Vertical cavity surface emitting terahertz lasers can be realized in conventional semiconductor microcavities with embedded quantum wells in the strong coupling regime. The cavity is to be pumped optically at half the frequency of the 2p exciton state. Once a threshold population of 2p excitons is achieved, a stimulated terahertz transition populates the lower exciton-polariton branch, and the cavity starts emitting laser light both in the optical and terahertz ranges. The lasing threshold is sensitive to the statistics of photons of the pumping light.
Negative terahertz conductivity at vertical carrier injection in a black-Arsenic-Phosphorus-Graphene heterostructure integrated with a light-emitting diode
我们提出并分析了异质结构，包括黑砷磷层（b-As $_{1-x}$ P $_x$ L）和石墨烯层（GL）集成与发光二极管（LED）。集成的b-As $_{1-x}$ P $_x$ L-GL-LED异质结构可以作为太赫兹（THz）激光器的有源部分，使用GL中的带间辐射跃迁。所提出的概念的可行性通过b-As $_{1-x}$ P $_x$ L中相对窄的能隙和与GL的适当能带对准的组合来实现。所讨论的器件的操作与由b-As $_{1-x}$ P $_x$ L中的LED发射的近红外辐射产生电子-空穴对、该层中的光生电子和空穴的冷却以及它们注入GL中相关联。由于b-As $_{1-x}$ PL的最小能隙能隙小于GL中光学声子的能量，因此注入GL可以导致GL中二维电子-空穴等离子体（2D-EHP）的相对弱的加热。在略低于室温的温度下，注入可以冷却2D-EHP。这有利于GL的带间布居数反转，增强其在THz范围内的负动态电导率，以及实现支持新型THz辐射源的光学和等离子体激元模式激光。
提出并分析了基于双石墨层和多石墨层结构的垂直热电子太赫兹（THz）石墨烯层探测器（GLDs）的概念，其势垒层由具有适度导带偏移的材料（如二硫化钨等材料）制成。这些探测器的操作是通过来自GLS的电子发射来实现的，所述电子发射通过由入射THz辐射加热的电子来增强。电子加热主要与带内吸收（Drude吸收）有关。计算了不同GL数的GL探测器的响应率和探测率随光子能量、GL掺杂和外加电压的变化关系。基于级联多GL结构的探测器可以表现出相当大的光电增益，从而提高了响应率和探测率。所考虑的太赫兹探测器的优点与它们对正入射辐射的高灵敏度和在太赫兹频率范围的低端在室温下的高效操作相关联。这种具有金属光栅的GLD，支持通过入射THz辐射激发GL结构中的等离子体振荡，可以在几个THz的频率下表现出强的谐振响应（在该范围内，其中基于A $_3$ B $_5$材料的常规检测器，特别是THz量子阱检测器的操作由于这种材料中的强光学声子辐射吸收而受到阻碍）。
