THz谐振腔型石墨烯光电探测器的设计

发布时间：2017-10-24 00:39

  本文关键词：THz谐振腔型石墨烯光电探测器的设计

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【摘要】：由于石墨烯在太赫兹波范围内只发生带内跃迁,相比在可见光范围内,其光学吸收特性有显著优势,通过集成石墨烯与谐振腔,将太赫兹波限制在腔内,可进一步增强石墨烯对太赫兹波的吸收.采用麦克斯韦方程组并结合电磁场边界条件,研究了单层石墨烯在太赫兹波段范围内的光吸收机理;推导出石墨烯的传输矩阵和吸收系数方程,发现在太赫兹波段石墨烯的吸收是在可见光波段吸收的9—22倍;通过建立谐振腔型石墨烯光电探测器在太赫兹波段的光吸收模型及求解探测器吸收率方程,发现在0.12 THz处,吸收率可达0.965,相比无腔状态下石墨烯在太赫兹波段的最大吸收率0.5,提高了93%;优化设计器件结构参数并表征,最终器件响应度最高达到236.7 A/W,半高全宽为0.035 THz.理论分析表明,采用谐振腔型石墨烯光电探测器对太赫兹波进行探测,具有高吸收率、高响应度.研究结果对于太赫兹谐振腔型石墨烯光电探测器的设计和应用提供了理论参考.
【作者单位】： 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院;
【关键词】： 石墨烯光电探测器 谐振腔 太赫兹 吸收率
【基金】：北京市自然科学基金(批准号:7152089)资助的课题~~
【分类号】：TN15
【正文快照】： 1引言 太赫兹(Terahertz,THz)波段是介于微波毫米波与红外之间的电磁波段,其频率范围指0.1—10 THz(波长范围为30μm—3 mm)[1].由于THz具有方向性强、能量集中、辐射穿透能力强(能够穿透烟雾、浮尘等非金属和非极性材料)等特点,使THz光电探测器在雷达探测、遥感成像、无线电

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