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掺杂石墨烯系统电场调控的非线性太赫兹光学特性研究

董海明

掺杂石墨烯系统电场调控的非线性太赫兹光学特性研究

董海明
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  • 石墨烯是单原子厚的二维狄拉克相对论费米子系统,其优秀的光电学性质得到了广泛的关注和研究. 本论文利用量子理论研究掺杂石墨烯系统外电场和光场共同作用下的非平衡载流子的非线性太赫兹光学性质. 研究发现,掺杂石墨烯带内光吸收表现出强的非线性太赫兹光学特性. 随着外加偏压电场的增大,石墨烯非线性光学响应增强;随着外界太赫兹光频率的减小,非线特性增强. 研究表明通过改变电场强度,可以有效调节石墨烯系统太赫兹非线性光学特性. 研究结果为探索和发展以石墨烯为基础的新型纳米太赫兹光电器件的研究和实际应用提供了理论依据.
    • 基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2013QNA29)和国家自然科学基金(理论物理专款-合作研修)(批准号:11247002)资助的课题.
    [1]

    Quhe R G, Zheng J X, Luo G F, Liu Q H, Qin R, Zhou J, Yu D P, Nagase S, Mei W N, Gao Z X, Lu J 2012 NPG Asia Materials 4 e6

    [2]

    Wu H Q, Linghu C Y, L H M, Qian H 2013 Chin. Phys. B 22 098106

    [3]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Katsnelson M I, Grigorieva I V, Dubonos S V, Firsov A A 2005 Nature 438 197

    [4]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

    [5]

    Yuan W J, Liu A R, Huang L, Li C, Shi G Q 2013 Advanced Materials 25 766

    [6]

    Guinea F, Katsnelson M I, Geim A K 2010 Nature Physics 6 30

    [7]

    Eda G, Fanchini G, Chhowalla M 2008 Nature Nanotechnol 3 270

    [8]

    Li Z Q, Henriksen E A, Jiang Z, Hao Z, Martin M C, Kim P, Stormer H L, Basov D N 2008 Nature Physics 4 532

    [9]

    Hendry E, Hale P J, Moger J, Savchenko A K, Mikhailov S A 2010 Phys. Rev. Lett. 105 097401

    [10]

    Lu J J, Feng M, Zhan H B 2013 Acta Phys. Sin. 62 014204 (in Chinese) [陆晶晶, 冯苗, 詹红兵 2013 物理学报 62 014204]

    [11]

    Zuo Z G, Wang P, Ling F R, Liu J S, Yao J Q 2013 Chin. Phys. B 22 097304

    [12]

    Zhang H, Tang D Y, Knize R J, Zhao L M, Bao Q L, Loh K P 2010 Appl. Phys. Lett. 96 111112

    [13]

    Wright A R, Xu X G, Cao J C, Zhang C 2009 Appl. Phys. Lett. 95 072101

    [14]

    Ishikawa K L 2010 Phys. Rev. B 82 201402(R)

    [15]

    Dong H M, Xu W, Zeng Z, Lu T C, Peeters F M 2008 Phys. Rev. B 77 235402

    [16]

    Dong H M, Xu W, Peeters F M 2011 Jounal of Applied Physics 110 063704

    [17]

    Dong H M, Xu W, Zhang J, Yuan Y Z 2010 Optics Communications 283 3695

    [18]

    Xu W, Dong H M, Li L L, Yao J Q, Vasilopoulos P, Peeters F M 2010 Phys. Rev. B 82 125304

    [19]

    Chen Y L, Feng X B, Hong D D 2013 Acta Phys. Sin. 62 187301 (in Chinese) [陈英良, 冯小波, 侯德东 2013 物理学报 62 187301]

    [20]

    Haus H A, Wong W S 1996 Rev. Mod. Phys. 68 423

  • [1]

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    [12]

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    Wright A R, Xu X G, Cao J C, Zhang C 2009 Appl. Phys. Lett. 95 072101

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    [2] 李丹, 刘勇, 王怀兴, 肖龙胜, 凌福日, 姚建铨. 太赫兹波段石墨烯等离子体的增益特性. 物理学报, 2016, 65(1): 015201. doi: 10.7498/aps.65.015201
    [3] 张银, 冯一军, 姜田, 曹杰, 赵俊明, 朱博. 基于石墨烯的太赫兹波散射可调谐超表面. 物理学报, 2017, 66(20): 204101. doi: 10.7498/aps.66.204101
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    [6] 邓新华, 袁吉仁, 刘江涛, 王同标. 基于石墨烯的可调谐太赫兹光子晶体结构. 物理学报, 2015, 64(7): 074101. doi: 10.7498/aps.64.074101
    [7] 谢凌云, 肖文波, 黄国庆, 胡爱荣, 刘江涛. 光子晶体增强石墨烯THz吸收. 物理学报, 2014, 63(5): 057803. doi: 10.7498/aps.63.057803
    [8] 邓新华, 刘江涛, 袁吉仁, 王同标. 全新的电导率特征矩阵方法及其在石墨烯THz频率光学特性上的应用. 物理学报, 2015, 64(5): 057801. doi: 10.7498/aps.64.057801
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-16
  • 修回日期:  2013-09-09
  • 刊出日期:  2013-12-05

掺杂石墨烯系统电场调控的非线性太赫兹光学特性研究

  • 1. 中国矿业大学理学院物理系, 徐州 221116
    基金项目: 

    中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2013QNA29)和国家自然科学基金(理论物理专款-合作研修)(批准号:11247002)资助的课题.

摘要: 石墨烯是单原子厚的二维狄拉克相对论费米子系统,其优秀的光电学性质得到了广泛的关注和研究. 本论文利用量子理论研究掺杂石墨烯系统外电场和光场共同作用下的非平衡载流子的非线性太赫兹光学性质. 研究发现,掺杂石墨烯带内光吸收表现出强的非线性太赫兹光学特性. 随着外加偏压电场的增大,石墨烯非线性光学响应增强;随着外界太赫兹光频率的减小,非线特性增强. 研究表明通过改变电场强度,可以有效调节石墨烯系统太赫兹非线性光学特性. 研究结果为探索和发展以石墨烯为基础的新型纳米太赫兹光电器件的研究和实际应用提供了理论依据.

English Abstract

参考文献 (20)

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