太赫兹时间分辨系统研究有机卤化物钙钛矿薄膜的超快太赫兹调制（英文）

研究了利用太赫兹时间分辨系统研究有机卤化物钙钛矿薄膜(CH_3NH_3PbI_3 and CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x)的皮秒尺度的超快太赫兹调制特性.在光激发作用下出现了太赫兹透射波的瞬时下降.相比于CH_3NH_3PbI_3薄膜,在光激发作用下CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x薄膜展现了更高的调制深度(10%).通过测算材料的电导率及载流子浓度,其调制机理为瞬态光激发载流子浓度上升.实验结果表明,CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x薄膜可作为一种高效超快太赫兹调制器件.     

基于氧化钼薄膜的光控太赫兹传输特性研究

本文采用热蒸发法制备了沉积在硅片上的200nm 氧化钼(MoO₃)的太赫兹调制薄膜。 在室温条件下,通过傅里叶光谱仪和太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)技术,研究了MoO₃薄膜在不同激励光功率下的太赫兹传输特性。提出了薄膜重要光学参数的提取模型,利用透 射式太赫兹时域光谱技术测量了薄膜的时域信号,分别计算了太赫兹波在薄膜中的透过率及 调制效率及薄膜的复介电常数变化。结果表明,在980 nm激光器条件 下,随着激光器功率 的提高,MoO₃薄膜的太赫兹调制深度逐渐增加。在激光功率为266 mW时,在0.26 THz处 透过率达到最低为61%,调制效率(Modulation factor)达到最高为10%。通过分析MoO₃薄膜 的复介电常数及载流子密度变化,得出了激发生成的载流子浓度的提高导致介电常数的改变 , 增强了薄膜的导电性,从而减低了太赫兹波在薄膜中的透过率的结论。为MoO₃薄膜应用在 太赫兹波段调制领域提供了实验数据。     

基于光抽运-太赫兹探测技术的ZnSe纳米薄膜的光致载流子动力学特性

利用光抽运-太赫兹探测技术,研究了ZnSe纳米 薄膜的载流子弛豫过程和太赫兹波段 电导率的时间演化过程。通过监测THz探测脉冲的变化,系统地研究了ZnSe纳米晶在光激发 载流子诱导下的瞬态光电导特性,并用Drude-Smith模型对瞬态电导率进行了拟合。在400 nm 的激光脉冲激励下,太赫兹脉冲的负透过率呈现出超快的上升和双指数衰减现象。时间常数 为5ps的快速衰减过程主要由ZnSe纳米晶界面缺陷处的光载流子后向散射控制,而时间常数 大于1ns的慢衰减过程主要是由载流子从导带到价带的复合引起的。瞬态电导率随时间的演 化表明,ZnSe纳米材料是制备超快THz开关的很好的备选材料。     

基于硅基石墨烯的全光控太赫兹波强度调制系统研究

在太赫兹通信等系统中需要利用太赫兹波调制器对信号进行调制.基于GaAs 等传统半导体材料设计和制作的调制器在太赫兹波段的响应过低,因而很难应用于太赫兹系统.为了弥补传统调制技术在带宽和调制深度不够的缺点,设计了一种全新的基于硅基石墨烯的全光控太赫兹强度调制系统.该调制系统利用材料中光生载流子对太赫兹波的吸收特性,通过调节照射到材料上的可见光光强来改变光生载流子浓度,从而实现对太赫兹波强度调制.从理论和实验两方面对这种新型太赫兹强度调制系统的调制深度和调制带宽进行了研究.研究结果表明,在泵浦光功率密度为18 mW/mm2时,该调制系统能在实验使用的THz-TDS 测试系统(0.1~2.5 THz)的整个频谱范围内进行有效的调制,调制深度可达到12 %.且随着泵浦光能量的增大,调制深度增大.     

基于太赫兹时域光谱的SBN:Ce陶瓷介电的光调制特性

在室温条件下,基于太赫兹时域频谱(THz-TDS)技术研究了SBN:Ce陶瓷在532 nm连续激光激发下的介电响应.在外加光场的作用下,该陶瓷的介电常数表现出良好的调制特性,介电改变量达到8.5%;同时,介电损耗增加了15%.实验结果表明,该材料折射率的变化|Δn|与外加光场强度呈现线性关系.通过建立模型,分析了SBN:Ce陶瓷的光-铁电机理,这些实验结果可以被归结为,激发的自由载流子在样品内部形成的内建电场导致的介电常数改变.探索铁电陶瓷材料在太赫兹波段的光-铁电性质对于太赫兹波调制器件的研究具有指导意义.     

基于单层二硫化钨光控太赫兹调制器的研究

在太赫兹技术的应用中,控制太赫兹波的传输非常重要,太赫兹调制器被认为是下一代太赫兹无线通信中的重要器件.成功地研究了一种硅上生长单层二硫化钨的新型光泵浦太赫兹调制器,由于在硅衬底和二硫化钨的交界处出会形成异质结,二硫化钨充当着催化剂的作用,在光泵浦的作用下,在异质结处催化出更多的载流子,因此实现了更大的调制深度.结果表明,在泵浦光波长为660 nm、功率仅为117 mW时,该调制器的调制深度达到了63.6%.这种新型二维过渡金属硫化物对太赫兹波的调制有着更高的效率,使其在太赫兹技术中有很好的应用前景.     

