硅基復合結構及其太赫茲調控特性研究

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1、＇＇：Ｖ？‘．矣各種成Ａ香ＵＮＩＶＥＲＳＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣｆＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＴＹＯＦＥＥＮＣＥＡＮＤＴＥＩＮＡ＇專業(yè)學位碩±學位論文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ一纖可獅．．＇聊而帥嚴—，ｐ＇瞬郝喊、、論文題目？珪基復合結構及其太赫茲調控特性妍究專業(yè)學位類別工程碩ｄｒ學號２０１３２２０３０６３６作者姓名李加泮指導教師文岐業(yè)教授Ｉ分類號密級注1UDC學位論文硅基復合結

2、構及其太赫茲調控特性研究（題名和副題名）李加洋（作者姓名）指導教師文岐業(yè)教授電子科技大學成都（姓名、職稱、單位名稱）申請學位級別碩士專業(yè)學位類別工程碩士工程領域名稱材料工程提交論文日期2016.03.18論文答辯日期2016.05.20學位授予單位和日期電子科技大學2016年06月27日答辯委員會主席評閱人注1：注明《國際十進分類法UDC》的類號。RESEARCHOFSILICONCOMPOSITESTRUCTUREANDTERAHERTZCONTROLCHARACTERISTICSAMasterThesisSubmit

3、tedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:LiJiayangSupervisor:Prof.WenQiyeSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加Ｗ標注和致謝的地方夕ｈ論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的

4、研究成果，也不包含為獲得電子科技大學或其它教育化構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。？作者簽名；考古Ｃ日期年＾月＾日乎論文使用授權本學位論文作者完全了解電子科技大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，有權保留并向國家有關部口或機構送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權電子科技大學可將學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可Ｗ采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位

5、論文在解密后應遵守此規(guī)定）作者簽名：導師簽名：日期；年＾月曼日摘要摘要隨著太赫茲輻射源和探測裝置的種類和性能不斷發(fā)展，人們對于太赫茲波的認知越來越全面，太赫茲技術的相關應用也不斷影響到各個領域。由于其獨特的電磁頻譜特性，在醫(yī)學檢測、通信、成像和探測等領域的作用有望超過其他頻段的波譜。然而傳統(tǒng)的功能器件如調制器/開關、濾波器、吸收器和極化器等無法用于太赫茲波段，各個領域對功能器件的需求日益迫切。但是，不同領域需要的功能器件的性能都有所差別，例如在太赫茲通信中，需要調制速率足夠快的調制器來縮短通信傳輸?shù)臅r間，而對

6、其調制深度要求并不高；但在太赫茲成像中則要求調制器具備足夠大的調制深度去提高成像系統(tǒng)的清晰度和精確度，相對對其調制速率的要求卻很低，一般kHz量級的調制速率足夠滿足成像需求。本文提出兩種硅復合結構提高調制器件的調制深度。首先將摻金硅與單層石墨烯薄膜結合，形成硅/石墨烯復合結構，該復合結構在激光作用下可有效提高器件的調制深度。當沒有激光作用時，石墨烯和摻金硅都對太赫茲波高度透明，其透射率為65%；當有激光作用在摻金硅表面，產生的光生載流子由于濃度差向石墨烯層擴散，在“石墨烯-摻金硅”界面形成電導層，由于石墨烯具有極高的電子

7、遷移率，因此形成的電導層會大幅度吸收和反射太赫茲波，透射率降為45%，調制深度比摻金硅提高50%，調制速率可達2.2MHz。其次，在高阻硅襯底上制作一種二維光子晶體，形成光子晶體/高阻硅復合結構。該復合結構不但可以增加器件的調制深度，還能減小插入損耗。說明了四種不同的入射方式對調制特性的影響，并給出了合理的解釋。當激光作用于硅層時，形成的電導層不但吸收從正面入射的太赫茲波，還將一部分太赫茲波以漫反射的形式反射到光子晶體中，被局域在光子晶體中并對入射的太赫茲波產生干擾，從而降低太赫茲波的透射幅度，提高調試深度，最大調制深度

8、可達97%，但調制速率較小，只有10kHz。最后，將Si-PC復合結構用于THz成像中，進一步說明這種復合結構對調制深度的增加。本論文提出的兩種硅復合結構能有效提高調制器件的調制深度，實現(xiàn)工藝簡單，成本低廉，提高效果較好，使用于太赫茲成像系統(tǒng)中。關鍵詞：復合結構摻金硅石墨烯光子晶體IABSTRACTABSTRACTW