【摘 要】
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随着超快激光技术和太赫兹探测技术的发展,国内外高校和科研机构纷纷投入到太赫兹功能器件的研发热潮当中,使得太赫兹吸收、滤波、调制等功能器件取得了快速的发展。近年来,
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随着超快激光技术和太赫兹探测技术的发展,国内外高校和科研机构纷纷投入到太赫兹功能器件的研发热潮当中,使得太赫兹吸收、滤波、调制等功能器件取得了快速的发展。近年来,石墨烯、超材料等大量的新材料、新结构被引入到太赫兹领域,使得太赫兹波调控技术的发展尤为迅速。本文以此为研究背景,基于背栅晶体管结构和现有的半导体工艺,设计并制备了将石墨烯和超材料结构相结合的太赫兹波调制器,并对其性能进行研究。除此之外,针对调制器的实际应用环境,我们提出了两种基于柔性衬底的太赫兹波调制器。本文首先研究了石墨烯的一般转移工艺,并通过分析转移时遇到的问题,对转移工艺进行优化,获得了质量良好的石墨烯薄膜。接着根据传统的晶体管结构,设计了一种以石墨烯为沟道的背栅晶体管,通过不断调整优化工艺和摸索工艺参数,制备出了性能良好的背栅石墨烯晶体管。然后提出了一种将石墨烯和超材料结构结合的太赫兹波调制器,根据之前制备背栅石墨烯晶体管的经验,成功制备出了具有选频特性的太赫兹波调制器件,通过电学调控,在设计的频点处,获得了6%的调制深度。针对二氧化硅容易击穿的缺点,我们提出了改进方案,即用氧化铝作为栅介质,并优化了超材料结构,最终经过THz-TDS时域光谱系统测试,改进后的调制器的调制深度提升了一倍,达到了13%。最后,我们研究了基于柔性衬底太赫兹波调制器。其中,以PET为衬底的多级太赫兹波调制器,通过控制施加电压的方式,可实现四级调制,最大调制深度高达36%;以PDMS为衬底的薄层硅太赫兹波调制器,在808nm激光作用下实现了透射增强,并通过刻蚀薄层硅,获得了可拉伸的太赫兹波调制器。本论文的研究内容比较前沿,为太赫兹调制器的发展提供了一些新思路、新方向,可做进一步研究。
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