研究了石墨烯/氮化硼二維異質(zhì)結(jié)增強(qiáng)的硅基太赫茲波光調(diào)制器。利用太赫茲波時域譜系統(tǒng)和實驗室自主搭建的太赫茲波動態(tài)測試系統(tǒng)分別測試了808 nm激光對太赫茲波的靜態(tài)和動態(tài)調(diào)制。當(dāng)照射在太赫茲波調(diào)制器上的激光功率從0增加至500 mW時,平均太赫茲波透過率從58%下降到13%,靜態(tài)調(diào)制深度最高達(dá)到76%(500 mW)。動態(tài)測試獲得的最大調(diào)制速度為15 kHz (100 mW)。實驗結(jié)果表明,與單層石墨烯增強(qiáng)的硅基調(diào)制器相比,石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié)可以更大地提高硅對于太赫茲波的調(diào)制深度,并提升調(diào)制速度。

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圖2石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié)修飾的硅和石墨烯修

為了降低調(diào)制器的插入損耗,需要在無外界激勵信號時,太赫茲波具有較高的透射率。使用太赫茲時域光譜系統(tǒng)(THz-TDS),運用太赫茲脈沖得到透射太赫茲波的波譜,并以干燥空氣的透射為參考,獲得太赫茲透射譜。圖2為無光照下石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié)修飾硅片和僅石墨烯修飾硅片的太赫茲透射圖譜。在....

圖1石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié)修飾的硅基太赫茲波光

太赫茲波調(diào)制器如圖1所示,調(diào)制器結(jié)構(gòu)從上至下依次為石墨烯薄膜、氮化硼薄膜、P型硅基底。將激光作為調(diào)制信號照射在調(diào)制器表面,使太赫茲波垂直穿過器件。為了讓硅能夠產(chǎn)生光生載流子,入射激光的光子能量必須大于硅的禁帶寬度Eg(1.12eV)。因此,只有當(dāng)入射激光的波長小于1100n....

圖3P型硅與石墨烯修飾的硅在不同恒定

為研究和對比靜態(tài)調(diào)制性能,我們將一定功率的808nm激光聚焦成10mm左右的光斑,并分別照射在P型硅、石墨烯修飾的P型硅和石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié)修飾的P型硅表面。在恒定功率激光照射下,運用太赫茲時域光譜系統(tǒng),對透射過樣品的太赫茲波脈沖進(jìn)行測試,分別得到在不同激光功率照射下的太赫....

圖4不同激光功率下調(diào)制器對太赫茲的透射譜

以相同的實驗方法,比較了在100mW、300mW和500mW恒定激光照射下,P型硅、石墨烯修飾硅及石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié)修飾硅在0.2～1.0THz的太赫茲波透射譜,測試結(jié)果如圖4所示。由圖4(a)可見,無外界激光照射時,太赫茲波的透射圖譜基本重合。微弱的差異來源于石墨烯對....

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