基于Si衬底的石墨烯在太赫兹波段吸收的研究

论文摘要

石墨烯是由单层碳原子组成的具有蜂窝状结构的零带隙二维晶体。作为一种新型材料石墨烯具有良好的电学和光学特性，使它在微集成电子学、储能材料、复合材料等领域存在广阔的应用前景。近几年，人们对石墨烯的研究开展了大量工作，它的研究范围也随之扩大，最近人们开始关注它在太赫兹波段的特性。太赫兹科学与技术作为一门新型技术，它的发展所面临的问题之一就是缺乏太赫兹器件，而石墨烯的特性使它成为研制太赫兹器件的一个新方向。目前，石墨烯在太赫兹波段特性的研究工作并不多。本论文对石墨烯在太赫兹波段的吸收和相关特性进行了研究。本论文主要研究的是基于Si衬底的石墨烯在太赫兹波段的吸收特性。文中首先介绍了半导体光吸收理论作为研究内容的理论分析依据，并简单介绍了下石墨烯的制备方法和太赫兹时域光谱技术。本论文采用太赫兹时域光谱技术测量得到不同泵浦光功率下石墨烯的太赫兹光谱，然后通过计算得到它的透过率、光电导率、吸收系数、载流子浓度，结合相关理论，分析并讨论了石墨烯在不同泵浦光功率下的吸收机理。我们发现当泵浦光功率较小时，石墨烯的吸收主要是由带间跃迁引起的，随着泵浦功率的增大，带间跃迁和等离子体吸收共同作用引起吸收，当泵浦光功率较高时，等离子体吸收将起主导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 太赫兹波及其应用简介
• 1.2 石墨烯的物理性质和应用前景
• 1.3 石墨烯与太赫兹科学
• 1.4 本论文选题与主要内容
• 2 石墨烯在太赫兹波段的吸收理论
• 2.1 引言
• 2.2 半导体的光吸收理论
• 2.3 与各种跃迁有关的光电导现象
• 2.4 本章小结
• 3 基于 Si 衬底的石墨烯样品的制备
• 3.1 引言
• 3.2 石墨烯的制备方法
• 3.3 基于 Si 衬底的石墨烯样品的制备
• 3.4 本章小结
• 4 基于 Si 衬底的石墨烯在太赫兹波段吸收的实验和分析
• 4.1 引言
• 4.2 石墨烯在太赫兹波段吸收特性的研究
• 4.3 石墨烯对太赫兹波吸收的测量结果及其分析
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献