發(fā)布時間：2017-07-27 09:00

  本文關(guān)鍵詞：硅基復(fù)合結(jié)構(gòu)及其太赫茲調(diào)控特性研究

  更多相關(guān)文章： 復(fù)合結(jié)構(gòu) 摻金硅 石墨烯 光子晶體

【摘要】：隨著太赫茲輻射源和探測裝置的種類和性能不斷發(fā)展,人們對于太赫茲波的認知越來越全面,太赫茲技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用也不斷影響到各個領(lǐng)域。由于其獨特的電磁頻譜特性,在醫(yī)學(xué)檢測、通信、成像和探測等領(lǐng)域的作用有望超過其他頻段的波譜。然而傳統(tǒng)的功能器件如調(diào)制器/開關(guān)、濾波器、吸收器和極化器等無法用于太赫茲波段,各個領(lǐng)域?qū)δ芷骷男枨笕找嫫惹�。但�?不同領(lǐng)域需要的功能器件的性能都有所差別,例如在太赫茲通信中,需要調(diào)制速率足夠快的調(diào)制器來縮短通信傳輸?shù)臅r間,而對其調(diào)制深度要求并不高;但在太赫茲成像中則要求調(diào)制器具備足夠大的調(diào)制深度去提高成像系統(tǒng)的清晰度和精確度,相對對其調(diào)制速率的要求卻很低,一般kHz量級的調(diào)制速率足夠滿足成像需求。本文提出兩種硅復(fù)合結(jié)構(gòu)提高調(diào)制器件的調(diào)制深度。首先將摻金硅與單層石墨烯薄膜結(jié)合,形成硅/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu),該復(fù)合結(jié)構(gòu)在激光作用下可有效提高器件的調(diào)制深度。當沒有激光作用時,石墨烯和摻金硅都對太赫茲波高度透明,其透射率為65%;當有激光作用在摻金硅表面,產(chǎn)生的光生載流子由于濃度差向石墨烯層擴散,在“石墨烯-摻金硅”界面形成電導(dǎo)層,由于石墨烯具有極高的電子遷移率,因此形成的電導(dǎo)層會大幅度吸收和反射太赫茲波,透射率降為45%,調(diào)制深度比摻金硅提高50%,調(diào)制速率可達2.2MHz。其次,在高阻硅襯底上制作一種二維光子晶體,形成光子晶體/高阻硅復(fù)合結(jié)構(gòu)。該復(fù)合結(jié)構(gòu)不但可以增加器件的調(diào)制深度,還能減小插入損耗。說明了四種不同的入射方式對調(diào)制特性的影響,并給出了合理的解釋。當激光作用于硅層時,形成的電導(dǎo)層不但吸收從正面入射的太赫茲波,還將一部分太赫茲波以漫反射的形式反射到光子晶體中,被局域在光子晶體中并對入射的太赫茲波產(chǎn)生干擾,從而降低太赫茲波的透射幅度,提高調(diào)試深度,最大調(diào)制深度可達97%,但調(diào)制速率較小,只有10kHz。最后,將Si-PC復(fù)合結(jié)構(gòu)用于THz成像中,進一步說明這種復(fù)合結(jié)構(gòu)對調(diào)制深度的增加。本論文提出的兩種硅復(fù)合結(jié)構(gòu)能有效提高調(diào)制器件的調(diào)制深度,實現(xiàn)工藝簡單,成本低廉,提高效果較好,使用于太赫茲成像系統(tǒng)中。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合結(jié)構(gòu) 摻金硅 石墨烯 光子晶體
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O441.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 太赫茲波研究背景10-11
• 1.2 石墨烯太赫茲調(diào)制器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 電控石墨烯太赫茲調(diào)制器11-12
• 1.2.2 光控石墨烯太赫茲調(diào)制器12-14
• 1.3 光子晶體在太赫茲技術(shù)中的應(yīng)用14-17
• 1.3.1 太赫茲光子晶體波導(dǎo)14-15
• 1.3.2 太赫茲光子晶體調(diào)制器15-16
• 1.3.3 太赫茲生物成像探測器16-17
• 1.4 論文研究內(nèi)容17-19
• 第二章 電光調(diào)制系統(tǒng)的構(gòu)建19-28
• 2.1 激光調(diào)制技術(shù)簡介19-21
• 2.1.1 激光調(diào)制技術(shù)簡介20-21
• 2.1.2 電光調(diào)制21
• 2.2 電光調(diào)制系統(tǒng)的搭建21-26
• 2.2.1 系統(tǒng)搭建21-23
• 2.2.2 系統(tǒng)測試和調(diào)試23-26
• 2.3 太赫茲波相關(guān)測試平臺簡要介紹26-27
• 2.3.1 太赫茲空間傳輸測試平臺26
• 2.3.2 太赫茲時域光譜測試平臺26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 摻金硅及其石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)制特性研究28-42
• 3.1 不同局域摻金對太赫茲器件的調(diào)制特性研究28-35
• 3.1.1 局域摻金硅樣品的制備28-30
• 3.1.2 不同局域摻金對太赫茲調(diào)制特性的研究30-35
• 3.2 摻金硅與石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)制特性研究35-40
• 3.2.1 摻金硅與石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)樣品的制備35-36
• 3.2.2 摻金硅與石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)制性能研究36-40
• 3.3 本章小結(jié)40-42
• 第四章 光子晶體與硅復(fù)合結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)制特性研究42-55
• 4.1 光子晶體與硅復(fù)合器件的制備42-44
• 4.2 光子晶體與硅復(fù)合器件的太赫茲性能研究44-53
• 4.2.1 不同入射方式對調(diào)制深度的影響44-48
• 4.2.2 太赫茲時域譜測試48-50
• 4.2.3 數(shù)據(jù)處理與優(yōu)化50-53
• 4.3 太赫茲成像53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 總結(jié)和展望55-57
• 5.1 總結(jié)55-56
• 5.2 展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果62-63

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本文編號：580596