隨著太赫茲技術(shù)的快速發(fā)展,太赫茲技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、傳感、分子成像、無(wú)線通信等領(lǐng)域有著重要建樹。然而在THz應(yīng)用中對(duì)許多功能器件如THz開(kāi)關(guān)、調(diào)制器、濾波器等器件性能要求很高。伴隨著對(duì)超材料的深入研究,為上述器件的深入研究打開(kāi)了一個(gè)新的窗戶。超材料利用天然材料所不具備的負(fù)電磁參數(shù)和負(fù)折射率等超常電磁性質(zhì),可以對(duì)THz波產(chǎn)生強(qiáng)烈響應(yīng),為THz波段的功能器件研究提供了可能。石墨烯因?yàn)槠渚哂袠O快的費(fèi)米速度、常溫下超高的載流子遷移率、光電性能、良好的光透明性;同時(shí)可以通過(guò)物理或化學(xué)方法來(lái)轉(zhuǎn)換其載流子濃度,在THz波和石墨烯之間實(shí)現(xiàn)可控的相互作用。從而石墨烯在調(diào)控太赫茲波方面表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。針對(duì)以上研究背景,本文利用人工超材料和石墨烯新型材料的結(jié)合,設(shè)計(jì)了太赫茲波調(diào)制器,主要包括以下內(nèi)容:1.提出了一種基于圖案化石墨烯的多頻點(diǎn)動(dòng)態(tài)可調(diào)太赫茲超材料調(diào)制器結(jié)構(gòu)。使用石墨烯層-介質(zhì)層-石墨烯層來(lái)實(shí)現(xiàn)在不改變幾何結(jié)構(gòu)的情況下,達(dá)到諧振頻點(diǎn)數(shù)量的主動(dòng)控制。通過(guò)給不同石墨烯層不同的偏置電壓,得到不同的費(fèi)米能級(jí)可以實(shí)現(xiàn)諧振頻點(diǎn)由2個(gè)增加至4個(gè),同時(shí)得到了 95%的調(diào)制深度。改變THz波的入射角度,得出調(diào)制器透射特性基... 

【文章來(lái)源】：云南大學(xué)云南省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１太赫茲波在電磁波譜中的位置示意圖⑴??

在自然界中廣泛存在并且應(yīng)用最多的一種元素一一碳元素。碳元素在自然界??中同時(shí)又存在多種同素異形體，是因?yàn)槠渲g的連接方式的不同，例如石墨、活性??炭、金剛石等。同時(shí)這些同素異形體之間的特性也是千差萬(wàn)別。近年來(lái)，隨著科學(xué)??技術(shù)的不斷進(jìn)步，石墨烯（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）?［２４］的出現(xiàn)迅速成為行業(yè)熱點(diǎn)。它的出現(xiàn)打破??了石墨烯無(wú)法單獨(dú)存在的理論，是一種實(shí)際存在的結(jié)構(gòu)。２００４年，Ｋ．Ｓ．?Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ??教授與Ａ．?Ｋ．?Ｇｅｒｍ教授第一次剝離出單層石墨烯［２５］。石墨烯是一種二維晶體，其厚??度僅為一個(gè)碳原子的厚度即０．３納米，具有很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在己經(jīng)發(fā)現(xiàn)的各??種材料中，石墨烯是最薄的。同時(shí)有著很好的導(dǎo)電性與高強(qiáng)度。上述有點(diǎn)的存在使??其擁有良好的應(yīng)用市場(chǎng)前景。??石墨烯是一種二維六邊形周期結(jié)構(gòu)，零維的富勒烯可以由它旋轉(zhuǎn)而成，一維的??碳納米管或者三維的石墨也可以由其卷成或堆疊而成，因此石墨烯是組成其他石??墨材料的基本單元［２６］。??

圖１．?３文獻(xiàn)［３５］提出的調(diào)制器結(jié)構(gòu)及結(jié)果圖??２００８年，Ｏｌｉｖｅｒ?Ｐａｕｌ等人通過(guò)外加電壓構(gòu)建一種超材料結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了太赫茲??波的調(diào)制［３６］。如圖１．４所示，他們通過(guò)分子束外延在Ｎ絕緣的ＧａＡｓ襯底上生長(zhǎng)Ｎ??型摻雜的ＧａＡｓ層。同時(shí)為了改善ＧａＡｓ內(nèi)的電轉(zhuǎn)變，使用了由１５００ｎｍ厚的Ｓｉ摻??雜ＧａＡｓ層，２５０ｎｍ厚的線性梯度Ｓｉ摻雜ＧａＡｓ層組成的摻雜分布，接著是ｌＯＯｎｍ??厚的高Ｓｉ摻雜ＧａＡｓ頂層。超材料由在ｎ摻雜ＧａＡｓ層頂部制造的金交叉陣列組??成。實(shí)驗(yàn)表明，電子共振和交叉結(jié)構(gòu)的傳輸特性可以通過(guò)外部施加的偏置電壓進(jìn)行??６??


本文編號(hào)：3219707