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本研究では、高出力向けの発光層設計最適化に着目する、非平衡グリーン関数（NEGF）法に基づいた第一原理計算によって、THz QCL発光層のサブバンド準位設計から新規リーク電流の起源を明らかにし、そのリーク電流の低減方法を考案する。高温動作でも高い光利得を得る可変Al組成の障壁井戸発光層構造を始めて提案します。上位発振準位から高エネルギー準位経由の横方向リーク電流の減少と上位発振準位への注入電流の増大により、高い光利得の発光層を実現します。メタマテリアル構造の面発光THz QCLsの導波路を解析します。4.1THzのピーク出力1.3W、平均出力55mWの高出力THz QCLを実現しました。
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