黑砷磷室温太赫兹探测器

由于太赫兹波与众多物质之间存在着丰富的相互作用,太赫兹技术在众多领域均有应用需求。因此,基于独特物理机制和优异材料特性的高灵敏度、便携式太赫兹探测器的研制刻不容缓。黑砷磷是一种新型二维材料,其带隙和输运特性随化学组分可调,在光电探测领域被广泛关注。目前基于黑砷磷的研究集中在红外探测方面,而对于太赫兹探测的应用未见报道。本文介绍了一种基于黑砷磷的天线耦合太赫兹探测器。实验结果表明,在探测过程中存在两种不同的探测机制,并且两者之间存在竞争关系。通过改变黑砷磷的化学组分可以定制不同的探测机制,使其达到最优响应性能。在平衡材料带隙和载流子迁移率的情况下,探测器实现了室温下对0.37 THz电磁波的灵敏探测,其电压响应度和噪声等效功率分别为28.23 V/W和0.53 nW/Hz1/2。     

太赫兹量子阱光电探测器光栅耦合的模拟与优化

光栅耦合是量子阱光电探测器探测正入射电磁辐射的常用耦合方法,本文采用模式展开法研究了一维金属光栅太赫兹量子阱光电探测器中的电磁场分布,并给出了器件有源区中的平均光强.研究结果表明,若一维光栅的周期与太赫兹波在器件材料中的波长相当,并且根据器件结构选取合理的光栅占空比,可使器件中的平均光场最强,光栅的光耦合效率最高,从而提高器件的响应率.关键词：太赫兹量子阱光电探测器光栅     

黑磷二维材料制备及其光电子器件研究进展

传统半导体材料随着器件尺寸的减小,会出现热效应、尺寸效应等现象,导致器件性能下降甚至失效。为了解决这些问题,研究者们寻求新的材料来代替传统半导体材料。黑磷作为一种p型二维材料,不但具有直接带隙,而且具有高载流子迁移率,得到了广泛研究。本综述介绍了黑磷的几种常见制备方法,如机械剥离法、液相剥离法等,总结了黑磷在太阳电池、光电探测器、场效应晶体管领域的应用现状。最后,对黑磷未来的发展进行了展望。     

太赫兹半导体探测器研究进展

太赫兹（THz）探测器是THz技术应用的关键器件之一.基于半导体的全固态THz量子阱探测器（THzQWIP）具有探测响应速度快、制作工艺成熟、体积小和易集成等优点.文章简要介绍了THz探测器的分类和特点,重点介绍了THzQWIP的工作原理和研究进展.     

Graphene integrated photodetectors and opto-electronic devices — a review

Graphene and other two-dimensional materials have recently emerged as promising candidates for next-generation,high-performance photonics. In this paper, the progress of research into photodetectors and other electro-optical devices based on graphene integrated silicon photonics is briefly reviewed. We discuss the performance metrics, photo-response mechanisms, and experimental results of the latest graphene photodetectors integrated with silicon photonics. We also lay out the unavoidable performance trade-offs in meeting the requirements of various applications. In addition, we describe other opto-electronic devices based on this idea. Integrating two-dimensional materials with a silicon platform provides new opportunities in advanced integrated photonics.     

二维磁性光子晶体及其模场分析

利用频域有限差分方法分析了两种二维磁性光子晶体结构(方形和圆形空气孔结构)的模场分布和有效折射率. 结果表明：在该种结构的材料中,原本简并的基模被分为两个不简并的偏振模——左旋模和右旋模,且两种模式的有效折射率不同; 其次,该种结构材料的法拉第旋转角较连续分布的磁光介质有显著增加. 通过选择适当的空气孔参数,方孔结构材料的法拉第旋转角可增大约一个数量级,而圆孔结构可增加4倍左右. 同时发现,当光通过这类材料后偏振态发生了变化,随着法拉第旋转角的增加出射光的椭圆率也在增加. 最后分析了产生这一现象的原因并提出了解决偏振态变化这一问题的方法,即在材料中心处引入缺陷. 关键词：磁光效应二维磁性光子晶体频域有限差分法     

石墨烯与太赫兹科学

石墨烯（Graphene）是材料科学和物理科学领域一颗冉冉升起的新星.作为一种具有优异晶体品质和电子性质的二维材料,石墨烯表现出独特的电子输运、光学耦合、电磁学和其他新奇的性质.例如,石墨烯的禁带宽度和有效质量为零,其电子和空穴的运动方式与相对论性粒子相同.另外,石墨烯拥有已知材料中最高的迁移率,且其迁移率基本与温度无关.石墨烯具有众多的新颖物理现象和应用潜能,其中在太赫兹科学上的应用前景尤其广阔.石墨烯的等离子振荡、可外部控制的导电率及可人为调谐的禁带宽度都与太赫兹科学息息相关.文章重点地介绍了石墨烯的     

基于量子限制的受主带间跃迁太赫兹探测器的制备与测量

使用分子束外延生长设备,在GaAs（100）衬底上生长了量子阱宽度为3nm的GaAs/AlAs多量子阱样品,并在量子阱层中央进行了Be受主的δ-掺杂。根据量子限制受主从束缚态到非束缚态之间的跃迁,设计并制备了δ-掺杂Be受主GaAs/AlAs多量子阱太赫兹光探测器原型器件。在4.2K温度下,分别对器件进行了太赫兹光电流谱和暗电流-电压曲线的测量。在6V直流偏压下,空穴载流子沿量子阱层方向输运。当正入射激光频率为6.8THz时,器件响应率为2×10^-4V/W（2μA/W）。通过器件的暗电流-电压曲线计算了器件全散粒噪声电流,在4.2K、6V直流偏压下,全散粒噪声电流为5.03fA·Hz^-1/2。

