硅基復(fù)合結(jié)構(gòu)及其太赫茲調(diào)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(xué)位碩±學(xué)位論文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ一纖可獅．．＇聊而帥嚴(yán)—，ｐ＇瞬郝喊、、論文題目？珪基復(fù)合結(jié)構(gòu)及其太赫茲調(diào)控特性妍究專業(yè)學(xué)位類別工程碩ｄｒ學(xué)號(hào)２０１３２２０３０６３６作者姓名李加泮指導(dǎo)教師文岐業(yè)教授Ｉ分類號(hào)密級(jí)注1UDC學(xué)位論文硅基復(fù)合結(jié)

2、構(gòu)及其太赫茲調(diào)控特性研究（題名和副題名）李加洋（作者姓名）指導(dǎo)教師文岐業(yè)教授電子科技大學(xué)成都（姓名、職稱、單位名稱）申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士專業(yè)學(xué)位類別工程碩士工程領(lǐng)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(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)2016年06月27日答辯委員會(huì)主席評(píng)閱人注1：注明《國際十進(jìn)分類法UDC》的類號(hào)。RESEARCHOFSILICONCOMPOSITESTRUCTUREANDTERAHERTZCONTROLCHARACTERISTICSAMasterThesisSubmit

3、tedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:LiJiayangSupervisor:Prof.WenQiyeSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)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(biāo)注和致謝的地方夕ｈ論文中不包含其他人已經(jīng)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(xué)或其它教育化構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)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(quán)本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可Ｗ采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位

5、論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）作者簽名：導(dǎo)師簽名：日期；年＾月曼日摘要摘要隨著太赫茲輻射源和探測(cè)裝置的種類和性能不斷發(fā)展，人們對(duì)于太赫茲波的認(rèn)知越來越全面，太赫茲技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用也不斷影響到各個(gè)領(lǐng)域。由于其獨(dú)特的電磁頻譜特性，在醫(yī)學(xué)檢測(cè)、通信、成像和探測(cè)等領(lǐng)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(diào)制器/開關(guān)、濾波器、吸收器和極化器等無法用于太赫茲波段，各個(gè)領(lǐng)域?qū)δ芷骷男枨笕找嫫惹?。但是，不同領(lǐng)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(diào)制速率足夠快的調(diào)制器來縮短通信傳輸?shù)臅r(shí)間，而對(duì)

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

7、遷移率，因此形成的電導(dǎo)層會(huì)大幅度吸收和反射太赫茲波，透射率降為45%，調(diào)制深度比摻金硅提高50%，調(diào)制速率可達(dá)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(fù)合結(jié)構(gòu)。該復(fù)合結(jié)構(gòu)不但可以增加器件的調(diào)制深度，還能減小插入損耗。說明了四種不同的入射方式對(duì)調(diào)制特性的影響，并給出了合理的解釋。當(dāng)激光作用于硅層時(shí)，形成的電導(dǎo)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(duì)入射的太赫茲波產(chǎn)生干擾，從而降低太赫茲波的透射幅度，提高調(diào)試深度，最大調(diào)制深度

8、可達(dá)97%，但調(diào)制速率較小，只有10kHz。最后，將Si-PC復(fù)合結(jié)構(gòu)用于THz成像中，進(jìn)一步說明這種復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)調(diào)制深度的增加。本論文提出的兩種硅復(fù)合結(jié)構(gòu)能有效提高調(diào)制器件的調(diào)制深度，實(shí)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(guān)鍵詞：復(fù)合結(jié)構(gòu)摻金硅石墨烯光子晶體IABSTRACTABSTRACTW