Electro-absorption sampling at terahertz frequencies in III-V semiconductors

We review recent advances in the development of a new sampling technique for ultra high-speed electrical signals. It is based on the electro-absorption phenomena in semiconductors (Franz–Keldysh effect). We demonstrate that it is usable up to the terahertz range. The theory is exposed and we show two practical set-ups. The first uses the semiconductor substrate (internal sampling). The second uses a small semiconductor probe bonded on the circuit (external sampling). In this last case, the theoretical temporal resolution is about 200 fs. In practice, we measure a risetime of about 500 fs with 60 dB of dynamic range. To cite this article: J.-F. Lampin et al., C. R. Physique 9 (2008).

RésuméCet article résume les récentes avancées dans le développement d'une nouvelle technique d'échantillonnage pour les signaux électriques ultra-rapides. Elle est basée sur le phénomène d'électroabsorption des semiconducteurs (effet Franz–Keldysh). Nous démontrons qu'il est utilisable jusqu'aux fréquences térahertz. Nous exposons la théorie et nous montrons deux schémas expérimentaux. Le premier utilise le substrat semiconducteur (échantillonnage interne). Le deuxième utilise une petite sonde semiconductrice placée sur le circuit (échantillonnage externe). Dans ce dernier cas, la résolution temporelle théorique est d'environ 200 fs. En pratique, nous mesurons un temps de montée d'environ 500 fs avec une dynamique de 60 dB. Pour citer cet article : J.-F. Lampin et al., C. R. Physique 9 (2008).