     

太赫兹量子器件光电测试技术与系统

光电测试技术是太赫兹辐射研究的重要基础技术。文章首先介绍两种太赫兹量子器件的工作原理和最新进展,随后主要介绍太赫兹量子器件在脉冲激光功率测量技术、快速调制与直接探测技术、激光偏振转换与测量以及光纤损耗测量技术及相关测试系统中的应用。最后总结基于太赫兹量子器件的光电测试技术的特点和优势,并对未来的发展进行展望。     

GexSi1—x／Si应变超晶格雪崩光电探测器的分析与优化设计

对ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ应变超晶格雪崩光电探测器进行了分析与优化设计，优化结构为：ｉ－Ｓｉ雪崩区厚是１．８～２μｍ；ｐ－Ｓｉ区的掺杂浓度是１０＾１８ｃｍ＾－３厚为１７ｎｍ超晶格总厚为３４０ｎｍ，它可探测１．３～１．６μｍ的红外光。     

Long wavelength infrared photodetector design based on electromagnetically induced transparency

A novel long-wavelength infrared (IR) photodetector based on Electromagnetically induced transparency (EIT) which is suitable for operation in about room temperature and THz range is proposed and analyzed in detail in this article. The main point in this paper for operation in room temperature is related to convert the incoming long-wavelength IR signal to short-wavelength or visible probe optical field through EIT phenomena. For realization of the idea, we used 4, 5- and 6-level atoms implemented by quantum wells or dots. In the proposed structure long-wavelength IR signal does not interact directly with electrons, but affects the absorption characteristics of short-wavelength or visible probe optical field. Therefore, the proposed structure reduces and cancels out the important thermionic dark current component. So, the proposed idea can operate as long wavelength photodetector.     

二维电子气等离激元太赫兹波器件

固态等离激元太赫兹波器件正成为微波毫米波电子器件技术和半导体激光器技术向太赫兹波段发展和融合的重要方向之一。本综述介绍AlGaN/GaN异质结高浓度和高迁移率二维电子气中的等离激元调控、激发及其在太赫兹波探测器、调制器和光源中应用的近期研究进展。通过光栅和太赫兹天线实现自由空间太赫兹波与二维电子气等离激元的耦合,通过太赫兹法布里-珀罗谐振腔进一步调制太赫兹波模式,增强太赫兹波与等离激元的耦合强度。在光栅-谐振腔耦合的二维电子气中验证了场效应栅控的等离激元色散关系,实现了等离激元模式与太赫兹波腔模强耦合产生的等离极化激元模式,演示了太赫兹波的调制和发射。在太赫兹天线耦合二维电子气中实现了等离激元共振与非共振的太赫兹波探测,建立了太赫兹场效应混频探测的物理模型,指导了室温高灵敏度自混频探测器的设计与优化。研究表明,基于非共振等离激元激发可发展形成室温高速高灵敏度的太赫兹探测器及其焦平面阵列技术。然而,固态等离激元的高损耗特性仍是制约基于等离激元共振的高效太赫兹光源和调制器的主要瓶颈。未来的研究重点将围绕高品质因子等离激元谐振腔的构筑,包括固态等离激元物理、等离激元谐振腔边界的调控、新型室温高迁移率二维电子材料的运用和高品质太赫兹谐振腔与等离激元器件的集成等。     

太赫兹表面极化激元

作为束缚于表面或界面的电磁波与极性元激发的耦合模量子,表面极化激元是克服衍射极限的核心物理.在紫外、可见以及近红外波段,表面等离子极化激元展现出了亚波长特性,具有高分辨成像等应用,并发展成为\"表面等离子极化激元亚波长光学\"学科;在中红外波段,表面声子极化激元发挥着同样的作用.太赫兹波段曾是人类认识的空白区域,近三十年来得以高速发展,其战略意义重大.具有克服衍射极限能力的太赫兹表面极化激元同样是小型化与集成化太赫兹器件,以及太赫兹超高分辨成像的重要物理基础.近几年来,对以石墨烯为代表的二维材料的研究突飞猛进,诞生了\"石墨烯表面等离子极化激元亚波长光学\"这门学科,并贡献于太赫兹领域.本文对可在太赫兹波段工作的人工超构材料、掺杂半导体、二维电子气、二维材料、拓扑绝缘体等结构材料的表面极化激元进行了较为全面的总结与介绍,为研制克服衍射极限的太赫兹集成光子学器件提供可资借鉴的物理基础.     

单元素类石墨烯二维拓扑材料的研究进展

除了石墨烯外,很多主族元素也可以形成类似石墨烯的稳定单层结构,并且具有丰富的物理化学性质及广阔的应用前景.其中在物理学中最引人注目的是理论预言在这些材料中预言存在的二维拓扑物性.单元素类石墨烯二维材料已经经历了十余年的研究进程,目前已经理论发现和实验制备出了若干新型二维拓扑材料,成为当前凝聚态物理和新材料领域重要研究方向之一.在这篇评述中,我们将详细介绍这一领域的研究历程、研究思路,以及最新研究进展,并对其进一步的研究方向做出展望.