石墨烯電子傳輸特性及相關太赫茲器件的研究.pdf

1、太赫茲波具有一系列與其他頻段電磁波不同的性質，在醫(yī)療診斷、射電天文、移動通訊和軍用雷達等領域具有非常廣闊的應用前景。推動太赫茲(THz)技術進一步發(fā)展和實際應用，不僅需要解決穩(wěn)定可靠的THz源，同時還需要提供高靈敏高信噪比的THz探測器，以及高性能的太赫茲功能器件。石墨烯具有獨特的零帶隙能帶結構、室溫下電子的超高遷移率、低于銅和銀的電阻率、高導熱性等特點，成為研制光電器件、特別是太赫茲調制器、探測器的理想材料。因此，對石墨烯電子傳輸特性

2、及相關太赫茲器件的研究具有重要意義。
　　本研究主要內容包括：⑴基于周期性超晶格理論模型，研究了高斯型石墨烯超晶格的電子帶隙和傳輸特性，運用傳輸矩陣理論，分析了石墨烯超晶格能帶結構，討論了入射角度、晶格常數(shù)對零平均波數(shù)帶隙位置的影響。此外，探索了高斯型石墨烯超晶格全方位帶隙展寬的方法，將具有不同勢壘寬度比值的超晶格組合成一個異質結構實現(xiàn)了全方位帶隙的展寬，考慮了勢壘寬度對帶隙寬度的影響，并證實了勢壘寬度的增加也可以實現(xiàn)全方位帶隙的

3、展寬。⑵研究了基于石墨烯的太赫茲調制器，建立了雙層石墨烯太赫茲調制器理論模型，分析了調制器的運行規(guī)律并且計算了其調制特性。證實了在較高的調制頻率下，當調制頻率接近等離子頻率時，調制信號可以激發(fā)出電子-空穴等離子振蕩并且等離子效應可以使得調制深度得到幾倍的增加，并討論了各參數(shù)對等離子共振效應的影響。⑶研究了多層石墨烯納米帶太赫茲探測器，建立了耗盡區(qū)勢壘高度隨光生空穴濃度變化的理論模型，分析了光照條件下和無光條件下的源極-漏極電流隨入射光頻