超快强激光泵浦强太赫兹源及其驱动的材料非平衡态研究进展

太赫兹源是太赫兹科学技术发展和相关应用研究的基础。超快激光为太赫兹的产生和探测提供了稳定、可靠的激发光源。超快激光泵浦各种激发介质可以产生太赫兹波,激发介质主要有4类：1）固体介质,如光电导天线、晶体等;2）气体介质,如空气;3）液体介质,如液态水、液态镓、液氮等;4）等离子体介质,如钛薄膜、金属铜箔。太赫兹场强的进一步提高催生了人们对强场太赫兹与物质的相互作用以及太赫兹非线性光谱学的研究,太赫兹不仅能作为探测物性的手段,其发射光谱亦可以实现对材料中非平衡态载流子与晶格、自旋等有序度的强耦合。本文综述了超快激光激发数种不同类型介质产生太赫兹源的国内外研究发展历程,包括其工作原理以及目前存在的问题,总结了目前强场太赫兹波在物态调控方面的应用,以及太赫兹时间分辨光谱在新型物态探测方面的应用,最后展望了太赫兹源未来的发展趋势和应用前景。     

太赫兹波前调控器件

正太赫兹波在电磁波谱中介于红外和微波之间。由于其具有许多潜在的应用,得到了人们广泛的重视、人们研发了许多用于太赫兹波谱裁剪和强度调制的器件、但是,却缺少太赫兹波前调制器件。介绍两种新的波前调制方法。第一种方法利用亚波长金属天线实现太赫兹的相位调制。选择八种亚波长天线,他们对太赫兹的振幅调制相通,但相位调制不同。根据不同的波前调制要求可以合理安排天线的分布。设计、制作并表征了透镜、衍射光学元件以及计算相息图、第二种方法是利用空间光调制器将泵浦光打在硅基底上。光生载流子的分布形成了太赫兹振幅全息图,通过光的一级衍射就可以实现预定的振幅相位分布。太赫兹全息图的变化可以达到每秒60帧,实现真正的动态调制。实验结果验证了方法的可行性。     

HEMT太赫兹探测器的二维电子气特性分析

采用分子束外延技术(MBE)对GaAs/Al_xGa_(1-x)As二维电子气(2DEG)样品进行了制备,样品制备过程中,通过改变Al的组分含量、隔离层厚度、对比体掺杂与δ掺杂两种方式,在300 K条件下对制备的样品进行了霍尔测试,获得了室温迁移率7.205E3cm~2/Vs,载流子浓度为1.787E12/cm~3的GaAs/Al_xGa_(1-x)As二维电子气沟道结构,并采用Mathematica软件分别计算了不同沟道宽度时300 K、77 K温度下GaAs基HEMT结构的太赫兹探测响应率,为HEMT场效应管太赫兹探测器的研究和制备提供了参考依据.     

DMSO掺杂PEDOT:PSS薄膜太赫兹波段介电性能研究

导电聚合物材料聚（3，4-乙撑二氧噻吩）:聚（4-苯乙烯磺酸盐）（PEDOT:PSS）是一种在太赫兹波段很有潜力的多功能材料，PEDOT:PSS薄膜的介电性能可以通过掺杂有机溶剂二甲基亚砜（DMSO）来改变.文中利用太赫兹时域光谱（terahertz time-domain spectroscopy，THz-TDS）技术对DMSO掺杂PEDOT:PSS薄膜在太赫兹波段的介电常数进行研究，结合Drude-Smith模型计算了DMSO掺杂PEDOT:PSS薄膜的载流子浓度和载流子迁移率，全面分析了DMSO掺杂PEDOT:PSS薄膜的介电性能.研究表明:薄膜的介电性能可以通过调节掺杂量而改变，当掺杂浓度提高至15 vol%时，薄膜表现出金属特征，而未掺杂和低掺杂浓度的薄膜仍然表现半导体特征.     

一步溶液法制备有机-无机杂化钙钛矿薄膜

有机-无机杂化钙钛矿薄膜作为太阳电池的光吸收层,其薄膜的形貌、结构以及结晶程度等因素对电池的光电转换效率起到了决定性的作用,而薄膜的质量主要取决于制备工艺.采用一步溶液法制备了有机-无机杂化钙钛矿(CH3NH3PbI3)薄膜,主要分析了在氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃、玻璃和多晶硅3种不同衬底上生长CH3NH3PbI3薄膜的形貌和结构的差异.结果表明,在FTO导电玻璃和玻璃衬底上生长的薄膜的晶粒尺寸和晶粒分布均匀,而在硅衬底上生长的薄膜的边缘晶粒尺寸大于中心处的晶粒,并详细分析了造成这种现象的原因.此外,在50℃的低温下对在FTO导电玻璃衬底生长的CH3NH3PbI3薄膜进行了不同时间的退火处理.实验结果表明,随着热处理时间的增加,晶粒尺寸也增加,但是合成的CH3NH3PbI3薄膜部分发生了分解.     

