Controllable GHz-THz Nonlinear Optics in Semiconductor Superlattices
Project goals
Achieving a strong nonlinear response in the microwave to far-infrared spectral ranges is important for the development of GHz-THz technologies e.g. for noninvasive screening medical applications. Nonlinearities in semiconductors are well understood in near infrared and visible ranges, but little is known about the nonlinear response in the GHz and THz regime. Our aim is to deliver a state of the art simulator of intersubband transport and optical response of superlattices, based on Nonequilibrium Green’s Functions calculations, coupled with exact solutions of the corresponding Boltzmann equation. This will enable us to design structures with large nonlinear response controlled by external parameters. Prospective structures will be fabricated by Molecular Beam Epitaxy and characterized using spectroscopic and electrical measurements, thus providing a feedback for the simulator development. We will gain a deep understanding of microscopic phenomena underlying the nonlinearities and provide guidelines for designing components with application potential, such as frequency multipliers.
Keywords
materials for THz technologiessemiconductor superlatticenonlinear THz responsenonequilibrium Green's Functions
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 23 (SGA0201900001)
Main participants
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
19-03765S
Alternative language
Project name in Czech
Laditelná GHz-THz nelineární optika v polovodičových super-mřížkách
Annotation in Czech
Dosažení silné nelineární odezvy v mikrovlnném a dalekém infračerveném spektrálním oboru je velmi důležité pro rozvoj GHz-THz technologií, použitelných např. pro neinvazivní zobrazování v lékařství. Nelineární vlastnosti polovodičů jsou velmi dobře pochopeny v oblastech blízkého infračerveného a viditelného světla, avšak znalost nelineární odezvy v GHz a THz režimu dostatečná není. Naším cílem je vytvořit simulátor transportu náboje v minipásech a optické odezvy v supermřížkách založený na výpočtech pomocí nelineárních Greenových funkcí svázaných s exaktními řešeními příslušné Boltzmannovy rovnice. To umožní navrhnout polovodičové struktury se silnou nelineární odezvou laditelnou vnějšími parametry. Perspektivní struktury budou připraveny Epitaxí z molekulárních svazků a charakterizovány pomocí spektroskopických a elektrických měření; tyto experimenty poskytnou zpětnou vazbu pro teoretické výpočty. Pochopíme tak mikroskopické procesy zodpovědné za nelineární odezvu, a získáme nástroje potřebné pro návrh zařízení jako jsou násobiče frekvence, které mají velký aplikační potenciál.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
At the very beginning of the project, the principal investigator changed due to a move to another workplace. Only partial objectives in both the theoretical and experimental parts of the project were met. However, the current principal investigator is the author of only one paper, which has so far only been submitted for publication.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2019
Realization period - end
Jun 30, 2022
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 1, 2022
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP23-GA0-GA-U
Data delivery date
Jun 26, 2023
Finance
Total approved costs
5,501 thou. CZK
Public financial support
4,994 thou. CZK
Other public sources
507 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
5 501 CZK thou.
Public support
4 994 CZK thou.
90%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Solution period
01. 01. 2019 - 30. 06. 2022