二维材料异质结增强的硅基太赫兹光调制器

发布时间：2024-04-21 15:04

　　研究了石墨烯/氮化硼二维异质结增强的硅基太赫兹波光调制器。利用太赫兹波时域谱系统和实验室自主搭建的太赫兹波动态测试系统分别测试了808 nm激光对太赫兹波的静态和动态调制。当照射在太赫兹波调制器上的激光功率从0增加至500 mW时,平均太赫兹波透过率从58%下降到13%,静态调制深度最高达到76%(500 mW)。动态测试获得的最大调制速度为15 kHz (100 mW)。实验结果表明,与单层石墨烯增强的硅基调制器相比,石墨烯/氮化硼异质结可以更大地提高硅对于太赫兹波的调制深度,并提升调制速度。

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【部分图文】：

图2石墨烯/氮化硼异质结修饰的硅和石墨烯修

为了降低调制器的插入损耗,需要在无外界激励信号时,太赫兹波具有较高的透射率。使用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS),运用太赫兹脉冲得到透射太赫兹波的波谱,并以干燥空气的透射为参考,获得太赫兹透射谱。图2为无光照下石墨烯/氮化硼异质结修饰硅片和仅石墨烯修饰硅片的太赫兹透射图谱。在....

图1石墨烯/氮化硼异质结修饰的硅基太赫兹波光

太赫兹波调制器如图1所示,调制器结构从上至下依次为石墨烯薄膜、氮化硼薄膜、P型硅基底。将激光作为调制信号照射在调制器表面,使太赫兹波垂直穿过器件。为了让硅能够产生光生载流子,入射激光的光子能量必须大于硅的禁带宽度Eg(1.12eV)。因此,只有当入射激光的波长小于1100n....

图3P型硅与石墨烯修饰的硅在不同恒定

为研究和对比静态调制性能,我们将一定功率的808nm激光聚焦成10mm左右的光斑,并分别照射在P型硅、石墨烯修饰的P型硅和石墨烯/氮化硼异质结修饰的P型硅表面。在恒定功率激光照射下,运用太赫兹时域光谱系统,对透射过样品的太赫兹波脉冲进行测试,分别得到在不同激光功率照射下的太赫....

图4不同激光功率下调制器对太赫兹的透射谱

以相同的实验方法,比较了在100mW、300mW和500mW恒定激光照射下,P型硅、石墨烯修饰硅及石墨烯/氮化硼异质结修饰硅在0.2～1.0THz的太赫兹波透射谱,测试结果如图4所示。由图4(a)可见,无外界激光照射时,太赫兹波的透射图谱基本重合。微弱的差异来源于石墨烯对....

本文编号：3961052