CH3NH3PbI3钙钛矿太阳电池晶粒尺寸及光电性能调控

钙钛矿薄膜的晶粒尺寸对器件性能影响很大。采用湿润性不同的空穴传输层以及不同浓度的CH3NH3I（MAI）溶液,使用热退火和溶剂气氛退火的方法制备出CH3NH3PbI3薄膜及相应电池。测量了不同制备条件的钙钛矿薄膜的X射线衍射、扫描电子显微镜、光致发光谱,以及器件的电流密度-电压曲线。结果表明,溶剂气氛退火可以有效地增大薄膜的晶粒尺寸,提高器件的电流密度;较高浓度的MAI能将PbI2完全转化为CH3NH3PbI3,增大晶粒尺寸;不湿润的功函数更高的空穴传输层有利于电池效率的提高。制备了最高效率为13.3%的CH3NH3PbI3钙钛矿电池,为制备更大晶粒的钙钛矿薄膜与更高效率的钙钛矿太阳电池奠定了基础。     

光诱导氧化钒薄膜原位太赫兹波调制特性研究

采用磁控溅射及快速热氧化法在c-Al2O3基底制备出高质量的氧化钒薄膜。首先,分析结果表明所制备的氧化钒薄膜表面颗粒大小均匀,表面均方根粗糙度约为16.75 nm,主要成分为VO2和V2O5,V4+离子的含量为78.59%,所制备的氧化钒薄膜具有稳定的热致相变特性;其次,光诱导下薄膜的THz波调制特性研究结果显示,随着激励光功率增大,薄膜的THz透过率逐渐减小;最后,经过多次原位反复测试结果表明所制备的氧化钒薄膜具有稳定可逆的THz波调制特性,可应用于太赫兹开关和调制器等集成式太赫兹功能器件。     

PbI2掺杂对CH3NH3PbI3光电性能的影响

采用溶液生成法制备了有机铅卤化钙钛矿(CH3 NH3PbI3)晶体粉末,并以过量的PbI2对其进行掺杂,采用X射线衍射谱(XRD)技术研究了掺杂前后样品的晶体结构变化.表面光电压谱(SPS)和相位谱(PS)显示掺杂前后的CH3 NH3 PbI3均为p型半导体,但后者有更强的光伏响应.场诱导表面光电压谱(FISPS)表明:当加正电场时,掺杂前后的CH3NH3PbI3均表现为p型半导体的载流子特性,当加负偏压时掺杂后的CH3NH3PbI3易形成反型层,出现光伏反转,且外加负偏压越大,光伏反转区域越大,表现出双极导电特性.     

Features of the Temperature Dependences of the Photoconductivity of Organometallic CH3NH3PbI3 Perovskite Films

Semiconductors - The effect of temperature on the photoconductivity and its spectral dependence for thin films of organometallic CH3NH3PbI3 perovskite is studied. The measurements performed at...     

Formation of a Two-Phase Structure in CH3NH3PbI3 Organometallic Perovskite

Semiconductors - The effect of annealing of a CH3NH3PbI3 organometallic perovskite film on its electrical, photoelectrical, and optical properties is studied. It is shown that annealing at the...     

基于太赫兹等离激元的半导体表面生化薄膜光谱检测

我们提出了一种利用太赫兹表面等离激元对放置在半导体表面的生化薄膜进行光谱测量的新方法。我们从理论上证明了半导体材料对其上传输的太赫兹表面等离子体波具有较强的表面束缚性,从而提高太赫兹波与半导体表面的生化薄膜之间的相互作用。通过采用太赫兹时域光谱测量系统,我们从实验上分别得到了洋葱表皮的太赫兹表面等离子体波和自由空间太赫兹波透射波谱。实验结果表明,当测量对象是厚度仅为自由空间太赫兹波波长的约百分之一的单层洋葱表皮时,表面等离子体波的透射波谱与自由空间太赫兹波透射波谱相比具有更加多的特征吸收峰。     

多孔硅薄膜对p 型单晶硅太赫兹波段透射特性的影响

利用化学腐蚀方法,在低阻值p型单晶硅片上制备了火山口形、准纳米孔柱形和多孔形三种形貌的多孔硅薄膜。以空气为参考基准,0.2～10 THz时域光谱显示,火山口形样品在0.2～6 THz的透射强度下降了约1/2,另外两种样品强度下降了约1/5。火山口形、准纳米孔柱形样品呈现低通滤波特性,多孔形样品呈现级联带通特性。准纳米孔柱形样品截止频率比火山口形样品和多孔形样品提高了3 THz左右。样品的频谱出现多处吸收峰,峰的位置与薄膜的几何结构尺寸有关。实验结果表明:多孔薄膜的形状和几何结构尺寸改变了p型单晶硅的太赫兹波段透射强度、吸收频率和截止,该材料可以成为从太赫兹波段至可见光波段的宽频段探测材料和调制材料。