太赫茲技術(shù)在國防反恐、環(huán)境監(jiān)測、寬帶通信、醫(yī)療診斷和射電天文等方面具有重大的科研價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。太赫茲技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展對太赫茲探測探測器提出了更高的要求。太赫茲直接探測技術(shù)響應(yīng)快、系統(tǒng)簡單是現(xiàn)代檢測儀器的發(fā)展趨勢,但現(xiàn)有的太赫茲直接探測器存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、低溫工作、靈敏度低等問題,成為了制約太赫茲技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的瓶頸。研究靈敏度高、響應(yīng)快速、結(jié)構(gòu)簡單、集成度高的室溫太赫茲直接探測器是太赫茲探測技術(shù)領(lǐng)域主要研究方向之一。針對太赫茲直接探測技術(shù)存在的問題,本文提出采用石墨烯納米網(wǎng)格作為光柵提高入射太赫茲波耦合效率,利用石墨烯納米結(jié)構(gòu)能隙增強(qiáng)等離激元的激發(fā),從而實(shí)現(xiàn)太赫茲波高靈敏探測的新方法�；跀U(kuò)展的休克爾分子軌道理論,研究了石墨烯納米網(wǎng)格的電子能隙調(diào)控機(jī)制及其對等離激元的激發(fā)增強(qiáng)作用,研究了石墨烯納米網(wǎng)格等離激元的太赫茲探測機(jī)理,建立了基于石墨烯納米網(wǎng)格的太赫茲探測器模型;研究了基于石墨烯納米網(wǎng)格的太赫茲探測器加工關(guān)鍵技術(shù),制作出了探測器原理樣品;完成了探測器光電性能測試。搭建了太赫茲成像系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了探測器的成像應(yīng)用演示。論文的主要工作有:(1)調(diào)研并分析了太赫茲直接探測器,特別是石墨烯...

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1電磁波譜示意圖

1緒論11緒論1.1研究背景太赫茲(THz)是指頻率在0.1-10太赫茲(對應(yīng)波長為3000μm-30μm，光子能量約為0.4meV-40meV)范圍內(nèi)的電磁波，其頻率范圍介于微波與紅外之間。太赫茲在電磁波譜中的位置如圖1.1所示。圖1.1電磁波譜示意圖Fig.1.1Schema....

圖1.2不對稱雙柵結(jié)構(gòu)的HEMT太赫茲探測[32]

緱媧?サ暮?向自由電子振蕩波。這種橫磁波又稱為表面等離激元(SurfacePlasmonPolaritons，SPP)[30,31]。等離子體振蕩太赫茲探測的原理是入射的太赫茲電磁波在場效應(yīng)管導(dǎo)電溝道表面激發(fā)出沿著界面?zhèn)鞑サ臋M極化表面波，這種等離激元在導(dǎo)電溝道傳播過程中引起電荷的....

圖1.3二維石墨烯可形成零維的富勒烯、碳納米管、石墨[46]

1緒論5鎵砷(In1-xGaxAs)[37]、Hg1-xCdxTe[38]等半導(dǎo)體材料，另外一種利用半導(dǎo)體子帶間電子躍遷原理的典型太赫茲探測器件為太赫茲量子阱探測器(QWP)[39]。量子阱結(jié)構(gòu)一般使用一種窄帶材料夾在帶隙較寬的半導(dǎo)體材料間，窄帶隙材料形成勢阱層，另一種寬帶隙材料....

圖1.4(a)單層和雙層石墨烯的光學(xué)可視照片,(b)單層石墨烯的透射譜[53](插圖為白光透射率

1緒論7250nm處有個(gè)吸收峰[53]。重要的是本征石墨烯的電子性能可通過摻雜[54,55]、電場[56,57]、應(yīng)力結(jié)構(gòu)改變[58]等方式靈活調(diào)控，使得石墨烯可以實(shí)現(xiàn)從太赫茲到紅外一直到紫外的很大范圍內(nèi)的光吸收調(diào)制[59-61]。圖1.4(a)單層和雙層石墨烯的光學(xué)可視照片,(....

本文編號：3906674