Terahertz emmision from tubular Pb(Zr,Ti)O.sub.3./sub. nanostructures

0319825 - FZÚ 2009 RIV US eng J - Článek v odborném periodiku
Scott, J.F. - Fan, H.J. - Kawasaki, S. - Banys, J. - Ivanov, M. - Krotkus, A. - Macutkevic, J. - Blinc, R. - Laguta, Valentyn - Cevc, P. - Liu, J.S. - Kholkin, A. L.
Terahertz emmision from tubular Pb(Zr,Ti)O₃ nanostructures.
[Teraherzová emise z tabulárních nanostruktur Pb(Zr,Ti)O₃.]
Nano Letters. Roč. 8, č. 12 (2008), s. 4404-4409. ISSN 1530-6984. E-ISSN 1530-6992
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z10100521
Klíčová slova: ferroelectrics * nanotubes * THz emission * EPR
Kód oboru RIV: BM - Fyzika pevných látek a magnetismus
Impakt faktor: 10.371, rok: 2008

We report intense THz emission from lead zirconate-titanate (PZT) nanotube arrays, which is totally absent in flat films or bulk; hence the effect is due to the nano-scale geometry of the films, which are 40 nm thick on n-Si substrates. The THz radiation is emitted within 0.2 ps, and the spectrum exhibits a broad peak from 2 to 8 THz. This is a gap in the frequency spectrum of semiconductor THz devices, such as ZnTe and an order of magnitude higher frequency peak than that in the well-studied p-InAs, due to the abnormally large carrier concentration gradient in PZT; the inferred mechanism is optical rectification within a surface accumulation layer, rather than the Dember effect. THz reflectivity is also characterized. The THz emission is optically pumped, but since the tubes exhibit ferroelectric switching, electrically driven emission may also be possible. EPR reveals O2 molecules adsorbed onto the nanotubes, which may play some role in the emission.

Prezentujeme intenzivní THz emisi z nanotrubkových oblastí olovo-zirkon-titanátu (PZT), která úplně schází v hladkých filmech nebo objemovém materiálu; jde tedy o efekt způsobený nano-škálovou geometrií filmu o tloušťce 40 nm, deponovaném na n-Si substrátě. Teraherzová radiace je emitovaná během 0,2 ps a spektrum vykazuje široký pás od 2 do 8 THz. Radiace na těchto frekvencích se nevyskytuje ve spektrech polovodičových THz zařízeních z ZnTe a a vykazuje o řád intenzivnější frekvenční pík než ten u dobře známého p-InAs díky abnormálně vysokému gradientu koncentrace nosičů v PZT; infračervený mechanizmus, dříve než Denver efekt, je optické zesílení v povrchové akumulační vrstvě. Je charakterizována též THz reflektivita. THz emise je opticky pumpovaná, ale protože trubky vykazují ferroelektrický S-efekt, je možná i elektricky zesílená emise. EPR ukazuje O2 molekuly adsorbované na trubkách, které taktéž mohou hrát v emisi jistou roli.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0168875