基于WO 3 和MoO 3 薄膜的光控太赫兹传输特性研究
发布时间：2021-03-04 20:22
太赫兹波（Terahertz,THz）处于微观光子学和宏观电子学之间的区域,其在很多领域都有着重要的应用。在实际应用时,高频率的电子元器件的物理效应往往会明显改变,导致性能严重恶化,因此对于太赫兹波段器件实际应用的探究成为首要的问题。由于光控太赫兹调制的原理是基于在外激励光下材料内部产生载流子,载流子的迁移改变了太赫兹波的透过率,这与光电池材料的工作机理基本一致,然而光电池材料应用在太赫兹波调谐方向却鲜有报道。本论文就是在这一背景下,选取了较有代表性的光电池材料氧化钨（WO3）以及氧化钼（MoO3）,制备材料薄膜,测定其在太赫兹波段的传输特性及在泵浦光激励下其太赫兹调制能力。后续采用性能较佳的WO3薄膜与超材料相结合的方式,仿真设计可调谐性能良好的太赫兹调制器件。本论文首先制备了WO3薄膜和MoO3薄膜,及其退火后薄膜性能的表征。利用原子力显微镜（AFM）测定了薄膜的厚度;利用紫外-可见分光光度计测定了薄膜的吸收谱,从中获得最适宜激发材料薄膜的激励光波长。搭建太赫兹时域光谱系统...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太赫兹波在电磁波谱中的位置
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文-3-1.2国内外研究发展状况目前常见的THz波调控技术大致可分为两类：电控调制以及光控调制。所采取的材料一般为半导体，液晶材料、非线性材料和新兴的石墨烯材料，以及人工的超材料等[22]。1.2.1基于电控调谐太赫兹波现状1.基于半导体THz波调制：基于电控的THz波调制技术是比较常见的调制方式，类似于利用激光改变载流子数目的办法，电控调制技术通过施加电流的方式，增加材料中载流子的数目。目前，利用半导体异质结的特点来调控THz波的途径获得了较好的调谐结果。2004年T.Kleine-Ostmann[23]等人提出了一种THz波调制器件，器件基于GaAs/AlGaAs的复合结构，如图1-2所示。调谐的机理是利用负的电压减少电子气结构中的电子数目，THz波的调制深度会随着电子气中的电子密度的减少而逐渐增大。在实验中，降低了1012cm-2的电子气体密度，在0.1THz-2THz频率范围内达到了接近4%的调制效果。图1-2GaAs/AlGaAsHEMTTHz调制器结构和调制结果(a)调制器结构；(b)不同偏压下的调制信号Fig1-2StructureandmodulationresultsofGaAs/AlGaAsHEMTTHzmodulator.(a)Modulatorstructure;(b)Modulationsignalunderdifferentbiasvoltage
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文-4-2016年，Ma[24]等人报告了一种THz调谐器模型，该模型基于电控异质结的机理，如图1-3。利用载流子在Si和BFO异质结中迁移能力的区别，达到了增强THz波的透射率。实验在4.8V的电压下，达到了接近40%的调制效率在0.2THz-1.5THz带宽内可以实现有效的调谐。图1-3基于BiFeO3/Si复合结构调谐器3D结构和调制效果(a)调谐器件结构；(b)-5V-4.8V电压范围内调制效率Fig.1-3StructureandmodulationresultsofBiFeO3/SiHeterojunctionTHzmodulator(a)Modulatorstructure;(b)Modulationdepthunderdifferentbiasvoltage.2.基于液晶THz波调制：2014年，JerzyWrobel[25]等人通过电压调谐液晶晶向性质的方式，结合液晶与金属开口环，如图1-4所示，通过变化偏压设备的电压，在0-300V范围内，实现了超材料19%的透射率改变。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电化学沉积制备氧化钼/碳纳米管复合纤维及其电化学行为[J]. 温洋洋,钟小华,洪英哲,李亚利. 硅酸盐学报. 2012(08)
本文编号：3063857
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太赫兹波在电磁波谱中的位置
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文-3-1.2国内外研究发展状况目前常见的THz波调控技术大致可分为两类：电控调制以及光控调制。所采取的材料一般为半导体，液晶材料、非线性材料和新兴的石墨烯材料，以及人工的超材料等[22]。1.2.1基于电控调谐太赫兹波现状1.基于半导体THz波调制：基于电控的THz波调制技术是比较常见的调制方式，类似于利用激光改变载流子数目的办法，电控调制技术通过施加电流的方式，增加材料中载流子的数目。目前，利用半导体异质结的特点来调控THz波的途径获得了较好的调谐结果。2004年T.Kleine-Ostmann[23]等人提出了一种THz波调制器件，器件基于GaAs/AlGaAs的复合结构，如图1-2所示。调谐的机理是利用负的电压减少电子气结构中的电子数目，THz波的调制深度会随着电子气中的电子密度的减少而逐渐增大。在实验中，降低了1012cm-2的电子气体密度，在0.1THz-2THz频率范围内达到了接近4%的调制效果。图1-2GaAs/AlGaAsHEMTTHz调制器结构和调制结果(a)调制器结构；(b)不同偏压下的调制信号Fig1-2StructureandmodulationresultsofGaAs/AlGaAsHEMTTHzmodulator.(a)Modulatorstructure;(b)Modulationsignalunderdifferentbiasvoltage
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文-4-2016年，Ma[24]等人报告了一种THz调谐器模型，该模型基于电控异质结的机理，如图1-3。利用载流子在Si和BFO异质结中迁移能力的区别，达到了增强THz波的透射率。实验在4.8V的电压下，达到了接近40%的调制效率在0.2THz-1.5THz带宽内可以实现有效的调谐。图1-3基于BiFeO3/Si复合结构调谐器3D结构和调制效果(a)调谐器件结构；(b)-5V-4.8V电压范围内调制效率Fig.1-3StructureandmodulationresultsofBiFeO3/SiHeterojunctionTHzmodulator(a)Modulatorstructure;(b)Modulationdepthunderdifferentbiasvoltage.2.基于液晶THz波调制：2014年，JerzyWrobel[25]等人通过电压调谐液晶晶向性质的方式，结合液晶与金属开口环，如图1-4所示，通过变化偏压设备的电压，在0-300V范围内，实现了超材料19%的透射率改变。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电化学沉积制备氧化钼/碳纳米管复合纤维及其电化学行为[J]. 温洋洋,钟小华,洪英哲,李亚利. 硅酸盐学报. 2012(08)
本文编号：3063857
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