zaawansowanych urządzeń optoelektronicznych.

Jak dotąd większość badań nad przejściami ISB w studniach wielokwantowych (MQW) dla azotku grupy III koncentrowała się na strukturach polarnych w płaszczyźnie c.Jednak w tej orientacji krystalograficznej wewnętrzne pole elektryczne wywołane polaryzacją powoduje, że energie przejścia ISB stają się bardziej wrażliwe na stan odkształcenia studni kwantowych (QW).W rezultacie utrudnia rozszerzenie przejść ISB w kierunku długości fal dalekiej podczerwieni.Chociaż wewnętrzne pole elektryczne można częściowo skompensować poprzez wdrożenie wielowarstwowych architektur QW, nadal stanowi to główną przeszkodę w projektowaniu urządzeń.Powszechnie wiadomo, że zastosowanie niepolarnych orientacji krystalograficznych pozwala uniknąć pola indukowanego polaryzacją w heterostrukturach GaN/AlGaN i ułatwia projektowanie urządzeń przy jednoczesnym zachowaniu zalet materiałów GaN.

Oczywiście nanostruktury GaN/AlGaN są obiecujące dla nowych urządzeń międzypasmowych (ISB) z potencjałem pokrycia całego widma w podczerwieni.W podczerwieni krótkofalowej (SWIR) duże przesunięcia pasma przewodnictwa i czasy relaksacji ISB poniżej pikosekundy sprawiają, że są one atrakcyjne dla ultraszybkich urządzeń fotonicznych dla telekomunikacji.Po drugiej stronie widma podczerwieni rozwój kompaktowych półprzewodnikowych źródeł THz jest silnie motywowany ich zastosowaniami w naukach biologicznych i medycznych, kontroli jakości w przemyśle i farmacji, badaniach bezpieczeństwa i komunikacji.