Son zamanlarda, Caroline B Lim ve ekibi, Japon Uygulamalı Fizik Dergisi'nde, kısa dalga boyunda alt bantlar arası optoelektronik için serbest duran GaN üzerinde gelişen polar olmayan m-yönelimli GaN:Si/Al(Ga)N heteroyapılarının yer aldığı bir makale yayınladı. orta ve uzak kızılötesi aralıklar SWIR, MIR ve FIR spektral pencerelerinde ISB absorpsiyonu için erişilebilir spektral aralıkları belirlemek üzere değerlendirildi, karşılaştırma için farklı QW kalınlıkları ve Al bileşimlerine sahip üç dizi m-GaN/AlGaN MQW tasarladılar.Yapısal analiz, engellerin Al bileşiminin %10'un altına düşürülmesinin, tabakaların düzlüğünün ve düzenliliğinin artmasına ve dislokasyon yoğunluğunun azalmasına yol açtığını göstermiştir.
Optik olarak, ISB absorpsiyonu 1,5–5,8 μm (827–214 meV) aralığında gözlendi ve üst sınırlama GaN Reststrahlen bandının ikinci sırası tarafından belirlendi.QW genişliğini artırarak ve bariyerlerdeki Al bileşimini azaltarak, ISB absorpsiyonunu FIR aralığına, 1,5 ila 9 THz'den (6,3 ila 37,4 meV) kaydırmak mümkündür; bu, GaN'nin 7–10 THz bandı, GaAs tabanlı teknolojileri yasaklıyor.Bununla birlikte, SWIR ve MIR bölgelerinde (200–800 meV yüksek enerji geçişleri) ISB absorpsiyonuna uyarlanmış yüksek doping yoğunluğu, FIR aralığında (düşük enerji geçişleri ≈30 meV) geniş bant ISB absorpsiyonuna yol açar.Doping seviyesinin bir büyüklük sırası azalması, absorpsiyon hattı genişliğinde önemli bir azalmaya yol açar.
Çalışmalarında kullanılan bağımsız GaN yarı yalıtımlı m-GaN substratları, Suzhou Nanowin Science and Technology Co., Ltd. tarafından sağlandı.Bu tür alt tabakalar, düşük dislokasyon yoğunluğu (5*10-5cm-2'den az) ile çok yüksek kaliteye sahiptir ve bu, gelişmiş optoelektronik cihazların keşfedilmesi ve yapımında kullanılmaya çok uygundur.
Şimdiye kadar, grup III nitrür için çoklu kuantum kuyularında (MQW'ler) ISB geçişleri üzerine yapılan çoğu çalışma, c-düzlem polar yapılarına odaklanmıştır.Bununla birlikte, bu kristalografik oryantasyonda, polarizasyon kaynaklı dahili elektrik alanı, ISB geçiş enerjilerinin kuantum kuyularının (QW'ler) gerinim durumuna karşı daha duyarlı hale gelmesini sağlar.Sonuç olarak, ISB geçişlerinin uzak kızılötesi dalga boylarına doğru genişlemesini engeller.Dahili elektrik alan, çok katmanlı QW mimarilerinin uygulanmasıyla kısmen telafi edilebilmesine rağmen, cihaz tasarımı için hala büyük bir engeldir.Polar olmayan kristalografik oryantasyonların kullanılmasının GaN/AlGaN heteroyapılarında polarizasyon kaynaklı alandan kaçınabileceği ve GaN malzemelerinin faydalarını korurken cihaz tasarımını kolaylaştırabileceği iyi bilinmektedir.
Açıkçası, GaN/AlGaN nanoyapıları, tüm kızılötesi spektrumu kapsama potansiyeline sahip yeni alt bantlar arası (ISB) cihazlar için umut vericidir.Kısa dalga boylu kızılötesinde (SWIR), büyük iletim bandı ofsetleri ve pikosaniye altı ISB gevşeme süreleri, onları telekomünikasyon için ultra hızlı fotonik cihazlar için çekici kılıyor.Kızılötesi spektrumun diğer tarafında, kompakt katı hal THz kaynaklarının geliştirilmesi, biyolojik ve tıbbi bilimler, endüstriyel ve farmasötik kalite kontrol, güvenlik taraması ve iletişimdeki uygulamaları tarafından güçlü bir şekilde motive edilmektedir.