太赫茲波由于在電磁波譜中占有的特殊位置、具有卓越的性質(zhì)且在成像系統(tǒng)、寬帶通信和環(huán)境監(jiān)測等眾多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景,關(guān)于太赫茲探測技術(shù)的研究也引起更多研究者的關(guān)注。受限于探測性能,傳統(tǒng)的太赫茲探測器通�；跓醾鞲性�,不足之處在于響應(yīng)速度比較慢或者需要深度低溫冷卻的環(huán)境條件。石墨烯是二維材料的典型代表,由于具有優(yōu)質(zhì)的機(jī)械柔韌性、良好的導(dǎo)熱性、超高的載流子遷移率等光電物理性能,在太赫茲探測中具有重要的應(yīng)用潛力。然而由于光電流與光電壓的響應(yīng)受到石墨烯對光吸收情況的影響,目前石墨烯太赫茲探測器在性能方面還有很大的提升空間。因此,本文通過尋找合適的材料與石墨烯結(jié)合并設(shè)計(jì)新的結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)太赫茲探測器對太赫茲光的吸收及響應(yīng),研究了影響和提升石墨烯太赫茲探測器性能的因素。本文的主要工作如下:（1）設(shè)計(jì)了一種基于異質(zhì)結(jié)隧穿效應(yīng)的石墨烯/三氧化二鋁/砷化鎵太赫探測器。石墨烯與傳統(tǒng)半導(dǎo)體砷化鎵結(jié)合構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)作為典型的肖特基結(jié),表現(xiàn)出了較好的整流特性。在此基礎(chǔ)上在石墨烯和砷化鎵之間插入一層三氧化二鋁作為絕緣隧穿層。氧化鋁的引入使得砷化鎵與石墨烯之間的勢壘高度增加,導(dǎo)致電子跨越勢壘需要更多的能量從而抑制了石墨烯... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

太赫茲波段在電磁波譜中的位置[1]

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論2（1）低能性：太赫茲光子的能量僅有4毫電子伏特，能量不高，因此不會對被檢測的物質(zhì)產(chǎn)生有害的電離反應(yīng)。利用太赫茲波做檢測相對比較安全，在安檢和細(xì)胞的生物檢測中具有極大的優(yōu)勢。（2）穿透性：對于許多物質(zhì)例如紙盒和包裝物等，太赫茲波具備很強(qiáng)的穿透力，所以對于非透明材料的檢測和成像具有重要作用。在公共場合的安全檢查中可以有效分辨是否具有腐蝕性溶液、攻擊性器械等禁運(yùn)物品，如圖1.2(a)所示。圖1.2太赫茲波的特性應(yīng)用及發(fā)展歷程。(a)太赫茲成像用于安全檢查[13]；(b)利用太赫茲光譜技術(shù)得到樣品油參數(shù)對比[14]；（3）相干性：太赫茲波的產(chǎn)生過程決定了太赫茲波具有相干性。利用太赫茲相干技術(shù)可以得到電場幅度和相位值，通過電場幅度和相位值能夠計(jì)算出樣品的折射率及吸收系數(shù)，因此太赫茲波具有較高的靈敏度，在進(jìn)行物質(zhì)檢測時，不僅能夠分辨物體外貌還可以分析其組成成分。這一特性的典型應(yīng)用在地溝油檢測，如圖1.2(b)所示，不同樣品的脂肪酸等含量不同使得利用太赫茲光譜技術(shù)得到的樣品參數(shù)有顯著區(qū)別，從而對地溝油進(jìn)行有效鑒定。（4）寬帶性：單個太赫茲脈沖頻帶涵蓋的區(qū)間由吉赫茲（GHz）至幾十太赫茲,可以在較大范圍內(nèi)對物質(zhì)的光譜性能進(jìn)行分析。由于其頻率高于微波，能夠搭載更多的信息，具備太空大容量高速通信的潛力。圖1.3展示了一種大容量太赫茲無線通信系統(tǒng)示意圖，在0.237THz頻率下，傳輸速率達(dá)到100Gbit/s。

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論3圖1.3太赫茲無線通信系統(tǒng)示意圖[15]圖1.4太赫茲相關(guān)技術(shù)的發(fā)展歷程[16]從圖1.4可以看到太赫茲技術(shù)在不同階段的發(fā)展歷程。隨著5G時代的到來，低時延、大帶寬、高速率的實(shí)現(xiàn)帶來了極大的便利，而引入太赫茲技術(shù)可能解決室內(nèi)5G無法提供足夠高的數(shù)據(jù)吞吐量以及足夠低的延遲等問題[17,18]，可以說太赫茲技術(shù)在不遠(yuǎn)的將來具有更加廣闊的應(yīng)用天地。


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