Предложена конструкция активной области квантово-каскадного лазера терагерцового диапазона частот на основе трех туннельно-связанных квантовых ям GaAs/Al 0.15 Ga 0.85 As c резонансно-фононным дизайном. Рассчитаны уровни энергии, матричные элементы дипольных переходов и спектры усиления в зависимости от напряженности приложенного электрического поля F и температуры. Показано, что максимальное усиление реализуется на частоте 3.37 ТГц при F = 12.3 кВ/см. На основе предложенной конструкции изготовлен квантово-каскадный лазер с двойным металлическим волноводом, излучающий на частоте ∼ 3.3 ТГц при Tmax ∼ 84 K. Из зависимости выходной мощности от температуры определена энергия активации Ea = 23 мэВ испускания LO-фононов при рекомбинации электронов с верхнего лазерного уровня на нижний.

In this work, we have optimized the THz QCL design with an active module based on three GaAs/Al0.18Ga0.82As quantum wells for high-temperature generation at a frequency of about 3.3 THz. A heterostructure based on the developed design with an active region thickness of 10 μm was grown by molecular beam epitaxy with a deviation of the active module thickness from the nominal less than 1%. The fabricated THz QCLs with a double metal waveguide demonstrate lasing up to a temperature of 125 K. Investigations of the I–V characteristics, the dependences of the integrated radiation on the current and the lasing spectra showed good agreement with the calculated characteristics.