硅纳米线太赫兹波调控技术
太赫兹辐射(T-rays)逐渐成为高科技领域中的研究热点,与其相关的产生、发射、接收、探测以及调控设备都有了很大进步,T-rays已经成为人类对物质世界进行认知的一项有利工具。对T-rays调控技术的研究是使用这项工具的基础和前提。太赫兹(THz)频段在紫外光之下,其光子能量为1-100meV,不足以使物质发生电离,因此T-rays具有非电离、非破坏特性。这些特点使得T-rays技术得到了快速发展和广泛应用,从生化光谱学、天文学和纳米材料科学等基础科学,到环境科学、医疗卫生、农业和安全等应用领域。其中,THz成像是T-rays技术最具潜力和最具商业价值的应用领域。在THz...
太赫兹辐射(T-rays)逐渐成为高科技领域中的研究热点,与其相关的产生、发射、接收、探测以及调控设备都有了很大进步,T-rays已经成为人类对物质世界进行认知的一项有利工具。对T-rays调控技术的研究是使用这项工具的基础和前提。太赫兹(THz)频段在紫外光之下,其光子能量为1-100meV,不足以使物质发生电离,因此T-rays具有非电离、非破坏特性。这些特点使得T-rays技术得到了快速发展和广泛应用,从生化光谱学、天文学和纳米材料科学等基础科学,到环境科学、医疗卫生、农业和安全等应用领域。其中,THz成像是T-rays技术最具潜力和最具商业价值的应用领域。在THz成像系统中,空间太赫兹波调制器在很大程度上影响着成像质量和成像速率,但相关制作材料的缺乏是影响其性能的关键因素。
  本文将目光投向了在可见光波段具有良好减反性能的硅纳米线(SiNW),研究其与T-rays的相互作用,以及在激光作用下对T-rays的调控能力。首先运用THz时域光谱测试平台测试了高阻硅片(HR-Si)及不同长度SiNW的时域谱,证明了SiNW对T-rays有增透作用,而且增透作用与SiNW的长度成正比。结合时域谱所对应的频域谱及透射率变化情况,得出了915nm激光作用下,2.5μm SiNW的调制效果最佳;808nm激光作用下,1μm SiNW的调制效果最佳,900mW下THz波的透射率从不加激光时的70%下降到10%以下。其次,在连续THz波谱测试平台上测试了HR-Si及不同长度SiNW在0.34THz下的THz波透射谱,915nm激光时,900mW下最大调制深度MD5μm=38.8%;808nm激光作用下,900mW时最大调制深度MD2.5μm=53.7%,相同激光功率作用下,808nm激光的调制作用更明显。通过对调制深度与SiNW长度关系的分析,认为不同长度 SiNW上光生载流子的分布位置是其非线性关系的决定因素。最后,对SiNW建立起了单层与九层膜系,发现九层膜系按照传输矩阵理论计算出来的反射率与实验结果更加吻合。
展开
作者: 史中伟
学科专业: 材料科学与工程
授予学位: 硕士
学位授予单位: 电子科技大学
导师姓名: 贾利军
学位年度: 2017
语 种: chi
分类号: TN761.92 TN304.12
在线出版日期: 2018年2月8日