光/电抽运石墨烯对太赫兹波受激放大的研究

摘要

关于太赫兹波辐射源的研究是太赫兹领域科技发展的核心内容。实现太赫兹激射或对现有太赫兹辐射源进行放大，提高其功率、转换效率和相干性，实现高效率、宽带、高能量、可调谐的相干太赫兹源，是解决对该波段电磁波深入研究和开发利用的有效途径。
　　本课题研究以石墨烯作为工作物质，采用光/电抽运石墨烯对太赫兹波受激放大，光/电抽运石墨烯形成粒子数反转后，载流子的带间复合过程辐射的电磁波处于太赫兹波段。
　　第一章介绍太赫兹的概念、特性和基于太赫兹的科学技术和应用。简述与研究有关的太赫兹辐射源产生和放大的途径和国内外研究现状，给出本论文的选题原因。
　　第二章基于光激发石墨烯的瞬态电子-空穴的弛豫/复合过程，根据超快载流子动力学，运用准经典动力学方程研究光抽运石墨烯在形成粒子数反转的条件下对太赫兹波受激放大的机制。计算光抽运剥离层石墨烯的负动态电导率，并分析其与宏观参量之间的关系。
　　第三章提出具有分离门的电抽运多层石墨烯结构，建立电诱导n-i-p结的理论模型，考虑石墨烯中非平衡载流子弛豫/复合的超快动力学过程，利用电势分布的一维泊松方程和边界条件解屏栅效应下每层石墨烯的费米能级，研究屏栅效应条件下的负动态电导率，并分析其与各参量之间的关系。
　　第四章在第三章建立的模型和理论研究结果的基础上，通过系统能量守恒找出电子-空穴等离子体的有效温度与门电压以及光声子的有效温度与门电压的关系，研究电抽运条件下粒子数反转时石墨烯中电子-空穴等离子体的冷却效应。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 太赫兹波概念

1．2 太赫兹波应用技术

1．3 太赫兹波辐射源

1．4 太赫兹波的放大及其研究现状

1．5 石墨烯与太赫兹波放大

第2章 飞秒激光抽运剥离层石墨烯对太赫兹波放大的研究

2．1 理论基础

2．1．1 理论模型

2．1．2 剥离层石墨烯结构的负动态电导率

2．2 太赫兹波放大的实验设计

2．3 本章总结

第3章 具有分离门电抽运多层石墨烯负动态电导率的研究

3．1 模型及理论基础

3．2 计算结果和分析

3．3 本章总结

第4章 具有分离门电抽运石墨烯中电子-空穴等离子体冷却效应的研究

4．1 模型及理论基础

4．2 有效温度和电流-电压特性

4．3 动态电导率

4．4 本章总结

第5章 总结与展望

5．1 研究总结

5．2 存在的问题及展望

参考文献

致谢

研究生期间发表论文及成果

科研经历及参与项目