في الآونة الأخيرة ، نشرت كارولين بي ليم وفريقها ورقة بحثية في المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية ، والتي نمت فيها هياكل GaN غير القطبية الموجهة نحو M: Si / Al (Ga) N على GaN القائم بذاته للإلكترونيات الضوئية intersubband في الطول الموجي القصير ، تم تقييم نطاقات الأشعة تحت الحمراء المتوسطة والبعيدة لتحديد النطاقات الطيفية التي يمكن الوصول إليها لامتصاص ISB في النوافذ الطيفية SWIR و MIR و FIR ، وقد صمموا ثلاث سلاسل من m-GaN / AlGaN MQWs بسماكات QW مختلفة وتركيبات Al للمقارنة.أظهر التحليل الإنشائي أن انخفاض تكوين Al للحواجز إلى أقل من 10٪ أدى إلى تحسين تسطيح وانتظام الطبقات وتقليل كثافة الخلع.

بصريًا ، لوحظ امتصاص ISB في نطاق 1.5-5.8 ميكرومتر (827-214 ميكرومتر) مع تحديد الحد الأعلى بالترتيب الثاني من نطاق GaN Reststrahlen.من خلال زيادة عرض QW وتقليل تكوين Al في الحواجز ، من الممكن تحويل امتصاص ISB إلى نطاق FIR ، من 1.5 إلى 9 THz (6.3 إلى 37.4 meV) ، مما يدل على أنه من الممكن لـ GaN تغطية نطاق 7-10 THz ، مما يحظر التقنيات القائمة على GaAs.ومع ذلك ، فإن كثافة المنشطات العالية التي تتكيف مع امتصاص ISB في منطقتي SWIR و MIR (انتقالات الطاقة العالية 200-800 ميغا فولت) تؤدي إلى امتصاص ISB عريض النطاق في نطاق FIR (انتقالات منخفضة الطاقة ≈30 meV).يؤدي انخفاض مستوى المنشطات بترتيب واحد من حيث الحجم إلى انخفاض كبير في عرض خط الامتصاص.

تم توفير ركائز GaN شبه العازلة شبه العازلة المستخدمة في عملهم بواسطة Suzhou Nanowin Science and Technology Co.، Ltd.تتميز هذه الركائز الرقيقة بجودة عالية جدًا مع كثافة خلع منخفضة (أقل من 5 * 10-5 سم -2) ، وهي مناسبة جدًا لاستخدامها في استكشاف الأجهزة الإلكترونية الضوئية المتقدمة وصنعها.

حتى الآن ، ركزت معظم الدراسات حول انتقالات ISB في الآبار متعددة الكم (MQWs) للمجموعة الثالثة - نيتريد على الهياكل القطبية للمستوى C.ومع ذلك ، في هذا الاتجاه البلوري ، فإن المجال الكهربائي الداخلي الناجم عن الاستقطاب يجعل طاقات انتقال ISB تصبح أكثر حساسية لحالة إجهاد الآبار الكمومية (QWs).نتيجة لذلك ، فإنه يعيق تمديد انتقالات ISB نحو أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء البعيدة.على الرغم من أنه يمكن تعويض المجال الكهربائي الداخلي جزئيًا عن طريق تنفيذ بنى QW متعددة الطبقات ، إلا أنه لا يزال يمثل عقبة رئيسية أمام تصميم الجهاز.من المعروف جيدًا أن استخدام التوجهات البلورية غير القطبية يمكن أن يتجنب المجال الناجم عن الاستقطاب في الهياكل غير المتجانسة GaN / AlGaN ، ويسهل تصميم الجهاز مع الحفاظ على فوائد مواد الجاليوم.

من الواضح أن البنى النانوية GaN / AlGaN واعدة للأجهزة الجديدة بين الفوهات (ISB) مع القدرة على تغطية طيف الأشعة تحت الحمراء بالكامل.في الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي القصير (SWIR) ، فإن إزاحات نطاق التوصيل الكبير وأوقات استرخاء ISB التي تقل عن البيكو ثانية تجعلها جذابة لأجهزة الضوئيات فائقة السرعة للاتصالات السلكية واللاسلكية.على الجانب الآخر من طيف الأشعة تحت الحمراء ، يتم تحفيز تطوير مصادر THz ذات الحالة الصلبة المدمجة بقوة من خلال تطبيقاتها في العلوم البيولوجية والطبية ومراقبة الجودة الصناعية والصيدلانية والفحص الأمني ​​والاتصالات.